Bacterias vivas utilizadas para mejorar las predicciones climáticas
Las pieles microbianas están compuestas de lípidos (moléculas grasas) que pueden conservarse como fósiles que nos cuentan historias de cómo vivían estos microbios en el pasado. “Ciertos lípidos microbianos se utilizan ampliamente para reconstruir climas pasados. Siempre han estado envueltos en misterio, porque no sabíamos qué microbios los hacían y bajo qué condiciones. Esta falta de información limita el poder predictivo de estas moléculas para reconstruir condiciones ambientales pasadas”, dice Sahonero. Ahora su estudio muestra qué bacterias producen estos lípidos y también cómo desarrollaron su piel lipídica para adaptarse a los cambios ambientales, otro paso hacia la reconstrucción. y predecir el cambio climático con más detalle.
Reconstrucciones climáticas
Los lípidos, los bloques de construcción moleculares de la membrana celular, son únicos para cada especie microbiana. «Funciona exactamente como las huellas dactilares, se pueden usar para identificar restos microbianos», dice Laura Villanueva, profesora asociada de la Facultad de Geociencias de la Universidad de Utrecht y científica principal de NIOZ. Los lípidos de microbios antiguos se pueden encontrar en sedimentos antiguos. Una vez que estas moléculas del pasado se separan, identifican y unen a grupos de bacterias actualmente vivas, los lípidos pueden funcionar como «biomarcadores». Estos marcadores pueden informarnos sobre las condiciones atmosféricas y oceánicas de la tierra antigua, porque sabemos por los parientes vivos de los microbios cómo interactúan con su entorno.
¿Quién hizo estas moléculas y cómo?
Durante mucho tiempo, no estuvo claro qué bacterias producían estos lípidos específicos, llamados glicerol dialquil glicerol tetraéteres ramificados (GDGT). Este tipo de lípido se usa a menudo en reconstrucciones climáticas. Diana y sus colegas finalmente descubrieron las bacterias que forman estos lípidos. Y también cómo estas bacterias realmente producen lípidos. “Era como buscar una aguja en un pajar”, dice Sahoreno. “Desde el principio, sabíamos que teníamos que responder a esta pregunta con un enfoque masivo. Tuvimos que estudiar más de 1850 proteínas para identificar los microbios que fabrican estas moléculas lipídicas.
Una vez que los investigadores saben qué bacterias vivas actualmente producen estas moléculas de lípidos, pueden usarse para hacer reconstrucciones climáticas más precisas. Los investigadores pueden medir las interacciones de estas bacterias vivas con el agua de mar o la atmósfera que las rodea. Esta información conduce a «proxies», claves para correlacionar los detalles de las moléculas de lípidos (abundancia, por ejemplo) con los valores ambientales. Este es un paso importante en la reconstrucción de las condiciones ambientales y climáticas del pasado, con base en muestras de sedimentos antiguos.
La evolución temprana de la vida.
“Nuestro estudio indica que hay muchas especies de bacterias actualmente vivas que pueden producir este tipo de lípido de membrana. Además, encontramos que estas bacterias están todas limitadas a ambientes donde el oxígeno está ausente”, explica Sahonero. «Este estudio de los lípidos de las bacterias similares a las arqueas muestra cómo este grupo de microbios que las producen evolucionó su membrana lipídica hace miles de millones de años. Es fantástico echar un vistazo a esta parte de la historia de la vida. Hasta ahora era principalmente un misterio. .
Y luego ?
El trabajo de Sahonero y sus colegas aún continúa. “Ahora sabemos qué bacterias forman estos bloques de construcción moleculares y entendemos cómo lo hacen. Luego necesitamos averiguar cómo la producción de estas moléculas depende de factores ambientales como la temperatura del agua o el pH”, dice Villanueva. “Entonces, los (paleo)climatólogos pueden usar el proxy basado en estos lípidos bacterianos con más confianza. Esto les brinda nuevas posibilidades para reconstruir y predecir el cambio climático con más detalle.
Publicación en Science Advances
Desentrañando la fractura de lípidos: identificación de enzimas clave para la biosíntesis de lípidos y éteres transmembrana en bacterias
Diana X. Sahonero-Canavesi, Melvin F. Siliakus, Alejandro Abdala Asbun, Michel Koenen, FA Bastiaan von Meijenfeldt, Sjef Boeren, Nicole J. Bale, Julia C. Engelman, Kerstin Fiege, Lora Strack van Schijndel, Jaap S. Sinninghe Damsté y Laura Villanueva.
16 de diciembre de 2022, 2 p. m. EST
