Dibertsitate handiena agerian

(Argazkia: Danel Solabarrieta; Guillermo Roa)

Berriki argitaratu da komunikabideetan Greziaren tamainako mikrobio-mantu bat aurkitu dutela Txileko eta Peruko kostaldeen parean. Munduko bizidun-kontzentrazio handieneko formazioa dela esaten hasi dira adituak. Itsasoko Bizidunen Errolda izeneko proiektu handi batean egindako aurkikuntzetako bat da. 300 zientzialari inguru ari dira proiektuan parte hartzen, eta, urrian, errolda bukatzen dutenerako, 300 espedizio baino gehiago izango dituzte eginak.

Errolda osoa egiteko martxan jarritako lau proiektutako baten helburua da itsasoko mikroorganismoak ezagutzea; beste hiruretan, ur sakonetako ekosistemak, bizi abisala eta zooplanktona aztertuko dituzte. Noski, proiektu guztietan egin dituzte aurkikuntza handiak, baina mikrobioen errolda egiten parte hartzen ari den adituak, Estatu Batuetako Marine Biological Laboratoryko Mitch Sogin-ek, adierazi duenez, "beste arloetan egindako aurkikuntzen magnitudea ez da mikrobioen azterketan egindakoen parekoa".

Izatez, oso txikia da mikroorganismoei buruz dugun ezagutza. Mikrobioak aztertzeko proiektuko buruetako batek, Linda Amaral-Zettler-ek, adierazi duen bezala, "mikrobioen biodibertsitateari dagokionez, aurkikuntza-fasean gaude oraindik". Eta hori ez dagokie itsasoko mikroorganismoei bakarrik. Europako Batasunaren Bio Adimen Zerbitzuak otsailean argitaratutako txosten batean adierazi du lurreko bakterioen % 1 baino ez dugula ezagutzen.

Egia esan, ezin da zehazki jakin zein den ehuneko hori, oraindik ez baitakigu zenbat espezie dauden denera, baina komunitate jakin bat aztertzean, adituak ohartu dira, kasurik onenetan, dauden guztien % 1 baino ez zela ezaguna; horiek bakarrik haz baitzitezkeen hazkuntza puruetan, sakon aztertzeko.

(Argazkia: BASF-en prentsarako argazkia)

Aztertu diren Lurreko ekosistema guztietan aurkitu izan dira mikroorganismoak, eta, beti, aurrez uste zuten baino askoz mikroorganismo gehiago topatu izan dira. Hortaz, ez dago estimazio fidagarririk egiterik. Uste da zenbait dozena milioi eta mila milioi bakterio-espezie artean dagoela Lurrean. Halako aldea egoteak "agerian uzten du zer ezjakinak garen mikroorganismo-kontuetan", dio CSICen Bartzelonako Itsasoko Zientzien Institutuko Carles Pedrós-Alió irakasle, ikertzaile eta mikroorganismoetan adituak.

Espezieen definizioa, molekularra

Zenbat espezie dauden jakitea ez da erronka makala. Izan ere, mikroorganismoek ihes egiten diote espeziearen ohiko definizioari. Definizio horren arabera, bi bizidun elkarrekin gurutzatzean ondorengo ugalkorrak ematen badituzte dira espezie berekoak. Bakterioak, esate baterako, asexualki ugaltzen dira. "Oraindik guztiz argitu gabeko kontzeptu bat da espeziearena", dio Emilio Casamayorrek, CSICen Blanesko Azterketa Aurreratuetako Zentroko Ekologia Kontinentala Saileko mikrobiologoak.

Bestalde, bizidun makroskopikoetan ezaugarri morfologikoak hartu ohi dira oinarri espezieen bereizketa egiteko. Mikroorganismoen kasuan, ordea, mikroskopiotik begiratzean, "saltxitxak, kroketak eta pilotak besterik ez dira ikusten", adierazi du Pedrós-Aliók. Hortaz, ezaugarri morfologikoek ere ez dute balio espezieak definitzeko.

Hala, teknika molekularretara jo behar izan dute mikrobioak aztertzen diharduten ekologo, mikrobiologo, taxonomo eta filogenetistek, espezieen arteko desberdintasunen bila; gertutasun genetikoaren arabera egiten dute espezieen arteko bereizketa.

