martes, 27 de agosto de 2013

La materia oscura del universo microbiano


En astrofísica se denomina materia oscura a la materia que no emite radiación electromagnética y no podemos detectarla, pero cuya existencia se puede deducir: está ahí fuera pero no la podemos detectar. Algo parecido ocurre con el mundo microbiano. Los microbios son las formas de vida más diversas y abundantes del planeta, y pueden ocupar cualquier nicho metabólico. Hasta hace unos pocos años solo conocíamos los microbios que podíamos cultivar y crecer en el laboratorio, y algunos incluso verlos al microscopio. Pero sabemos que existen muchos otros que no somos capaces de cultivarlos, que están ahí fuera pero no sabemos nada de ellos, o casi nada. La inmensa mayoría de los microbios que existen en la naturaleza no se han obtenido en cultivo puro en el laboratorio: son los microorganismos no cultivables. Las técnicas de amplificación, secuenciación y detección de genomas independientes del cultivo microbiano está poniendo de manifiesto la existencia de muchos de ellos: la materia oscura del universo microbiano.

Conforme vamos obteniendo mas datos, el número de especies de microorganismos va aumentado y ya se estima que puede haber millones de especies distintas. Se clasifican en al menos 60 líneas o grupos de descendencia (phyla o divisiones) en dos dominios: Bacteria y Archaea. La mitad de estas divisiones no tienen representantes cultivables. El 88% de todos los aislamientos microbianos que cultivamos en el laboratorio pertenecen solo a cuatro grupos: Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria y Bacteroidetes. La inmensa mayoría de la diversidad microbiana por tanto está sin explorar, sencillamente porque no podemos cultivarlos.

Se ha publicado en Nature un pionero estudio sobre la detección y análisis de secuencias de genomas de microbios no cultivables. Lo original de este trabajo ha sido la aplicación de una nueva tecnología que consiste en la amplificación y secuenciación del DNA de células individuales (single-cell genomics) obtenidas directamente de muestras ambientales y sin necesidad de cultivarlas.


Las muestras se han obtenido de nueve hábitats distintos: un lago en Canadá, una laguna en Grecia, las profundidades del océano Atlántico, la costa de Hawaii, una mina de oro abandonada en Dakota del Sur o sedimentos de un manantial de agua caliente en Nevada. A partir de estas muestras, se aislaron 9.600 células individuales de las que extrajeron su DNA, amplificaron el genoma y lo secuenciaron. Identificaron así 201 genomas distintos de 29 grupos no cultivables ni explorados nunca antes del árbol de la vida (21 de Bacteria y 8 de Archaea). El análisis de los datos ha permitido descubrir nuevos rasgos o características microbianas, nuevas capacidades metabólicas como nuevos factores de iniciación de la transcripción en Archaea o nuevos codones de terminación, y proponer dos nuevos superphyla en la clasificación de las bacterias. Además, se han encontrado en el genoma de algunas bacterias genes que normalmente se encuentran en algunos tipos de hongos mucosos, lo que sugiere que ha existido una transferencia lateral de genes entre eucariotas y Archaea, algo que hasta ahora no se conocía.

Y esto solo es un primer paso, el comienzo de lo que puede ser una nueva era de la microbiología: nos empezamos a asomar a la materia oscura del universo microbiano. Apasionante!

Otras entradas en microBIO que te pueden interesar:


Rinke, C. S., et al. (2013). Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter. Nature, 499 (7459), 431-437 DOI: 10.1038/nature12352.

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada