Investigadores del Centre d’Estudis Avançats de Blanes, en colaboración con el Instituto Craig Venter, el padre del genoma humano, y la Universidad de Pennsylvania, han reconstruido en detalle el proceso de creación de una nueva especie de bacteria. Para este estudio, publicado en la revista The ISME Journal, utilizaron de modelo a las bacterias verdes del azufre que viven en el fondo del lago de Banyoles (Girona), donde no hay oxígeno.
El mecanismo por el cual los microorganismos pueden hacerse resistentes a antibióticos y volverse más peligrosos produce la diversificación a través del intercambio genético entre unos y otros.»En nuestro estudio hemos podido observar in situ como 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», nos explica el investigador del CEAB Emili Casamayor.
Habitualmente, estas especies se resisten a crecer en cultivos en los laboratorios, por ello, los investigadores han aplicado técnicas de metagenómica al ADN salido de las aguas profundas del lago de Banyoles. «No disponían del organismo en el sentido estricto, pero pudimos acceder a los secretos escondidos dentro de su código genético mediante simulaciones por ordenador (reconstrucción bioinformática) y entender las estrategias de su éxito» añade E. Casamayor.
En el caso de las bacterias verdes del azufre, este mecanismo les permitió obtener genes de otras especies, posiblemente a través de virus infecciosos también identificados en este estudio. De este modo, la especie pudo mejorar sus estrategias de captación de luz y pudo vivir en el fondo del lago, rico en azufre y casi a oscuras, en lugar de la superficie, donde tenía más competencia. Gracias al intercambio genético, a la gran capacidad de dispersión y al número astronómico de bacterias que existen se generan infinitas combinaciones genéticas posibles que aceleran extraordinariamente la evolución microbiana.
Las bacterias verdes del azufre fueron las primeras formas de vida en la Tierra que desarrollaron la capacidad de hacer la fotosíntesis a partir del ácido sulfúrico y fijaban el dióxido de carbono con la energía de la luz. Ahora, con los resultados obtenidos, Casamayor y el resto del equipo de investigadores apoyan la teoría de que una vez apareció la vida en la Tierra, la diversificación de la vida microbiana podría haber sido muy rápida.
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. DOI: 10.1038/ismej.2016.93