Itsasoko Bizidunen Errolda proiektuan aurkitutako hainbat mikroorganismo. Goitik behera eta ezkerretik eskuinera ikus daitezke itsaso irekian bizi ohi den ameba bat (arg.: L. Amaral-Zettler), dinoflagelatu bioluminiszente bat (arg.: B. Andersen; D. J. Patterson), nukleo komuna duten hamar zelulako ameba bat (arg.: D. J. Patterson; L. Amaral-Zettler; M. Peglar; T. Nerad), eta Texasen eta Floridan marea gorriak eragiten dituen alga toxiko bat (arg.: B. Andersen; D. J. Patterson).

(Argazkia: B. Andersen; D. J. Patterson)

Barra-barra erabiltzen da, adibidez, 16S RNA erribosomikoaren sekuentzia, erribosomen osagaietako baten sekuentzia. Erribosomek proteinak sintetizatzeko funtzioa dutenez, bizidun guzti-guztietan agertzen dira, eta, hortaz, oso baliagarriak dira RNA-sekuentzia horiek konparazioak egiteko. 16S RNA erribosomikoaren kasuan, bi banakok sekuentzia horren %97 komuna izan behar dute, espezie bereko banakotzat hartzeko.

"Ikusi dugu definizio horrekin hein handi batean gutxietsi egiten dugula benetan dagoen dibertsitatea --zehaztu du Pedrós-Aliók--. Bakterio batzuek RNA-sekuentzia horren % 99 dute berdin-berdina, eta, zehatzago aztertzean, ohartu gara espezie desberdinak izan beharko luketela". Hala ere, adituek erabaki dute ehuneko hori ez aldatzea, gehiegizko balioespenik ez egiteko.

Bada, gutxietsita ere, ikusi dute orain arte identifikatu ezin zituzten espezie asko eta asko identifikatu ahal izan dituztela. "Orain dela 20 urtera arte mikroorganismoei buruz genuen ezagutza benetan dagoenaren leiho txiki bat baino ez zela", azaldu du Casamayorrek. Izan ere, teknika molekularren aurretik, hazkuntza-plaketan hazten zituzten mikroorganismoak; hau da, elikagaietan oso aberatsak diren inguruneetan, naturan ohikoak ez diren tenperaturetan... "eta mikroorganismoak kondizio gogorragoetara daude ohituta --dio Casamayorrek-- adibidez, elikagai gutxiko inguruneetara; hortaz, jateko asko dagoen inguruneetan, asko ez dira hazten".

Ekosistemak mikroorganismo-mailan deskubritzen

Mikroorganismoen genomak sekuentziatzeak eta sekuentzien arteko konparazioak egiteak ez du bakarrik taxonomiarako balio, hau da, espezie-zerrendak eta sailkapenak egiteko. Ekosistema-mailako azterketak egiteko ere oso baliagarria zaie mikrobiologia-ekologoei: espezieen banaketa aztertzeko, espeziazio-prozesua aztertzeko, ekosistemen espezie-aberastasuna ezagutzeko eta abarretarako. Besteak beste, aztertzen dute maila makroskopikoan ekosistemei buruz duten ezagutzak bat egiten ote duen mikroorganismo-mailan.

Carles Pedrós-Alió CSICen Bartzelonako Itsasoko Zientzien Institutuko irakasle eta ikertzailea da. Besteak beste, arraroen biosfera delakoa aztertzen dute laborategian. Erronka asko dituzte aurretik: jakitea zenbat espeziek eratzen duten biosfera hori, zer kondizio ekologikotan egiten duten aurrera bakterio batzuek eta besteek, eta abar. Arg.: Carles Pedrós-Alió.

Eta, lortzen ari diren emaitzak ez dira beti baiezkoak. Esate baterako, biodibertsitateari dagokionez, Lurrean bioma aberatsak eta pobreak ditugu definituta. Oihan tropikalak biodibertsitate handieneko lekutzat ditugu, eta, basamortuak, berriz, pobreenetakotzat. Edo itsasoan, adibidez, handiagoa da espezieen dibertsitatea sakonera txikiko aldeetan sakonera handietan baino.

