Una sorpresa de diatomeas podría reescribir el ciclo global del carbono

Una sorpresa de diatomeas podría reescribir el ciclo global del carbono

Plancton

Crédito: CC0 Dominio público

Cuando se trata de diatomeas que habitan en los océanos, una nueva investigación sugiere que la fotosíntesis no es la única técnica para almacenar carbono. En cambio, este plancton unicelular está generando biomasa alimentándose directamente de carbono orgánico en vastas franjas del océano.

Estos nuevos hallazgos pueden llevar a los investigadores a reducir las estimaciones de la cantidad de dióxido de carbono que las diatomeas extraen del aire a través de la fotosíntesis, lo que podría cambiar nuestra comprensión del ciclo global del carbono, que es particularmente relevante para un clima cambiante.

La investigación fue dirigida por bioingenieros, expertos en bioinformática y otros investigadores de genómica de la Universidad de California en San Diego. Los hallazgos se publican Avances en la ciencia El 17 de julio de 2024. El artículo se titula «Crecimiento mixotrófico de una diatomea marina ubicua».

El equipo demostró que la diatomea Cylindrotheca closterium, que se encuentra en los océanos de todo el mundo, mantiene regularmente una mezcla simultánea de los dos mediante la fotosíntesis y el consumo de carbono directamente de fuentes orgánicas como el plancton.

En más del 70% de las muestras de agua que los investigadores analizaron de océanos de todo el mundo, el equipo encontró signos de fotosíntesis simultánea y utilización directa de carbono orgánico por parte de Cylindrotheca closterium.

El equipo demostró que estas especies de diatomeas pueden crecer más rápidamente cuando consumen carbono orgánico además de la fotosíntesis.

Además, la nueva investigación insinúa la posibilidad de que ciertas especies de bacterias alimenten directamente con carbono orgánico a un gran porcentaje de estas diatomeas que viven en todo el océano global.

El trabajo se basa en un enfoque de modelado metabólico a escala genómica que el equipo utilizó para desentrañar el metabolismo de la diatomea Cylindrotheca closterium. Los investigadores limitaron su modelo metabólico a escala genómica con datos de expresión genética global obtenidos de la expedición oceánica TARA. Los investigadores creen que esta es la primera vez que se utilizan muestras a escala del genoma a escala global.

Los nuevos datos de modelado metabólico del equipo respaldan experimentos de laboratorio recientes, lo que sugiere que algunas diatomeas pueden depender de otras estrategias además de la fotosíntesis para absorber el carbono que necesitan para sobrevivir, prosperar y generar biomasa.

El equipo dirigido por UC San Diego está en el proceso de ampliar el alcance del proyecto para determinar qué tan extendida está esta actividad no fotosintética en otras especies de diatomeas.

¿Las bacterias marinas se alimentan de diatomeas?

Cuando el equipo observó los parámetros físicos y químicos medidos en sus muestras de agua del océano, incluida la temperatura, el pH, la salinidad, la luz, el nitrógeno y la disponibilidad de carbono, no encontraron correlación entre esos parámetros y la tendencia de las diatomeas a alejarse de las estrategias basadas únicamente en la fotosíntesis. .

Sin embargo, el equipo encontró una señal clara al explorar poblaciones bacterianas específicas que coexisten con la diatomea Cylindrotheca Closterium en muestras de agua de mar. La investigación insinúa interacciones entre bacterias y diatomeas que impulsan la mezcla simultánea de la fotosíntesis y la utilización directa de carbono orgánico, un fenómeno conocido como «mixotrofia».

El equipo cree que bacterias específicas pueden estar alimentando a las diatomeas directamente, ayudándolas a convertirse en uno de los microbios más exitosos e importantes del planeta, produciendo oxígeno, secuestrando carbono y siendo la base de las redes alimentarias que sustentan casi todo. Vida en el océano.

«Las diatomeas contribuyen de manera importante a las cadenas alimentarias marinas y son impulsores clave del ciclo global del carbono. En el pasado, hemos estimado todos los modelos del ciclo del carbono asumiendo que las diatomeas desempeñan un papel exclusivo en la fijación del dióxido de carbono», dijo el profesor de la UC San Diego. Karsten. Zengler, profesor de los Departamentos de Pediatría y Bioingeniería e investigador del Centro para la Innovación en Microbiomas de la Escuela de Ingeniería Jacobs.

«Nuestros hallazgos muestran que esto no es cierto, pero que las diatomeas también se alimentan simultáneamente de carbono orgánico. En otras palabras, hemos demostrado que las diatomeas no dependen exclusivamente de la fijación de dióxido de carbono para su crecimiento y producción de biomasa. Creemos que estos resultados son válidos. Implicaciones importantes para nuestra comprensión del ciclo global del carbono.

«Si bien se han realizado observaciones interesantes en el laboratorio sobre las diatomeas que se desvían de la fotosíntesis, ha sido imposible probar qué tipo de metabolismo realizan estas diatomeas en el océano; hasta ahora hay muchos, muchos genes involucrados en este proceso, y es muy Es difícil explicar qué proceso está activo a partir de datos de expresión genética únicamente.

El equipo de investigación espera que este trabajo estimule el interés en observar más de cerca nuestra comprensión del ciclo global del carbono, teniendo en cuenta esta nueva comprensión más amplia de cómo las diatomeas oceánicas obtienen su carbono.

Otra pregunta para futuras investigaciones es si las bacterias que se alimentan de las diatomeas pueden estar saliendo de la relación.

Más información:
Manish Kumar et al., Crecimiento mixotrófico de una diatomea marina ubicua, Avances en la ciencia (2024) DOI: 10.1126/sciadv.ado2623. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado2623

Proporcionado por la Universidad de California – San Diego

referencia: La sorpresa de las diatomeas podría reescribir el ciclo global del carbono (2024, 17 de julio) Consultado el 19 de julio de 2024 en https://phys.org/news/2024-07-diatom-rewrite-global-carbon.html

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