Cuando lo raro importa. Microbioma del ártico.

Como ocurre muchas veces con las cosas invisibles, los microorganismos marinos son fundamentales para el funcionamiento del ecosistema oceánico, son no sólo parte fundamental de la base en la cadena alimentaria, son además indispensables en los ciclos de degradación y transformación sin olvidar su implicación en cientos de mecanismos que mantienen la omeostasis en el océano. Y sin embargo apenas se sabe nada de ellos.

La tendencia era a imaginarlos como un grupo cosmopolita, y a primera vista es un pensamiento lógico. Los microorganismos se repartirían de forma homogénea por todo el océano ayudados por las corrientes y la difusión y el azar. Al estar todos repartidos de forma homogénea, no habría peligro para los microorganismos más raros, que además de ser una minoría anecdótica estarían a salvo de la extinción gracias a lo extenso del océano y lo diluido de su distribución.

Esta tesis se ha mantenido durante muchos años, sin embargo durante el análisis metagenómico de distintas masas de agua en el ártico surgió la sorpresa.

Los científicos realizaron análisis de microorganismos en distintas zonas, dividiendo las tomas entre aguas superficiales y aguas profundas. Vieron que los microorganismos recogidos podían dividirse en dos grandes grupos, los "raros" y los "abundantes".

Aunque podríamos pensar que lo raro no siempre debería serlo...así fue. Y durante los distintos muestreos se vio que ni el cambio de temperatura durante las distintas estaciones, ni la diferencia de lugar convertía a los microorganismos raros en abundantes*. Prácticamente quedó demostrado que la dominancia numérica de individuos de los grupos abundantes era generalizada.

Los organismos raros componían el 4% de las secuencias encontradas, por lo que en un principio podríamos hablar de lo prescindibles, o del poco peso que tendrían en el ecosistema...sin embargo este 4% venía a representar el 99% de la biodiversidad bacteriana en las aguas.

En gris podemos ver el número de filotipos "raros" y su equivalencia en secuencias, el circulo pequeño contiene los filotipos abundantes (106) de los cuales 25 son siempre abundantes, y 81 son en ocasiones raros.

Entre estos filotipos raros encontramos miembros de una importancia vital para los ecosistemas, como los fijadores de nitrógeno en mar abierto. Microorganismos que soportan la producción de derivados nitrogenados que luego pasaran al resto de la red trófica. Pero lo más preocupante es que desconocemos la función de la inmensa mayoría de los llamados microorganismos "raros".

Aunque no se conozca su función, se podría asumir que forman una comunidad totalmente regulada, ya que sus proporciones no varían especialmente entre las épocas del año lo que podría indicar una fuerte autorregulación.

Ahora sabemos que los microorganismos raros no son tan "despreciables" gracias a su diversidad y a alguna de sus funciones...pero, ¿qué ocurre con su reparto?

En este aspecto podemos pensar como seres macroscópicos, en ese caso el mar es un lugar libre de barreras, y las bacterias podrían difundir sin problemas entre las distintas zonas, sin embargo los distintos muestreos dieron otros resultados.

Como ya decía, se tomaron muestras de superficiales y profundas de varias localizaciones en distintas épocas del año, y lo que se encontró fue que las comunidades variaban mucho más en función de la masa de agua que ocupaban que con respecto a la distancia. Siendo así más parecidas comunidades que habitaban las mismas masas de aguas aunque estuviesen separadas por miles de kilómetros que otras separadas por apenas unos cientos de kilómetros y que ocupaban distintas masas de agua.

A escala microscópica las masas de agua actúan como barreras naturales, e igual que una enorme cordillera montañosa puede diferenciar la flora y la fauna de un continente. Las diferencias en la salinidad, la densidad y la temperatura que generalmente separan las masas de agua, imposibilita que los microorganismos viajen libremente, generando lo que se conoce como provincias o áreas biogeográficas. Y es que seguramente para una bacteria el agua no sea ese fluido fácil de cruzar que es para un organismo macroscópico.

(Siempre he pensado que el agua debe ser para los microorganismos algo así como la arena para los macroscópicos).

Al encontrarse estos microorganismos "aislados" en estas áreas, también están sujetos a todos los procesos ecológicos que las afectan. Estas bacterias raras forman parte fundamental del ecosistema, en algunos casos como en el de algunas bacteroidetas y Gammaproteobacteria incluso llegan a ser parte fundamental en la producción de biomasa en las aguas superficiales.

Por ello, tenemos que pararnos a pensar un poco, no sólo en osos polares y otros grandes craneatas. El mundo microscópico de la zona también es único, no tiene copias repartidas por todo el océano, y es fundamental. Lo raro es en ocasiones importante, y en este caso además fundamental. Perder el 99% de la biodiversidad, por muy invisible que sea, nunca debería ser tomado a la ligera.

*Sin embargo los organismos abundantes podían ser raros...sobretodo si ocupaban aguas superficiales, podían llegar a ser raros en las mismas aguas profundas, sujetos a procesos alopátricos.

Galand PE, Casamayor EO, Kirchman DL, & Lovejoy C (2009). Ecology of the rare microbial biosphere of the Arctic Ocean. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106 (52), 22427-32 PMID: 20018741

“Esta entrada participa en la X edición del Carnaval de Biología, organizado por el blog Scientia” .