2006an, Duke Unibertsitateko eta Colorado Unibertsitateko bi ikertzailek PNAS aldizkariaren on line edizioan argitaratutako artikulu batean adierazi zutenez, ordea, bakterio-dibertsitateari dagokionez Amazonia basamortua da, eta, basamortua, berriz, Amazonia. Maila makroskopikoan behatzen denaren kontrakoa, guztiz. Casamayorren ustez, "ausartegia da" horrelako adierazpen biribilak egitea, oso zalantzan jarri baitaiteke behatutako hori eredu orokorra den, edo kondizio jakin batzuetan aurkitutako zerbait. Argitu egin beharko litzateke zein den mundu mikroskopikoan laginak hartzeko kontuan hartu beharreko eskala.

Dena den, ez da horrelako biodibertsitate-banaketa proposatu duen ikerketa bakarra. Carles Pedrós-Alióren taldean hori bera aztertzen ari dira Mediterraneoan, eta egin dituzten ikerketetan ikusi dute, besteak beste, dibertsitatea sakonerarekin batera handitzen dela. Bakterio-kopurua ez; hori hamar bat aldiz txikiagoa da itsas azaletik 2.000-3.000 metrora --azalean milioi bat ale ingurukoa da mililitro ur bakoitzeko--, baina espezie-kopuruak bai, gora egiten du: "Ikusten ari gara banako-kopuruan pobreagoak diren komunitateak aberatsagoak direla dibertsitatean --dio Pedrós-Aliók--. Baina oraindik ez dugu batere argi biodibertsitatearen banaketak, oro har, eredu horri jarraitzen dion".

Denak leku guztietan?

1920ko hamarkadako esaera batek esaten zuen mikroorganismo guztiak leku guztietan daudela, eta inguruneak zehazten duela zeintzuk egingo duten aurrera. Adibide batekin ilustratu du ideia hori Casamayorrek: "Itsasoko bakterioentzako hazkuntza-ingurunea hartuz gero, eta 2.000 metroko altueran jarriz gero, ingurune horretan itsasoko bakterioak hazten direla ikusten zuten zientzialariek".

Emilio Casamayor mikrobiologoa CSICen Blanesko Azterketa Aurreratuetako Zentroko Ekologia Kontinentala Sailean ari da lanean. Aintziretako bakterioak aztertzen dituzte han: zer banaketa duten bakterioek, zer dibertsitate dagoen aintziretan eta abar. Arg.: Emilio Casamayor.

Hainbat ikerketa-taldetan --besteak beste, Casamayorrenean--, ordea, ideia hori zalantzan jartzen duten ebidentziak aurkitzen ari dira. Egia da mikroorganismoak oso erraz barreiatzen direla, uretan, airean, hauts-partikulei itsatsita, hegaztien gainean edo haien barruan mugi baitaitezke. Baina ikertzaileak hasi dira bakterio-komunitateetan ere uharte-efektua behatzen. Casamayorren taldean, adibidez, itsasoko eta lehorreko aintziretako mikroorganismoen azterketa sakona egin dute, eta ikusi dute aintziretan mikroorganismo-populazio batzuk bakartuta gelditzen direla eta zailtasunak dituztela antzeko kondizioak dituzten beste aintzira batzuetara iristeko.

Horretaz gain, ikusi dute ozeanoetako komunitateek ahaidetasun-maila handiagoa dutela, hau da, antzekoagoak direla. Bi aurkikuntza horiek iradokitzen dute aintziretan ez dela betetzen "denak leku guztietan daude" adierazpena; hala balitz, ez litzateke uharte-efektua gertatu beharko antzeko kondizioak dituzten aintziren artean. Gainera, ahaidetasun-maila txikiagoa izateak esan nahi du aintziretako mikroorganismo-komunitateen artean ez dela gene-truke askorik gertatzen, eta, hortaz, barreiatzeko gaitasuna mugatua dutela, ez baitira denak denengana iristen.

Proposatutako hori, dena den, oraingoz lan-hipotesi bat besterik ez dela ere argi utzi nahi izan du Casamayorrek: "Mikroorganismoak komunitateetan antolatzeko dituzten arauak edo mugak bilatu nahian emandako lehenengo urratsetako bat da ikerketa hori, eta ikerketa-lerro berriak ireki ditu".

