05/Nov/05

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Extraño mecanismo energético en bacterias analizadas

Una bacteria hallada por investigadores de la Oregon State University, parece no necesitar de la luz solar para su crecimiento. Este descubrimiento podría impactar en la comprensión del ciclo de procesamiento del gas carbono en la atmósfera terrestre.

CORVALLIS, Ore. - Científicos de la universidad Estatal de Oregon (Oregon State University) han cultivado exitosamente en laboratorio un microorganismo con un gen para una forma alternativa de fotoquímica, un adelanto que puede a la larga arrojar luz sobre la ecología de los océanos mundiales.

El microorganismo es SAR11, la célula libre viviente más pequeña y, probablemente, el organismo más abundante en los mares. Al poder estudiar por primera vez el gen "proteorhodopsin" en laboratorio, los investigadores serán capaces de entender mejor como se activa, su rol en la vida y supervivencia del SAR11, y como afecta la ecología oceánica. Los descubrimientos los está publicando la revista Nature.

Sorprendentemente, la bacteria SAR11 continua creciendo con normalidad haya o no luz disponible, indicando a los investigadores de la OSU que la célula no requiere de este mecanismo de producción de energía en condiciones normales. Es posible, según han comentado, que esta forma alternativa de fotoquímica sirva como un sistema de resguardo para proveer a las células de energía cuando enfrentan la inanición en el océano abierto, él que a menudo solamente ofrece nutrientes muy limitados.

"Es excitante aprender más sobre otra forma de fotoquímica que no usa clorofila", dijo Stephen Giovannoni, profesor de microbiología en la OSU. "Este gen de proteorhodopsina parece tener un rol sutil en la vida y supervivencia del SAR11, y parece ser un sistema auxiliar para ayudar a la supervivencia de la célula.

El nivel de interés en SAR11 es alto, dicen los investigadores, porque es la vida microbiana dominante en los océanos, sobrevive donde otras células morirían y juega un rol importante en el ciclo del carbono en la Tierra. Estas bacterias pueden haber estado desarrollándose por miles de millones de años o más, pero tienen la estructura genética más pequeña de cualquier célula independiente y sólo recientemente han sido investigadas, ya que fueron descubiertas por los científicos de la OSU en 1990.

A pesar de ser pequeñas, por su gran número el SAR11 juega un rol importante en el ciclo del carbono del planeta como consumidor de carbono orgánico. Su principal sistema de generación de energía es la respiración del carbono orgánico, produciendo dióxido de carbono y agua en el proceso.

El oxígeno de la atmósfera terrestre fue creado en su mayor parte por la fotosíntesis y es mantenido por ella. La fotosínteis es el mecanismo por el cual las plantas convierten la luz solar en energía biológica a través de un proceso que requiere clorofila. En los océanos, SAR11 actúa como un socio de este proceso, reciclando carbono orgánico y produciendo los nutrientes necesitados por las algas, que a su vez producen casi la mitad del oxigeno que entra en la atmósfera de la Tierra cada día.

El ciclo del gas carbono afecta en ultima instancia a todas las plantas y animales sobre la Tierra.

De cualquier manera, ahora queda claro que el SAR11 tiene su propio mecanismo para utilizar la energía solar y que éste no involucra el uso de clorofila. En realidad, utiliza retinal, la misma proteína utilizada por los ojos de los animales (incluyendo a los humanos) para detectar la luz y sirve como un "martillo de protones" que energiza la membrana celular. El proteorhodopsin fue descubierto recién en el 2000, pero hasta ahora no había sido encontrado en ningún organismo vivo. No esta totalmente claro aún, según digo Giovannoni, como este mecanismo productor de energía afecta a la célula.

"Cuando apagamos las luces, no había un mecanismo para que el gen proteorhodopsin produjera energía, pero eso no pareció hacer alguna diferencia sobre la tasa de crecimiento de SAR11", dijo Giovannoni. "Así que supimos que bajo condiciones normales esta forma alternativa de producción de energía no es necesaria. Este sistema puede estar allí sólo para emergencias. Pero puede ser aún muy importante para la vida oceánica, y es sobre esto que necesitamos aprender más."