Estudian científicos alternativas para procesar energía solar en aguas subantárticas
¿Rodopsinas o clorofila? Alternativas para procesar energía solar en aguas subantárticas
Ensenada, Baja California, México, 25 de junio de 2021.
El mecanismo biológico utilizado por algunos seres vivos para producir energía a partir de la luz solar (fototrofía) basado en rodopsinas podría ser fundamental para que el plancton microbiano se adapte a entornos limitados.
Al comparar comunidades microbianas marinas que utilizan clorofilas y rodopsinas para procesar la energía obtenida de la luz, un grupo internacional de investigación liderado por Laura Gómez Consarnau, investigadora de el Cicese, determinó que en aguas subantáricas, ricas en nutrientes pero pobres en concentración de clorofila, los microorganismos utilizan más rodopsinas que clorofilas.
Las rodopsinas son sistemas simples captadores de luz que, a diferencia de los fotosistemas de clorofila, no requieren de hierro para su síntesis ni para que las comunidades microbianas que las contienen realicen sus funciones fototróficas.
Lo relevante de esto es que las aguas del océano subantártico, frente a Nueva Zelanda, donde se hizo este estudio, son muy importantes para el resto de los océanos porque a través de su circulación, proveen de nutrientes a muchas otras masas de agua, apoyando así la productividad primaria global.
Estas regiones marinas son también los sumideros de carbono antropogénico más grandes del mundo, y por eso el gran interés científico mundial de estudiar esos ecosistemas marinos.
La doctora Gómez Consarnau junto con colaboradores de Nueva Zelanda, Estados Unidos, Austria e Israel, publicaron estos hallazgos en un artículo en la revista Environmental Microbiology Reports.
Estudio hecho en Nueva Zelanda
El grupo de 11 investigadores, entre ellos Sergio Sañudo Wilhelmy, también del Cicese y la propia Laura Gómez Consarnau, estudiaron los mecanismos microbianos de utilización de luz solar en un transecto de 60 km frente a Nueva Zelanda.
El lugar es particular porque atraviesa tres regímenes oceanográficos o masas de agua con distintas características: costeras, subtropicales y subantárticas, estas últimas caracterizadas por ser altas en nutrientes, bajas en clorofila y limitadas en hierro.
“Los procesos fotosintéticos a través de clorofila en esta región están muy bien caracterizados por su impacto en el ciclo del carbono, pero no los procesos de fototrofía a través de rodopsina, lo cual hace único nuestro estudio”, precisó la investigadora.
Entre los resultados que encontraron, destacan:
- Que a lo largo del transecto la concentración superficial de clorofila varió substancialmente más que las concentraciones de rodopsinas,
- Que mientras las concentraciones más altas de clorofila se encontraron en diferentes fracciones de tamaño indicativos de diferentes grupos dentro de la comunidad microbiana (dependiendo de la estación de muestreo y de la temporada), las rodopsinas estaban presentes en todas las fracciones microbianas del plancton, en especial (62%) en el picoplancton (microorganismos menores de 2 micras),
- Que estos son los primeros datos que muestran cuantificaciones reales de rodopsina en nano y micro plancton en cualquier sistema de mar abierto.
El artículo también señala que las concentraciones más altas de rodopsinas se alcanzaron en las estaciones localizadas en la región subantártica en aguas ricas en nutrientes y bajas en clorofila (aguas HNLC, por sus siglas en inglés), lo que sugiere una mayor prevalencia de plancton microbiano con rodopsinas en aguas con estas características.
En un trabajo previo realizado en el Mediterráneo (2019), demostraron que un tipo de bacterias marinas que utilizan rodopsinas procesan la energía solar con más eficiencia que la clorofila, siendo éstas, las bacterias y no el fitoplancton (las microalgas) el principal grupo encargado de transformar la luz solar en energía biológica, contrario a lo que siempre se había pensado.
Ahora, este nuevo trabajo explica por qué en lugar de la fotosíntesis, un proceso que requiere altos niveles de hierro en el agua de mar, los microorganismos presentes en esta región subantártica pasan a utilizar la energía de la luz a través de rodopsinas, en lo que parece ser una estrategia evolutiva alternativa e importante.
Este trabajo es parte de la línea principal de investigación sobre bacterias fotótrofas marinas que desarrolla la Dra.Laura Gómez en el Cicese.
“En este momento estamos trabajando para comprender este tipo de mecanismos de utilización de luz en regiones productivas del océano, como es la cuenca del Sur de California. Según nuestros datos preliminares, parece ser que las rodopsinas microbianas son también esenciales en las costas del Pacífico norte; los próximos estudios tratarán de resolver para qué se está usando esa energía en el mar y cómo esto influye en el ciclo del carbono marino”.
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