Investigadores descubren metanógenos amantes de la sal
Un lago salado hipersalino en el sureste de Siberia con deposición de cristales de halita; el color rojo se debe a una alta densidad de haloarqueas en las salmueras.DIMITRY SOROKINMuchas cepas de arqueas son capaces de vivir en ambientes con altas concentraciones de sal, y otras pueden producir metano, pero solo unas pocas pueden hacer ambas cosas. En un estudio publicado hoy (26 de mayo) en Nature Microbiology, los investigadores identificaron y cultivaron dos linajes de arqueas generadoras de metano que prosperan en lagos salados. Las dos cepas, parte de una clase que los autores llamaron «Methanonatronarchaeia», parecen estar más estrechamente relacionadas con las halobacterias, una clase de arqueas que se encuentran en ambientes ricos en sal en todo el mundo.
“Durante mucho tiempo se sospechó que las arqueas halófilas habían evolucionado a partir de un linaje de metanógenos, y este nuevo linaje es el eslabón perdido que confirma esta hipótesis” William Whitman, microbiólogo de la Universidad de Georgia que no participó en el…
Dimitry Sorokin, ecólogo microbiano de la Academia Rusa de Ciencias en Moscú, y sus colegas demostraron previamente que el sedimento en Los lagos de soda en el sur de Siberia contenían ADN con dos versiones diferentes de un gen exclusivo de los metanógenos, pero que solo estaban lejanamente relacionados con el mismo gen en los microbios conocidos. Para encontrar los organismos a los que pertenecían los genes, los investigadores aislaron 11 cepas de arqueas de lagos de sodio salados y altamente alcalinos, y tres de lagos de sal no alcalinos.
Para cultivar las cepas con éxito, el equipo los cultivaron a altas concentraciones de sal y temperaturas y les añadieron una forma de sulfuro de hierro, un mineral que se encuentra en los sedimentos donde crecen estos microbios.
Los investigadores observaron la producción de metano en los cultivos solo cuando les proporcionaron tanto formiato como metanol o trimetilamina, dos combinaciones de sustrato utilizadas en la ruta de reducción de metilo de la metanogénesis. Llegaron a la conclusión de que los dos linajes de arqueas probablemente utilizan esta vía en lugar de tres vías de metanogénesis alternativas comúnmente utilizadas por otras arqueas.
Los autores compararon genomas representativos de los dos linajes entre sí, así como con los genomas de otras arqueas. Estas comparaciones sugirieron que el ancestro común de las arqueas era un productor de metano, una hipótesis que otros también han explorado. También encontraron evidencia genómica de que esta clase de arqueas hace frente a altas concentraciones de sal mediante el transporte de iones de potasio a sus células, en lugar de excluir la sal, comportamiento que es más similar al de las arqueas halófilas que a otros metanógenos.
A lago hipersalino de soda en el sureste de Siberia, cerca de AltaiDIMITRY SOROKIN
Este estudio detalla el hallazgo de un microorganismo productor de metano inusual en el sentido de que solo está lejanamente relacionado con todos los demás que conocemos, dijo James Ferry, un microbiólogo de la Universidad Estatal de Pensilvania que no participó en el trabajo.
Para confirmar que los dos linajes utilizan la vía de reducción de metilo de la metanogénesis, el grupo necesitaría aislar y caracterizar enzimas relevantes, y crear un sistema genético en el que pudieran manipular genes, dijo Ferry. Los autores solo pudieron especular sobre el mecanismo de crecimiento más detallado en función de lo que se sabía sobre [otros] organismos que tienen características de crecimiento similares, agregó.
Sorokin explicó que otra pregunta abierta es cómo el Los organismos usan sulfuro de hierro, ya que no parece entrar en sus células. Pero la dirección futura que más le interesa es comprender cómo funciona esta clase de arqueas en el medio ambiente.
La pregunta principal ahora es cómo compiten, dijo Sorokin. En los experimentos de incubación de sedimentos, el equipo encontró que tan pronto como las condiciones son adecuadas, [estos organismos] saltan inmediatamente a dominar el 90 por ciento de la comunidad, pero, por supuesto, cómo sucede en el entorno nativo, todavía no lo sé, él explicó.
Sabemos que hay muchos linajes antiguos en el mundo procariótico que nunca han sido cultivados y no han sido completamente explorados, dijo Whitman. Este es un buen ejemplo de cómo el estudio de estos linajes proporciona muchos más detalles sobre la evolución temprana de la vida.
DY Sorokin et al., Discovery of extremadamente halophilic, methyl-reducing euryarchaea proporciona información sobre la origen evolutivo de la metanogénesis, Nature Microbiology, doi:10.1038/nmicrobiol.2017.81, 2017.
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