A a maior diversidade

2010/06/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Mikrobiologia
• Ekologia

Os microorganismos son moi abundantes. e están en calquera sitio. De acordo, iso non é novo. Nos océanos, por exemplo, os expertos consideran que o 95% da biomasa total é cuberta por microbios. Tamén no noso corpo temos dez microorganismos por célula na pel, no tubo dixestivo, etc. As bacterias que ocupan una hectárea de terreo igualan o peso dunha vaca e os protozoos, de dúas ovellas.

Recentemente publicouse en medios de comunicación o descubrimento dun manto microbiano do tamaño de Grecia fronte ás costas chilenas e peruanas. Os expertos comezan a dicir que é a formación con maior concentración de seres vivos do mundo. É un dos descubrimentos realizados nun gran proxecto denominado Censo de Mariños Vivos. Preto de 300 científicos están a participar no proxecto e en outubro, una vez finalizado o censo, máis de 300 expedicións estarán realizadas.

Un do catro proxectos postos en marcha paira a elaboración dun censo completo ten como obxectivo coñecer os microorganismos mariños, mentres que os outros tres estudarán os ecosistemas de augas profundas, a vida abisal e o zooplancton. Por suposto, en todos os proxectos realizáronse grandes descubrimentos, pero o experto que participa na elaboración do censo microbiano, Mitch Sogin, do Marine Biological Laboratory de Estados Unidos, afirmou que "a magnitude dos achados noutros campos non é comparable á do estudo microbiano".

De feito, o noso coñecemento dos microorganismos é moi pequeno. Como sinalou Linda Amaral-Zettler, un dos líderes do proxecto de estudo dos microbios, "estamos aínda en fase de descubrimento en canto a biodiversidade microbiana". Isto non é exclusivo de microorganismos mariños. O Servizo de Bio Intelixencia da Unión Europea ha publicado en febreiro un informe no que afirma que só coñecemos o 1% das bacterias da terra.

A verdade é que non se pode saber exactamente cal é esa porcentaxe, xa que aínda non se sabe cantas especies hai de todo, pero ao analizar una determinada comunidade, os expertos descubriron que, no mellor dos casos, só se coñecía o 1% do total das existentes, que só podían crecer nos cultivos puros paira o seu estudo en profundidade.

Os microorganismos atopáronse en todos os ecosistemas da Terra estudados e sempre se atoparon moitos máis microorganismos dos que se esperaba. Por tanto, non é posible realizar estimacións fiables. Estímase que hai varias decenas de millóns e mil millóns de especies de bacterias na Terra. A existencia desta diferenza "pon de manifesto que ignorancia somos en materia de microorganismos", afirma Carles Pedrós-Aliou, profesor, investigador e experto en microorganismos do Instituto de Ciencias do Mar de Barcelona do CSIC.

Definición de especies, molecular

Coñecer o número de especies non é un reto. De feito, os microorganismos escapan da definición tradicional da especie. Segundo esta definición, o cruzamento de dous seres vivos entre si dá lugar a sucesos reprodutivos da mesma especie. As bacterias, por exemplo, reprodúcense asexualmente. "É un concepto da especie aínda sen resolver", explica Emilio Casamayor, microbiólogo do Departamento de Ecoloxía Continental do Centro de Estudos Avanzados do CSIC de Blanes.

Por outra banda, nos vivos macroscópicos adóitanse basear en características morfológicas paira a separación das especies. No caso dos microorganismos, con todo, ao mirar ao microscopio "só ven salchichas, croquetas e pelotas", explica Pedrós-Aliou. Por tanto, as características morfológicas tampouco serven paira definir as especies.

Así, os ecólogos, microbiólogos, taxónomos e filogenetistas que estudan os microbios tiveron que recorrer a técnicas moleculares en busca das diferenzas entre as diferentes especies, segundo a súa proximidade xenética.

Utilízase barra, por exemplo, a secuencia do ARN ribosómico 16S, a secuencia dun dos compoñentes dos ribosomas. Dado que os ribosomas teñen a función de sintetizar proteínas, aparecen en todos e cada un dos seres vivos, polo que estas secuencias de ARN son moi útiles paira realizar comparacións. No caso do ARN ribosómico 16S, dous individuos deben ter en común o 97% desta secuencia paira ser considerados como uno da mesma especie.

"Habemos visto que con esta definición menoscabamos en gran medida a diversidade real existente --matiza Pedrós-Aliók--. Hai bacterias que teñen o 99% desta secuencia de ARN exactamente igual e, ao analizala máis concretamente, démonos conta de que deberían ser especies diferentes". Con todo, os expertos decidiron non modificar esta porcentaxe paira evitar una sobreestimación.

Pois ben, por despreciación, han visto que puideron identificar a moitas especies que até agora non podían identificar. "Até fai 20 anos o coñecemento que tiñamos dos microorganismos era só una pequena xanela do que realmente existe", explica Casamayor. De feito, antes das técnicas moleculares, os microorganismos cultivábanse en placas de cultivo, é dicir, en medios moi ricos en alimentos, a temperaturas pouco habituais na natureza... "e os microorganismos están afeitos a condicións máis severas --di Casamayorr-, por exemplo, a ambientes pouco alimenticios, polo que en zonas moi comestibles moitos non crecen".

