Bacterias analizadas en muestras de sedimentos del Océano Atlántico utilizan el ADN como fuente de alimento, según han descubierto científicos de la Universidad de Viena. De hecho, una bacteria nombrada recientemente por el equipo es una verdadera experta en la degradación del ADN, que además de su conocido papel como codificador de la información genética suma el de nutriente para microbios especializados. El estudio fue publicado en Nature Microbiology.
La dieta de los microbios es amplia: pueden utilizar diferentes moléculas como nutrientes, incluidas biomoléculas como proteínas y lípidos de organismos muertos y en descomposición. Esto incluye las llamadas moléculas de ADN extracelular que no están o ya no están presentes en las células intactas.
"Desde la perspectiva de las bacterias, el ADN es particularmente nutritivo", dice en un comunicado Kenneth Wasmund, microbiólogo del Centro de Microbiología y Ciencia de Sistemas Ambientales (CMESS) de la Universidad de Viena y autor principal del estudio.
"Es esencialmente un fertilizante. Después de todo, es una cadena de millones de piezas de azúcar y bases que contienen fósforo y nitrógeno". El ADN extracelular es común en el medio ambiente porque cuando cualquier organismo muere, su contenido, incluido el ADN, se libera al medio ambiente. Los microbios que degradan biomoléculas tan abundantes son fundamentales para los ciclos biogeoquímicos globales, ya que reciclan el material orgánico que se deposita en las aguas del océano, lo que también influye en la cantidad de carbono que queda en el fondo del océano. Sin embargo, no todos los microbios son capaces de utilizar el ADN como nutriente.
Los sedimentos fangosos del fondo del mar son un hábitat global masivo para estos microorganismos de importancia ecológica; después de todo, nuestros océanos cubren más del 70 por ciento de la superficie terrestre. Aquí viven miles de especies microbianas, la mayoría de las cuales aún se desconocen.
"Nuestro estudio identifica a algunos de estos agentes microbianos y revela sus estilos de vida. Al mismo tiempo, nos dice algo sobre lo que sucede con las grandes cantidades de ADN que se liberan constantemente en el medio ambiente pero que no se acumulan en ninguna parte y, en consecuencia, son obviamente reciclado de alguna manera", explica Kenneth Wasmund.
Investigaciones anteriores han demostrado que los microorganismos cultivados en el laboratorio pueden utilizar el ADN como fuente de energía. "Nuestra investigación ahora se ha centrado en los microbios que realmente viven y funcionan activamente en el lecho marino, mientras utilizan el ADN como fuente de alimento", añade.
Con este fin, colegas de la Universidad de Calgary en Canadá recolectaron muestras del lecho marino en la Bahía de Baffin, un mar marginal del Océano Atlántico entre Groenlandia y Canadá. Para identificar y caracterizar los microbios que se alimentan de ADN en estas muestras, el equipo de investigación utilizó una variedad de métodos experimentales, analíticos y bioinformáticos.
"En esta colaboración de las cuatro divisiones de CMESS, hicimos un uso completo de la excelente infraestructura de investigación y liberamos toda la experiencia para los análisis de microbiomas funcionales que está presente en nuestro Centro", dice Alexander Loy, jefe del grupo de investigación de la Universidad de Viena.
En incubaciones de laboratorio, los investigadores alimentaron ADN purificado que estaba marcado isotópicamente con átomos de carbono pesados (13C) a las bacterias del sedimento. Utilizando el sondeo de isótopos estables, incluida una técnica de imagen de isótopos específica, pudieron rastrear el carbono pesado y, como resultado, pudieron ver qué bacterias degradaban el ADN marcado. Además, los científicos reconstruyeron la información genética presente en las células, es decir, los genomas, de los microorganismos comedores de ADN para conocer su potencial funcional y su distribución en los océanos del mundo.
El análisis metagenómico mostró que las bacterias estaban equipadas con enzimas que degradan el ADN que les permiten cortar el ADN en trozos pequeños para ayudarlas a absorberlo y consumirlo. Una especie bacteriana se destacó por tener un conjunto de herramientas particularmente sofisticado para degradar el ADN. Su apetito por el ADN, también llamado ácido nucleico, ahora se lleva en su nombre: el equipo de investigación los llamó Izemoplasma acidinucleici.
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