La notable capacidad de los animales migratorios para navegar y recuperar rutas puede atribuirse no sólo a la sensibilidad de los campos magnéticos de la Tierra, sino quizás a la interacción con las bacterias magnéticas que viven en ellos.
La relación entre estas bacterias magnéticas y los animales que habitan aún no se comprende completamente, pero el profesor asistente del Departamento de Biología de la UCF, Robert Fitak, compiló recientemente una base de datos de ADN animal que contiene cientos de millones de secuencias que muestran la presencia de diferentes tipos de bacterias magnéticas. Para utilizarlo como herramienta en su búsqueda por aprender más.
La base de datos lleva su investigación un paso más allá y se basa en hipótesis y análisis anteriores publicados en 2020 en colaboración con colegas del Reino Unido e Israel.
En 2021, Fitak continuó examinando bases de datos para categorizar qué animales podrían albergar bacterias magnéticas y si existían patrones prevalentes.
«El primer estudio que hicimos fue observar conjuntos de datos existentes y resumir dónde encontramos estas bacterias en diferentes animales», dice. «Buscamos alrededor de 50.000 estudios científicos anteriores. Ahora, lo hemos ampliado para estudiar una base de datos mundial de información genética y, basándonos en billones de secuencias genéticas, hemos podido resumir dónde están estas bacterias.
La base de datos se publicó a principios de este año. Datos brevesY toma prestada información del archivo de lectura de secuencias disponible públicamente del Centro Nacional de Información Biotecnológica.
Fitak dijo que él y otros investigadores se centraron en organizar secuencias de ADN que se originan en especies animales que coinciden con bacterias magnéticas conocidas para limitar sus esfuerzos en examinar las funciones ecológicas y ecológicas de las bacterias magnéticas o para ayudar a identificar posibles animales huéspedes.
¿Una brújula interna?
Fitak y sus colegas están utilizando los datos procesados para identificar posibles organismos huéspedes de bacterias magnéticas y proporcionar más contexto para examinar las funciones que pueden desempeñar en los animales, como la navegación.
«En última instancia, si comprendemos mejor cómo navegan los animales, será útil para conservar especies protegidas o en peligro de extinción», dice Fitak. «Si sabemos dónde van y cómo van, nos ayudará a tomar decisiones de gestión más precisas».
Le interesa ver si las bacterias magnéticas viven en áreas dentro de los animales para que puedan sentirlas, como partes del sistema nervioso. Fitak cree que podrían actuar como ayuda a la navegación para los animales o proporcionar un impulso adicional a criaturas como aves o tortugas marinas que utilizan el campo magnético de la Tierra para navegar largas distancias.
«Es casi como una brújula microbiana y estamos estudiando cómo funciona», dice Fitak. «Creemos que los animales ya utilizan el campo magnético de la Tierra como brújula».
Otro beneficio potencial, afirma, es que los científicos pueden estudiar cómo los animales detectan los campos magnéticos y potencialmente imitar cómo se pueden utilizar en diversas aplicaciones, como la administración de fármacos.
Sin embargo, Fitak dice que no hay evidencia concluyente de que estos animales estén usando bacterias magnéticas para navegar o no.
«La conclusión más importante que hemos obtenido de nuestra investigación hasta ahora es que todavía no sabemos si estas bacterias detectan bacterias en los animales, pero sí tenemos evidencia de que viven en estos animales», dice. «Pero lo que hemos aprendido es que podemos usar etiquetas genéticas que son firmas de bacterias que fabrican imanes, y hemos identificado estas firmas genéticas de estas bacterias dentro de diferentes animales, incluidos los humanos».
Este tipo de bacterias suelen vivir en sedimentos o suelos donde no hay suficiente oxígeno, dice Fitak. Les colocan «cadenas» de hierro microscópicas y magnéticas para facilitar su movimiento, dice.
No está claro cómo los organismos terminan con estas bacterias en su interior, pero Fitak dice que se teoriza que probablemente sea a través de la absorción o la ingestión.
