El arsénico es un veneno mortal para la mayoría de los seres vivos, pero una nueva investigación muestra que los microorganismos respiran arsénico en una gran área del Océano Pacífico. Un equipo de la Universidad de Washington ha descubierto que todavía se utiliza una antigua estrategia de supervivencia en situaciones de bajo oxígenopartes del medio marino.
"Pensar en el arsénico no solo como un mal tipo, sino también como beneficioso, ha cambiado la forma en que veo el elemento", dijo la primera autora Jaclyn Saunders, quien hizo la investigación para su tesis doctoral en la Universidad de Washington y ahora es unabecario postdoctoral en la Institución Oceanográfica Woods Hole y el Instituto de Tecnología de Massachusetts.
El estudio fue publicado esta semana en Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Sabemos desde hace mucho tiempo que hay niveles muy bajos de arsénico en el océano", dijo la coautora Gabrielle Rocap, profesora de oceanografía de la Universidad de Washington. "Pero la idea de que los organismos podrían estar usando arsénico para producir unvivir, es un metabolismo completamente nuevo para el océano abierto ".
Los investigadores analizaron muestras de agua de mar de una región debajo de la superficie donde el oxígeno está casi ausente, lo que obligó a la vida a buscar otras estrategias. Estas regiones pueden expandirse bajo el cambio climático.
"En algunas partes del océano hay un sándwich de agua donde no hay oxígeno medible", dijo Rocap. "Los microbios en estas regiones tienen que usar otros elementos que actúan como un aceptor de electrones para extraer energía de los alimentos".
Las alternativas más comunes al oxígeno son el nitrógeno o el azufre. Pero las primeras investigaciones de Saunders sugirieron que el arsénico también podría funcionar, lo que la motivó a buscar pruebas.
El equipo analizó muestras recolectadas durante un crucero de investigación en 2012 al Pacífico tropical, frente a la costa de México. Los análisis genéticos del ADN extraído del agua de mar encontraron dos vías genéticas conocidas por convertir moléculas a base de arsénico como una forma de obtener energía.El material genético apuntaba a dos formas diferentes de arsénico, y los autores creen que las vías ocurren en dos organismos que alternan el arsénico entre diferentes formas.
Los resultados sugieren que los microbios que respiran arsénico constituyen menos del 1% de la población de microbios en estas aguas. Los microbios descubiertos en el agua probablemente estén relacionados lejanamente con los microbios que respiran arsénico que se encuentran en las fuentes termales o en sitios contaminados en la tierra.
"Lo que creo que es lo mejor de estos microbios que respiran arsénico que existen hoy en el océano es que están expresando sus genes en un ambiente que es bastante bajo en arsénico", dijo Saunders. "Abre los límites".para saber dónde podríamos buscar organismos que estén respirando arsénico, en otros entornos pobres en arsénico ".
Los biólogos creen que la estrategia es un vestigio de la historia temprana de la Tierra. Durante el período en que surgió la vida en la Tierra, el oxígeno era escaso tanto en el aire como en el océano. El oxígeno se volvió abundante en la atmósfera de la Tierra solo después de que la fotosíntesis se generalizó y convirtió el dióxido de carbonogas en oxígeno.
Las primeras formas de vida tenían que ganar energía utilizando otros elementos, como el arsénico, que probablemente era más común en los océanos en ese momento.
"Encontramos las firmas genéticas de las rutas que todavía están allí, restos del océano pasado que se han mantenido hasta hoy", dijo Saunders.
Las poblaciones que respiran arsénico pueden volver a crecer bajo el cambio climático. Se prevé que las regiones con bajo nivel de oxígeno se expandan y se prevé que el oxígeno disuelto disminuya por todo el medio marino.
"Para mí, solo muestra cuánto hay todavía en el océano que no sabemos", dijo Rocap. Saunders recientemente recolectó más muestras de agua de la misma región y ahora está tratando de cultivar el agua marina que respira arsénico.microbios en un laboratorio para estudiarlos más de cerca.
"En este momento tenemos fragmentos y fragmentos de sus genomas, lo suficiente para decir que sí, que están haciendo esta transformación de arsénico", dijo Rocap. "El siguiente paso sería armar un genoma completo y descubrirqué más pueden hacer y cómo encaja ese organismo en el medio ambiente ".
La coautora Clara Fuchsman recogió las muestras y dirigió el esfuerzo de secuenciación del ADN como investigadora científica postdoctoral de la Universidad de Washington y ahora ocupa un puesto docente en la Universidad de Maryland. La otra coautora es Cedar McKay, investigadora científica de la Escuela de la Universidad de Washington.de Oceanografía. El estudio fue financiado por una beca de posgrado de la NASA y una beca de investigación de la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por Hannah Hickey. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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