Descubrindo os ecosistemas a nivel microorganismo

Secuenciar os xenomas dos microorganismos e establecer comparacións entre secuencias non só serve paira a taxonomía, é dicir, paira elaborar listas de especies e clasificacións. Tamén é de gran utilidade paira os ecoloxistas en microbiología paira realizar estudos a nivel de ecosistema: análise de distribución de especies, estudo do proceso de especiación, coñecemento da riqueza de especies dos ecosistemas, etc. Entre outras cousas, analízase si o seu coñecemento a nivel macroscópico sobre os ecosistemas coincide a nivel microorganismo.

E os resultados que se están obtendo non sempre son afirmativos. Por exemplo, en materia de biodiversidade, na Terra temos definidos biomas ricos e pobres. As selvas tropicais considéranse un dos lugares con maior biodiversidade e o desertos un dos máis pobres. Ou no mar, por exemplo, a diversidade de especies é maior en zonas pouco profundas que en grandes profundidades.

En 2006, dous investigadores da Universidade de Duke e da Universidade de Colorado, nun artigo publicado na revista PNAS en liña, sinalaron que a Amazonía é un deserto en canto a diversidade de bacterias e o deserto é a Amazonía. Todo o contrario do observado a nivel macroscópico. En opinión de Casamayor, "é demasiado atrevido" facer este tipo de expresións rotundas, xa que pode cuestionarse se o observado é un modelo xeral ou algo atopado en determinadas condicións. Habería que aclarar cal é a escala a considerar paira a toma de mostras no mundo microscópico.

Con todo, non é o único estudo que propuxo este tipo de distribución de biodiversidade. No grupo de Carles Pedrós-Aliou está a estudarse este feito no Mediterráneo, e as súas investigacións revelaron que a diversidade aumenta coa profundidade. Non o número de bacterias, que é unhas dez veces menor a 2.000-3.000 metros da superficie do mar --na superficie sitúase ao redor dun millón de exemplares por mililitro-, pero aumenta o número de especies: "Estamos a ver que as comunidades máis pobres en número de individuos son máis ricas en diversidade --di Pedrós-Aliók--. Pero aínda non temos claro si a distribución da biodiversidade en xeral segue este modelo".

Todos en todas partes?

Un proverbio da década de 1920 dicía que todos os microorganismos están en todas partes e que o medio determina cales van seguir adiante. Casamayor ilustrou esta idea cun exemplo: "Se tomamos un medio de cultivo paira bacterias mariñas e situámolo a 2.000 metros de altura, os científicos vían que nese medio crecen as bacterias mariñas".

Con todo, en varios grupos de investigación, como Casamayorrenea, están a atoparse evidencias que cuestionan esta idea. É certo que os microorganismos se dispersan facilmente xa que poden moverse na auga, no aire, pegados ás partículas de po, sobre as aves ou dentro delas. Pero os investigadores tamén empezaron a observar o efecto illa nas comunidades bacterianas. No grupo de Casamayor, por exemplo, realizouse un exhaustivo estudo dos microorganismos das lagoas mariñas e terrestres e observouse que nas lagoas algunhas poboacións de microorganismos quedan illadas e teñen dificultades paira acceder a outras lagoas con condicións similares.

Ademais, han visto que as comunidades oceánicas teñen un maior grao de parentesco, é dicir, son máis similares. Estes dous descubrimentos suxiren que nos lagos non se cumpre a expresión "todos están en todas partes", polo que non debería producirse un efecto illa entre lagoas de condicións similares. Ademais, un menor grao de parentesco implica que entre as comunidades de microorganismos presentes nos lagos non se produce moito intercambio génico, polo que a súa capacidade de dispersión é limitada, xa que non todos chegan a todos.

Con todo, Casamayor quixo deixar claro que o proposto non é máis que una hipótese de traballo: "Esta investigación é un dos primeiros pasos na procura de normas ou limitacións paira a organización de microorganismos en comunidades e abriu novas liñas de investigación".

A biosfera dos raros

Independentemente das estratexias de dispersión e da diversidade de microorganismos existentes nunha determinada rexión, poden existir métodos de identificación que limiten o coñecemento. De feito, hai algunhas que se atopan nunha proporción moi pequena na poboación, e nas técnicas que temos paira identificalas é imprescindible estar nunha cantidade determinada. Se non, son invisibles.

Non son poucos os microorganismos en baixa densidade. Estes microorganismos son coñecidos polos expertos como a biosfera dos raros. As condicións ambientais nese momento atópanse en baixa densidade por non ser adecuadas paira elas, pero son un banco de sementes que permiten ás comunidades microbianas dispor dunha gran capacidade de adaptación que se observa habitualmente. "Durante as verteduras do Prestige puidemos demostrar, por exemplo, que na auga había bacterias que se alimentaban do petróleo. Hai un enorme potencial escondido nestes grupos de bacterias de baixa densidade, esperando a que as condicións do medio cambien", afirma Pedrós-Aliou.

Como as bacterias reprodúcense asexualmente, abonda con que nunha poboación haxa un só exemplar para que a especie avance. Ademais, teñen os seus propios mecanismos paira "xogar" co xenoma (duplicar xenes, realizar translocaciones, mutar, etc.) e realizan constantemente probas de adaptación. E, como se duplican moi rápido, diversifícanse moito en moi pouco tempo. Por exemplo, nunha poboación que provén dun só exemplar, pódese observar que a poboación xerada aos dous meses de empezar a duplicarse utiliza outros azucres nas bacterias, reprodúcese a outra velocidade, etc.

En xeral, "temos ante os nosos ollos un mundo que non podemos ver, acabamos de concienciarnos da súa importancia, é marabilloso", afirmou Pedrós-Aliou.