Reconstruido el proceso de creación rápida de nuevas especies de bacterias en la naturaleza

Un estudio internacional liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha podido reconstruir al detalle el proceso de creación de una nueva especie de bacteria en la naturaleza.

El trabajo, publicado en la revista The ISME Journal y realizado en colaboración con la Instituto de Craig Venter y la Universidad de Pennsylvania, ha tomado como modelo de estudio a las bacterias verdes del azufre que viven en los fondos sin oxígeno del lago de Banyoles (Girona).

El proceso que permite a los microbios desarrollar resistencia a antibióticos y transformar cepas bacterianas inocuas en otras más peligrosas, es un mecanismo de diversificación que tiene lugar mediante el intercambio de material genético entre bacterias.

“En nuestro estudio hemos podido observar in situ cómo este intercambio condiciona el éxito o el fracaso de una población de bacterias en la colonización de nuevos ambientes y cómo, mediante segregación ecológica, aparece una nueva especie rápidamente”, explica el investigador del CSIC Emilio Casamayor, del Centro de Estudios Avanzados de Blanes.

Estas especies exitosas en la naturaleza suelen resistirse a ser domesticadas y estudiadas en cultivos de laboratorio. Los investigadores responsables de este estudio han salvado esa dificultad aplicando técnicas de metagenómica en el ADN extraído de las aguas más profundas del lago de Banyoles y mediante reconstrucción bioinformática.

“Una vez purificado, fragmentado y secuenciado el ADN, reconstruimos mediante simulación por ordenador las piezas específicas del genoma de esta bacteria exitosa. No disponemos del organismo en sentido estricto, pero sí hemos podido acceder a los secretos que esconde su código genético y entender las estrategias de su éxito”, añade Casamayor.

Diversificación veloz

Ese éxito radica en los genes que las bacterias han ido tomando prestados de otras especies mediante mecanismos naturales, posiblemente virus infecciosos que también han sido identificados en el estudio, y que les permiten mejorar sus estrategias de captación de luz y poder vivir en el fondo del lago rico en azufre y casi a oscuras.

“La gran capacidad de dispersión de las bacterias y sus números astronómicos junto a estos mecanismos de sexualidad generan un sinfín de combinaciones posibles de acceso a fragmentos de material genético que aceleran extraordinariamente la evolución microbiana”, concluye el investigador.

Las bacterias verdes del azufre fueron una de las primeras formas de vida en la Tierra que desarrollaron la capacidad de realizar la fotosíntesis con ácido sulfhídrico (H2S) y de fijar dióxido de carbono con la energía de la luz.

Ahora, con los resultados obtenidos por este estudio, Casamayor y el resto del equipo de investigadores apoyan la teoría que una vez que la vida apareció en la Tierra, la diversificación de la vida microbiana pudo ser muy rápida.

Referencia bibliográfica:

Tomàs Llorens–Marès, Zhenfeng Liu, Lisa Zeigler Allen, Douglas B Rusch, Matthew T Craig, Chris L Dupont, Donald A Bryant, and Emilio O Casamayor. Speciation and ecological success in dimly lit waters: horizontal gene transfer in a green sulfur bacteria bloom unveiled by metagenomic assembly. The ISME Journal (2016). DOI: 10.1038/ismej.2016.93