Hace más de cinco años que investigadores del Instituto Antártico Chileno (INACH) se dedican a estudiar las bacterias que viven asociadas a organismos marinos antárticos como esponjas y moluscos, además de peces como el bacalao jaspeado y bacalao antártico. Lo han hecho mediante la aplicación de tecnologías de secuenciación de última generación. Ahora con la incorporación de un equipo denominado MinION, el INACH completó su plataforma de aplicaciones genómicas.
Al conjunto de los microorganismos (bacterias, virus, hongos) y sus genes se le conoce como microbioma. Estos microorganismos existen en un equilibrio dinámico con diversos seres vivos en zonas tan especiales como la piel, el intestino o la boca. Estas interacciones simbióticas –entendidas como la forma en que los individuos se relacionan para obtener beneficio al menos de uno de los dos– les ayudan a sobrevivir y cumplir roles que benefician al ecosistema.
No obstante, la modificación de dichas comunidades por diferentes factores metabólicos o ambientales deriva en un proceso llamado disbiosis, que consiste en el desequilibrio de una microbiota normal. En la actualidad están ocurriendo cambios a nivel global y bajo los cuales se podría predecir que los estresores ambientales (como el aumento de la temperatura y la acidificación marina) podrían afectar las interacciones simbióticas con posibles efectos tanto en las especies que son huésped como en las comunidades asociadas.
¿Qué se ha estudiado hasta entonces?
Durante la pandemia, el equipo del INACH publicó un artículo sobre los efectos del calentamiento del océano y el impacto del fondo marino por icebergs en la configuración del microbioma de la esponja Isodictya kerguelenensis en la península Antártica.
Anteriormente, este mismo equipo había publicado otro artículo sobre la estabilidad del microbioma en el tiempo y en el espacio. Se centraron en las comunidades bacterianas de cuatro especies de esponjas antárticas que fueron marcadas y monitoreadas durante tres veranos australes, en un total de 24 meses. Aquí encontraron una alta estabilidad de las comunidades bacterianas durante los dos años de monitoreo a pesar de haberse registrado alzas de temperatura importantes. Esto demostraba que las esponjas mantuvieron su microbioma pese a la variabilidad del ambiente.
En otro artículo se comparó la estabilidad de la microbiota en dos especies de esponja del mismo género en Magallanes y también en Antártica y reveló una composición muy similar, pese a la distancia. Otros estudios más recientes confirman la alta estabilidad del microbioma, incluso en lugares con mayor influencia de glaciares o variabilidad en la temperatura del agua.
Trabajos recientes realizados por el equipo INACH y por otros investigadores internacionales proporcionan nuevos antecedentes de las comunidades microbianas asociadas a varias especies de esponjas en zonas de la Península y en la bahía de Terra Nova en la región del mar de Ross.
En definitiva, las esponjas se consideran un reservorio excepcional de diversidad microbiana y estas investigaciones han entregado un mayor conocimiento del papel de los simbiontes en los escenarios del cambio climático.
“Cuando comenzamos en el año 2015 a estudiar el efecto del calentamiento sobre las esponjas, existía muy poco conocimiento y pensábamos que las esponjas resultarían grandes perdedores ante este fenómeno. Sin embargo, las especies que hemos podido estudiar han demostrado lo contrario: la relación con las bacterias parece ser más estable de lo que pensábamos por lo que estas especies no estarían directamente afectadas por las alzas de temperatura”, señala el Dr. César Cárdenas, investigador del INACH.
No solo se estudia el espacio, también es clave comprender el cambio del microbioma en las diferentes etapas de vida de los organismos. Es así que los investigadores han observado los microbiomas de larvas de los erizos de mar y de ejemplares adultos. Ahí se ha determinado que la selección de las comunidades bacterianas se produce en la etapa larvaria; no obstante, el papel que cumplen estas bacterias seleccionadas para las larvas o para los adultos de la misma especie sigue sin resolverse.
Aún queda mucho para entender la organización y funcionalidad de invertebrados marinos y peces como huéspedes de estas bacterias. Del mismo modo, todavía son escasas las estimaciones de la adaptabilidad de las asociaciones huésped-simbionte bajo múltiples factores estresantes.
Además de estudiar los invertebrados marinos y sus comunidades bacterianas asociadas, los científicos aportaron al conocimiento de la diversidad de nuevos virus en pingüinos en isla Magdalena en la región de Magallanes y de la Antártica Chilena.
El jefe del Departamento Científico del INACH, Dr. Marcelo González, explicó que en la actualidad están estudiando los peces antárticos, principalmente aquellas especies vivas que mantienen en sus laboratorios. “Trabajamos en reconstruir el microbioma de peces antárticos, comparando los cambios que sufren estos en su etapa de aclimatación en los acuarios que serán parte del futuro Centro Antártico Internacional, como también caracterizando el filtro biológico del acuario que contiene estas especies polares. Para esto estamos trabajando en forma conjunta con colegas del Instituto Polar Coreano (KOPRI)”, explica.
¿Y cómo pueden estudiar organismos tan diminutos?
Los científicos utilizan tecnologías de secuenciación de ADN como Illumina. En este sentido, se comenzó a secuenciar en el laboratorio INACH empleando una innovadora nanotecnología llamada MinION, la que permite secuenciar en cualquier lugar, ya que es un dispositivo pequeño del tamaño de un celular.
“La tecnología de secuenciación se basa en el uso de nanoporos; se analiza el ADN de forma directa al empujarlo a través de un poro suspendido en una membrana. Los nucleótidos o letras que componen el ADN se diferencian debido a los cambios de corriente eléctrica que se producen durante su paso por la membrana. La energía necesaria para su funcionamiento se extrae de un puerto USB del ordenador al que está conectado y además dispone de su propio programa de análisis”, afirma Alejandro Font, investigador y encargado del laboratorio INACH.
En definitiva, este nuevo equipamiento facilitará la labor de las y los científicos para seguir ampliando el conocimiento de las comunidades bacterianas asociadas a las diferentes especies en la Antártica.
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