Arraroen biosfera

Barreiatzeko estrategiak direnak direla eta eskualde jakin bateko mikroorganismo-dibertsitatea dena dela, gerta daiteke identifikatzeko metodoak izatea ezagutza mugatzen dutenak. Izan ere, batzuk oso proportzio txikian daude populazioan, eta guk identifikatzeko ditugun tekniketan ezinbestekoa da kopuru jakin batean egotea. Bestela, ikusezinak dira.

Ezkerretik eskuinera, lehenengo argazkia Itsasoko Bizidunen Erroldan padura batean jasotako lagina da; hainbat bakterio-espezie ikus daitezke bertan (arg.: D. J. Patterson; L. Amaral-Zettler; V. Edgcomb). Bigarrena, gizakion hesteetako mikrobiotaren ilustrazio bat da (arg.: J. Hurd/ Environmental Health Perspetives ), eta, hirugarrenean, Northeastern Unibertsitatean hondar-ale batean aurkitu zuten dibertsitatea ikus daiteke (arg.: A. D'Onofrio; W. H. Fowle; E. J. Stewart; K. Lewis).

Ez dira gutxi, gainera, dentsitate txikietan dauden mikroorganismoak. Arraroen biosfera esaten diete adituek mikroorganismo horiei. Une horretan ingurunean dituzten kondizioak haientzako egokiak ez direlako daude dentsitate txikian, baina hazi-banku bat dira, eta horiei esker dute mikrobio-komunitateek behatu ohi den egokitzeko gaitasun handia. "Prestige ontziaren isurketak gertatu zirenean frogatu ahal izan genuen, adibidez, uretan bazeudela petrolioaz elikatzen ziren bakterioak. Izugarrizko potentziala dago dentsitate txikiko bakterio-multzo horietan gordeta, inguruneko kondizioak noiz aldatuko zain", dio Pedrós-Aliók.

Bakterioak asexualki ugaltzen direnez, nahikoa da populazio batean ale bakar bat egotea espezieak aurrera egiteko. Gainera, beren mekanismoak dituzte genomarekin "jolasteko" (geneak bikoizteko, translokazioak egiteko, mutatzeko eta abarretarako), eta etengabe egiten dituzte egokitze-probak. Eta, oso azkar bikoizten direnez, oso denbora-tarte txikian asko dibertsifikatzen dira. Esate baterako, ale bakarretik eratorritako populazio batean ikus daiteke bikoizten hasi eta bi hilabetera sortutako populazioan beste azukre batzuk erabiltzen dituztela bakterioek, beste abiadura batean ugaltzen direla, eta abar.

Oro har, "ikusi ezin dugun mundu bat dugu begien aurrean; oraintxe hasi gara jabetzen haien garrantziaz; zoragarria da", adierazi du Pedrós-Aliók.

Mikroorganismoen funtzioak, askotarikoak

3.000 milioi urtetik gora daramate mikroorganismoek munduan, eboluzionatzen. Hainbeste denboran, era guztietako "esperimentuak" egin dituzte, eta, gaur egun, izugarrizko aniztasuna dago bakterioen artean. Bakterio batzuek harriak jaten dituzte, beste batzuek mineralak ekoizten dituzte, beste batzuk eguzki-energiaz baliatzen dira hazteko (fotosintesia ez den prozesu batez).

Metabolismoari dagokionez, animaliok bide bakarra dugu energia lortzeko: oxigenoa erabiliz materia organikoa arnastea; bakterioek, berriz, dozenaka metabolismo egin ditzakete. Askok, gainera, eragin handia dute hainbat ziklo biogeokimikotan: landareek Lurrean egiten den fotosintesiaren erdia bakarrik egiten dute; beste erdia itsasoko mikroorganismoek, algek eta zianobakterioek, egiten dute.

Beste bizidunik hazi ezin den leku askotan hazten dira mikroorganismoak. Irudian, Yellowstoneko Upper Geyser Basin arroko errekasto bateko hari-formako bakterio eta alga termofiloak. Arg.: F. Hirchman.

Arnasketari dagokionez, itsasoan egiten den arnasketaren % 95 mikroorganismoek egiten dute, eta, bereziki, bakterioek. Baleen ekarpena hutsala da horretan, eta baita arrainena ere.

Bakterioen beste zeregin ezagun bat nitrogenoa finkatzea da: bakterioak dira atmosferako nitrogenoa nitrogeno organiko bihur ditzaketen bizidun bakarrak.