Charles Darwin sospechaba algo en el "agua azul clara" del océano que era incluso más pequeño que los protozoos que podía ver bajo el microscopio. "Hoy sabemos que cada litro de agua del océano está plagado de cientos de millones de microorganismos".explica el investigador marino Rudolf Amann, Director del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen. Su colega Tobias Erb del instituto hermano de Microbiología terrestre en Marburg agrega: "Aunque solo tienen micrómetros de tamaño, los microorganismos con su gran número y alta tasa deel metabolismo tiene un fuerte impacto en el flujo de energía y la rotación de biomasa en los océanos "
Mientras que las algas unicelulares, también conocidas como fitoplancton, convierten CO 2 en la biomasa, otros microorganismos entran en acción cuando las algas excretan el carbono fijo, ya sea durante su vida o cuando mueren, a veces en masa, como después de la llamada floración de algas. Incluso en aguas superficiales, sololos organismos celulares procesan miles de toneladas de biomasa de algas: un proceso central en el ciclo de vida marina. Uno de los compuestos más importantes en el océano es el ácido glicólico, un subproducto directo de la fotosíntesis que se convierte parcialmente en CO 2 por bacterias marinas. Pero aquí, la imagen se vuelve borrosa: hasta ahora se desconocía el destino exacto del carbono en el ácido glicólico.
Sin embargo, para obtener una evaluación útil del ciclo global del carbono, la ecuación no debe tener demasiadas incógnitas. Como sabemos hoy, demasiado CO 2 influye en la vida en el océano. Concentraciones aumentadas de CO 2 en el agua de mar acidifica los océanos, perturba el equilibrio entre el fitoplancton y los microorganismos y, en última instancia, influye en el clima global. Para comprender las consecuencias del cambio climático a escala global, es indispensable un conocimiento preciso de la degradación bacteriana de la biomasa de algas. Para esto, sin embargo, necesitamos un conocimiento básico preciso de la ubicación, tasa y extensión de las redes de nutrientes en el océano. Entonces, ¿cuál es exactamente el destino del carbono del ácido glicólico, que a nivel mundial significa cantidades de sustancias en el rango de mil millones de toneladas por año??
El camino olvidado
Los investigadores no siempre tienen que comenzar desde cero, a veces ya se conocen piezas de rompecabezas, solo hay que reconocerlas y colocarlas correctamente. Una de esas piezas es el ciclo del? -Hidroxiapartato. Se descubrió hace más de 50 años enla bacteria del suelo Paracoccus. En ese momento, la vía metabólica recibió poca atención y sus procesos bioquímicos exactos permanecieron inexplorados. Dr. Lennart Schada von Borzyskowski, primer autor de la presente. Naturaleza publicación, es becario postdoctoral en el departamento de Tobias Erb en el Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre en Marburg, descubrió esta vía metabólica en el curso de la investigación bibliográfica. "Al observar esta vía metabólica, noté que debería ser más eficiente queEl proceso anteriormente asumido para la degradación del ácido glicólico, y me preguntaba si podría ser más importante de lo que originalmente se suponía ", informa el científico.
Equipado con una sola secuencia de genes, se encontró con un grupo de cuatro genes en bases de datos que proporcionaban las instrucciones de construcción para cuatro enzimas. En combinación, tres de las enzimas eran suficientes para procesar un compuesto derivado del ácido glicólico. Pero lo que erala cuarta enzima responsable de? Schada von Borzyskowski probó esta enzima en el laboratorio y descubrió que catalizaba una reacción de imina previamente desconocida en este contexto. Esta cuarta reacción cierra la vía metabólica a un ciclo elegante a través del cual el carbono del ácido glicólico puede reciclarsesin la pérdida de CO 2 .
Distribuido globalmente, ecológicamente significativo
Una cooperación con científicos de la Universidad de Marburg permitió estudiar el metabolismo del ácido glicólico y su regulación en microorganismos vivos. "Ahora nuestra tarea era buscar la presencia y actividad de estos genes en los hábitats marinos y su importancia ecológica,"Tobias Erb explica. La cooperación entre los bioquímicos de Marburg y los investigadores marinos del Instituto Max Planck en Bremen demostró ser muy fructífera, ya que estos últimos han estado estudiando las comunidades marinas cerca de Helgoland durante años, en particular las poblaciones bacterianas durante y despuésFloraciones de algas: en varias excursiones en alta mar, los científicos de Marburg y Bremen midieron la formación y el consumo de ácido glicólico durante la floración de algas en la primavera de 2018. De hecho: el ciclo metabólico estuvo activamente involucrado en el metabolismo del ácido glicólico.
Los planos del ciclo metabólico también se encontraron repetidamente en las secuencias del genoma bacteriano que la expedición TARA Oceans había recolectado de los océanos del mundo a una distancia de 10,000 kilómetros, con una prevalencia en promedio 20 veces mayor que todas las otras rutas de degradación postuladas paraÁcido glicólico. Por lo tanto, la vía metabólica redescubierta no es una existencia de nicho, sino que, por el contrario, está muy extendida. Estos nuevos hallazgos aún sorprenden a Rudolf Amann: "El descubrimiento de nuestros colegas en Marburg da un vuelco a nuestra comprensión previa del destino del ácido glicólico".los datos muestran que tenemos que reevaluar el ciclo de miles de millones de toneladas de carbono en los océanos ". Como continúa Tobias Erb:" Este trabajo nos hace conscientes de las dimensiones globales del metabolismo de los microorganismos, y al mismo tiempo nos muestra cómoaún tenemos mucho por descubrir juntos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Microbiología Marina . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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