En lo que respecta a las ostras y su papel en la reducción de la contaminación por nutrientes, un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto de Ciencias Marinas de Virginia de William & Mary llega directamente a las entrañas y al caparazón del asunto.
El estudio, en la edición del 29 de septiembre de PLoS ONE , es el primero en identificar y cuantificar bacterias potencialmente desnitrificantes en el intestino y la concha de la ostra, y el primero en hacerlo utilizando un nuevo programa informático que infiere actividades bacterianas basadas en las secuencias de genes de ARN ribosómico.
La desnitrificación es el proceso por el cual el nitrato y el nitrito, compuestos que alimentan la sobrefertilización de las aguas costeras, se reducen a gas nitrógeno, que es inofensivo para los hábitats acuáticos. Exceso de nitrógeno de las plantas de tratamiento de aguas residuales, fertilizantes agrícolas y otros seres humanos.las fuentes pueden conducir a "zonas muertas" bajas en oxígeno, a la reducción de las cosechas pesqueras y a la pérdida de hábitat de algas marinas. La Bahía de Chesapeake es uno de los muchos ecosistemas en todo el mundo que han sufrido estos impactos.
La autora principal del estudio es Ann Arfken, estudiante de doctorado en el laboratorio del profesor asociado de VIMS y coautora de BK Song. Otros coautores son los doctores Jeff Bowman de la Institución de Oceanografía Scripps y Michael Piehler dela Universidad de Carolina del Norte.
"La mayoría de los estudios que abordan la desnitrificación asociada con las ostras se han centrado en los sedimentos dentro y alrededor de los arrecifes de ostras", dice Arfken. "El nuestro es el primero en explorar la capacidad de desnitrificación por los microbiomas que viven dentro y en las propias ostras". Un "microbioma"es la comunidad de organismos microscópicos que habitan todos y cada uno de los seres vivos, desde los ácaros que habitan entre las pestañas hasta las bacterias alojadas entre las raíces de tomate.
Los resultados del estudio tienen implicaciones importantes para los esfuerzos por reducir los niveles de nutrientes en las aguas costeras a través de la restauración de ostras. "Encontramos que las conchas de ostras contienen comunidades microbianas únicas con mayores actividades de desnitrificación que los sedimentos", dice Song. "Por lo tanto, es posible reducirnutrientes al comienzo de un proyecto de restauración de ostras ya que los microbiomas de caparazón eliminan activamente el nitrógeno fijo ".
Un desafío financiero y logístico
Investigaciones recientes muestran que los microbiomas desempeñan un papel clave en la fisiología y ecología de un organismo, pero, dice Song, "explorar el vínculo entre la composición genética y las funciones de un microbioma ha presentado un desafío durante mucho tiempo".
Ese desafío es tanto financiero como logístico. "Los estudios de toda la composición genética de un organismo, su genoma, son muy costosos y pueden no funcionar para muestras donde la contribución de los microbios es baja", dice Song.Como resultado, muchos estudios se basan en la secuenciación de amplicones de genes de ARN ribosómico para identificar taxones microbianos. "Este enfoque es menos costoso, pero ofrece una visión limitada de las vías metabólicas asociadas con diferentes microbiomas, en este caso si poseen los genes necesarios para la desnitrificación.
Para abordar estos desafíos, el equipo empleó una nueva técnica desarrollada por Bowman. Llamada "PAPRICA" - para la predicción de PAthway por ubicación filogenética - permite a los investigadores inferir rutas metabólicas a partir de secuencias genéticas asociadas con una pequeña subunidad del ribosoma llamada 16S rRNA.
"Combinamos una base de datos genómica personalizada con el programa PAPRICA para identificar bacterias portadoras de genes de desnitrificación entre los microbiomas asociados con intestinos de ostras, conchas y sedimentos de arrecife", dice Song. Explica: "Esto sería algo así como distinguir entre diferentes humanospoblaciones comparando el número de dolencias estomacales con el gen necesario para digerir la leche ".
El equipo de investigación midió las tasas de desnitrificación en cámaras que contienen ostras vivas, conchas de ostras o sedimentos recolectados cerca de los arrecifes de ostras, descubriendo tasas mucho más altas en las cámaras que contienen ostras y conchas vivas. Cuando compararon estas tasas con la abundancia de genes de desnitrificaciónEn los tres microbiomas, vieron una fuerte correlación entre las altas tasas de desnitrificación y una secuencia de genes llamada nosZI.
"Descubrimos que las bacterias que portan genes nosZI son importantes desnitrificadores y facilitan la eliminación de nitrógeno en los arrecifes de ostras", dice Arfken.
Los investigadores advierten, sin embargo, que se necesita más investigación. "Tenemos que tener cuidado al inferir la desnitrificación y otros procesos metabólicos de la presencia de un gen en un genoma bacteriano", dice Arfken. "Estos procesos a menudo son extremadamente complejos,y requieren la expresión coordinada de varios genes diferentes. Además, muchos organismos pueden portar un gen pero no expresarlo ". Un desafío final, dice, es que" muchas bacterias permanecen sin clasificar o tienen genomas identificados que están incompletos o son bajos.calidad."
Pero los investigadores siguen siendo optimistas. "Estamos entusiasmados de realizar más estudios para validar aún más el uso de inferencias metabólicas basadas en genes como un método confiable para evaluar el potencial metabólico de los microbiomas", dice Song.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Virginia de Ciencias del Mar . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :