Las bacterias marinas son capaces de utilizar hidrógeno para su crecimiento

Un estudio internacional, realizado por investigadores de Melbourne (Australia) y Nueva Zelanda, con el canario Federico Baltar como único integrante europeo en el equipo científico, ha podido demostrar por primera vez, que las bacterias del océano son capaces de usar hidrógeno para crecer. Hasta ahora se sabía que el hidrógeno molecular (H2) es una fuente de energía abundante y de fácil acceso en los sistemas marinos, pero aún se desconocía si las comunidades microbianas marinas consumen este gas. El hallazgo ha sido publicado en la revista científica de alto impacto Nature Microbiology.

«En este estudio usamos un conjunto de enfoques para mostrar que las bacterias marinas consumen hidrógeno para apoyar el crecimiento. Primero encontramos que los genes para las hidrogenasas de captación de H2 se encuentran en los genomas de las bacterias oceánicos a nivel global -en ocho filos bacterianos-, y no solo eso, sino que también se expresan, lo que significan que se usan», apuntó el doctor Baltar, actualmente profesor asociado del Departamento de Ecología Funcional y Evolutiva de la Universidad de Viena (Austria).

Se llevaron a cabo mediciones biogeoquímicas de aguas tropicales, templadas y subantárticas, y los cultivos axénicos muestran que los microbios marinos consumen hidrógeno suministrado en concentraciones relevantes para el medio ambiente -«concentraciones que se encuentran en la naturaleza»-, lo que produce suficiente energía específica para las células para apoyar el crecimiento de bacterias con bajos requisitos de energía. «Por el contrario, nuestros resultados indican que la oxidación del monóxido de carbono (CO) respalda principalmente la supervivencia». En definitiva, el trabajo dirigido por el equipo de investigación de Melbourne, en Australia, concluye que el hidrógeno es una fuente de energía notable para las bacterias marinas y puede influir en la ecología y en los ciclos elementales oceánicos.

En aguas pobres en nutrientes, la quimiosíntesis sería la principal estrategia para obtener energía

«Nuestro objetivo era identificar las fuentes de energía preferidas de los microbios en los océanos del mundo. Los humanos y otros animales dependen de comer alimentos orgánicos, mientras que las plantas dependen de la fotosíntesis. En contraste, los microbios usan una miríada de fuentes de energía: solar, orgánica e inorgánica», indicó el científico canario.

El profesor Baltar explicó que muchos microbios comen gases de alta energía como el hidrógeno e incluso el monóxido de carbono, «que es venenoso para los humanos», y lo hacen mediante el uso de enzimas especiales llamadas hidrogenasas y deshidrogenasas de monóxido de carbono. Los océanos del mundo contienen bastante hidrógeno disuelto y monóxido de carbono debido a varios procesos biológicos y geológicos. De ahí que los investigadores predijeran que estos gases serían fuentes de energía clave para los microbios oceánicos. «Lo que encontramos en nuestras muestras fue que, como esperábamos, la fotosíntesis era la principal fuente de energía en las aguas superficiales costeras, pero los microbios ‘comedores de gas’ se hicieron más comunes más lejos de la costa y en las profundidades del océano. Lo que sugiere que en aguas pobres en nutrientes, la quimiosíntesis puede ser la principal estrategia para la obtención de energía». De hecho, hallaron que ocho grupos lejanamente relacionados de bacterias que utilizan las enzimas, usaran hidrógeno y monóxido de carbono.

Los resultados del trabajo científico ayudan a predecir mejor la respuesta de estos organismos a un clima cambiante

Esto revela que la quimiosíntesis es una estrategia mucho más extendida en los océanos de lo que se pensaba anteriormente. «El hidrógeno y el monóxido de carbono no son las únicas fuentes de energía química que soportan las bacterias del océano. Sobre la base del trabajo previo de otros, encontramos que el amonio, el sulfuro y el tiosulfato también se usaban ampliamente. Juntas, todas estas fuentes de energía inorgánica permiten que diversos microbios prosperen incluso en las regiones más oscuras y pobres en nutrientes del océano».

Verificaron asimismo, que el hidrógeno y el monóxido de carbono parecen tener funciones distintas para las bacterias del océano. Mientras que los microbios que consumen hidrógeno crecen utilizando la alimentación lenta y constante de energía proporcionada por este gas -«las bacterias a menudo son ultrapequeñas y están adaptadas a la vida con una energía mínima, como lo reflejan nuestros experimentos con la bacteria polar Sphingopyxis alaskensis»-, el monóxido de carbono es principalmente una fuente de energía de «último recurso» para las bacterias que carecen de luz o de carbono orgánico. «Proporciona suficiente energía para sobrevivir hasta una mejor comida, pero no permite mucho crecimiento».

El estudio confirma que la quimiosíntesis es un proceso universal y que los microbios son en realidad bastante flexibles en sus dietas. «Estos conocimientos mejoran nuestra comprensión de cómo los microbios oceánicos sobreviven, producen y consumen nutrientes y se adaptan a su entorno. A su vez, podemos predecir mejor cómo pueden responder a un clima cambiante y otras presiones», concluyó el investigador Federico Baltar.

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