«Hasta ahora, nuestros resultados en todos los proyectos muestran que estas bacterias magnéticas parecen ser un componente habitual de muchas especies de microbios», afirma. «Esperamos que nuestro trabajo futuro muestre si se recolecta incidentalmente del medio ambiente, un aspecto funcional de la detección magnética del animal huésped o por alguna otra razón desconocida».
Centrándose en las tortugas marinas
Fitak y su equipo de estudiantes investigadores se centraron en examinar muestras de tortugas marinas verdes y bobas para estudiar más a fondo las bacterias magnéticas.
«Las tortugas marinas son un modelo de migración animal», afirma. «Estamos probando nuestras hipótesis en tortugas marinas porque viajan a lugares específicos con mucha precisión».
Centrarse en las tortugas marinas fue el siguiente paso natural porque se sabe que albergan bacterias magnéticas y dependen del campo magnético de la Tierra para migrar, dice Fitak. El Grupo de Investigación de Tortugas Marinas de la UCF también jugó un papel decisivo en la obtención de muestras de tortugas, afirma.
Juliana Martin, estudiante de doctorado que trabaja con Fitak, ha ayudado a analizar y recolectar casi 150 especímenes de tortugas marinas.
«Trabajo en el laboratorio para extraer ADN de muestras y uso la genómica para identificar qué bacterias hay en las muestras y cuáles forman el imán que buscamos», dice. “No podría haber recolectado los especímenes sin la ayuda del Grupo de Investigación de Tortugas Marinas de la UCF. Es un esfuerzo de equipo. «
Los científicos de Martin y el grupo de investigación de tortugas marinas de la UCF recolectan suavemente muestras de lágrimas con hisopos suaves de hembras anidadoras (entran en un estado casi de trance mientras ponen huevos) y de juveniles en lagunas de Indian River.
Las tortugas producen grandes lágrimas pegajosas cuando están en tierra para mantener sus ojos húmedos, y tardan unos 30 segundos en recolectarlas, dice Martin.
«Comenzamos con los conductos lagrimales porque están asociados con nervios que potencialmente están asociados con el sentido magnético del animal», dice. «Tiene sentido biológico mirar allí y es fácil recoger lágrimas de tortuga marina».
Martin está satisfecho con su progreso hasta el momento, pero espera que su impulso impulse su investigación a conclusiones más definitivas.
«Esta investigación es realmente apasionante», afirma. «Nadie los estaba buscando, especialmente en las tortugas marinas. Me interesa saber de dónde vienen y qué especies de bacterias productoras de imanes tiene cada especie de tortuga marina. Aún queda un largo camino por recorrer, pero ahora mismo estamos trabajando en explicando: ‘¿Están ahí?’ ¿Y de dónde vienen ellos?’
Fitak dice que la capacidad de compartir el descubrimiento único de las bacterias magnéticas que ayudan a los animales en la navegación es realmente sorprendente.
«Es emocionante poder decirle a la gente que existen bacterias en este mundo de fabricación de imanes», dice. «La gente está asombrada y sería increíble si los animales utilizaran estas bacterias magnéticas para navegar».
Fitak anima a los investigadores interesados en estudiar las bacterias magnéticas a explorar los datos que han recopilado.
Todos los especímenes de tortugas marinas se recolectaron bajo los permisos de especies protegidas UCF MTRG (MTP-231, MTP-171 y NMFS 26268).
Credenciales del investigador
Fitak es profesor asistente en el Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias de la UCF. Recibió su doctorado en genética de la Universidad de Arizona y su licenciatura en genética molecular de la Universidad Estatal de Ohio. Antes de unirse a la UCF en 2019, trabajó como investigador postdoctoral en el Instituto de Genética de Poblaciones y la Universidad de Duke en Viena, Austria. Es miembro del Clúster de Investigación en Genómica y Bioinformática de la UCF.
Martin tiene un doctorado en biología de la UCF. Una estudiante que quiere continuar su investigación genética en la universidad. Obtuvo su maestría en St. Mary’s College en Maryland y trabajó en el Centro Americano del Genoma de la Universidad de Servicios Uniformados.
