Un ‘atlas’ de protistas bacterívoros marinos

Un equipo internacional, en el que participa el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC, ha obtenido el genoma de varios protistas bacterívoros marinos y los ha contrastado con los datos genéticos de comunidades microbianas naturales  Los resultados revelan cómo se distribuyen estos bacterívoros en diferentes regiones del océano, y refuerza la idea de que cada especie tiene un papel diferente en el plancton microbiano.

Microrganismos eucariotas. Imagen del consorcio europeo SINGEK. (Autor: Sébastien Colin/Oceanomics /EPEP/SBR/CNRS)

Los animales y plantas terrestres y acuáticos se han adaptado a diferentes condiciones ambientales y ejercen diferentes papeles en los ecosistemas, lo que determina su distribución en las diferentes regiones del planeta. 

De forma similar, desde hace unos años se sabe que el plancton de los océanos, que incluye muchos organismos microscópicos (protistas o eucariotas unicelulares entre ellos) no es una inmensa masa de individuos agrupados aleatoriamente, sino que cada uno pertenece a una especie diferente que tiene una distribución particular, de acuerdo a su adaptación y al papel que ejerce en el ecosistema.

Ahora, un trabajo internacional dirigido por científicos del CNRS y con una importante participación del Instituto de Ciencias del Mar (ICM) del CSIC, ofrece datos que pueden ayudar a explicar la enorme diversidad filogenética de un grupo funcional de protistas marinos cuyo papel principal es la depredación sobre bacterias marinas y el control de su abundancia. Se sabía que estos protistas bacterívoros incluían muchas especies que comparten morfología celular pertenecientes a un supergrupo de células eucariotas (los estramenópilos) y que nunca se habían podido cultivar en el laboratorio, lo que dificultaba su estudio a nivel genómico y funcional.  

El trabajo, publicado en Nature Communications, refuerza la idea de que la diversidad de los protistas bacterívoros está conectada con una distribución biológica y geográfica particular, y con una especialización funcional. En particular, los investigadores plantean hipótesis de diferentes estrategias ecológicas de las especies estudiadas en términos de movilidad celular, espectro de presas y la posición en la escala trófica.

En el estudio, los científicos han usado la genómica de células individuales (‘Single-cell genomics’) en combinación con datos metagenómicos extraídos de comunidades microbianas naturales, para obtener así información de esas comunidades naturales. 

Mapas del trabajo, que muestran la distribución de dos de las ocho especies de bacterívoros.  Una de las novedades del trabajo es precisamente ésta, dice Ramon Massana, que ha dirigido el equipo del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC): “Hemos analizado el genoma de unas 40 células individuales de protistas, que pertenecen a 8 especies diferentes. Después, hemos comparado los genomas de las ocho especies con los datos metagenómicos de muestras recogidas en la campaña internacional Tara Oceans”. Se trata de muestras de diferentes mares de todo el planeta, recogidas a diferentes profundidades y en diferentes estaciones del año.

Los resultados del trabajo revelan cómo se distribuyen las ocho especies en diferentes mares y regiones y, junto con la especialización funcional detectada en los análisis genómicos, refuerzan la idea de que los protistas bacterívoros realizan diversos papeles ecológicos en el ecosistema.

El trabajo es el resultado de una amplia colaboración de equipos científicos complementarios. Los datos genómicos de células individuales y de comunidades microbianas fueron recogidos durante la expedición Tara Oceans; la separación de células individuales se realizó en Bigelow Laboratory for Ocean Sciences (US); la secuenciación de los genomas y metagenomas fue realizada en Genoscope (Francia); y el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC participó en el análisis e interpretación de los resultados.

Los datos obtenidos han contribuído a la labor desarrollada por el consorcio europeo SINGEK (http://www.singek.eu/), una red de formación innovadora del programa H2020 Marie Sklodowska-Curie, coordinada por el ICM-CSIC, y centrada en el uso de la genómica de células individuales para abordar cuestiones de importancia ecológica y evolutiva relacionadas con los protistas.

Artículo de referencia:
Seeleuthner, Y., S. Mondy, V. Lombard, Q. Carradec, E. Pelletier, M. Wessner, J. Leconte, J.-F. Mangot, J. Poulain, K. Labadie, R. Logares, S. Sunagawa, V. de Berardinis, M. Salanoubat, C. Dimier, S. Kandels-Lewis, M. Picheral, S. Searson, Tara Oceans Coordinators, S. Pesant, N. Poulton, R. Stepanauskas, P. Bork, C. Bowler, P. Hingamp, M. B. Sullivan, D. Iudicone, R. Massana, J.-M. Aury, B. Henrissat, E. Karsenti, O. Jaillon, M. Sieracki, C. Vargas & P. Wincker. Single-cell genomics of multiple uncultured stramenopiles reveals underestimated functional diversity across oceans. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-017-02235-3.

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