Una farmacia natural en peligro de extinción escondida en los arrecifes de coral

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Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich han identificado cientos de especies microbianas que viven entre los corales. Estos microbios producen diversas sustancias con un potencial sin explotar para la medicina y la biotecnología, lo que hace que el ecosistema arrecifeño sea aún más valioso de lo que se creía.

Buzos de la expedición Tara Pacific recogen muestras de corales pétreos. (Crédito de la imagen: Pete West – Foundation Tara Ocean)

Los arrecifes de coral rebosan de vida: albergan más de un tercio de todas las especies de animales y plantas marinas de la Tierra, a pesar de cubrir menos del uno por ciento del fondo oceánico. Sin embargo, esta inmensa diversidad se ve amenazada por el aumento de la temperatura oceánica. Desde la década de 1950, la mitad de la población mundial de corales ya ha desaparecido.

Más allá de los habitantes visibles del arrecife -señala un artículo con la firma de Yvonne Vahlensieck-, innumerables microorganismos también están amenazados. Estos suelen vivir en simbiosis con corales, esponjas y otros habitantes del arrecife, lo que los beneficia a ambos. Para defenderse de patógenos, depredadores y competidores, los microbios producen un vasto arsenal de productos naturales que podrían ser de gran beneficio para la humanidad.

Una farmacia natural
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La magnitud de la posible pérdida de esta “farmacia natural” quedó demostrada en un nuevo estudio publicado en la revista Nature. Realizado por grupos de investigación de la ETH dirigidos por Shinichi Sunagawa y Jörn Piel, en colaboración con Lucas Paoli de la Escuela Politécnica Federal de Lausana EPFL y el Consorcio Tara Pacific, este estudio identificó nuevas especies microbianas en corales con la capacidad de producir sustancias novedosas.

Las muestras revelan una multitud de microbios
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Los investigadores examinaron más de 800 muestras de coral recolectadas hace diez años durante una expedición del buque de investigación Tara por el océano Pacífico. La mayoría de estas muestras provenían de corales de fuego o pétreos que forman arrecifes.

El equipo primero secuenció fragmentos de ADN microbiano de las muestras. Utilizando computadoras de alto rendimiento en la ETH de Zúrich, reconstruyeron los genomas de 645 especies diferentes de bacterias y arqueas. «Para más del 99 % de estas especies, no se disponía previamente de información genómica. En esencia, eran desconocidas para la ciencia», afirmó Sunagawa.

Los corales pétreos que forman arrecifes (en el centro de la imagen) albergan una gran cantidad de microorganismos que producen sustancias naturales interesantes. (Imagen: Adobe Stock / mychadre77)

Cada coral tiene su propio microbioma
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Una comparación con muestras de agua de mar abierto mostró que estos microorganismos no están ampliamente distribuidos en el Pacífico; en cambio, se encuentran únicamente dentro del arrecife. Además, tienden a estar restringidos a un tipo específico de coral, con escasa superposición entre diferentes géneros de coral. Sunagawa señaló que estos microorganismos suelen habitar la superficie y la cavidad gástrica de sus corales anfitriones, formando un ecosistema complejo, similar al microbioma de la piel y el intestino en los humanos.

Planos genéticos para productos naturales
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Sin embargo, los investigadores no se conformaron con simplemente describir nuevas especies; también querían investigar las sustancias bioquímicas que estos microbios podrían producir. Al examinar minuciosamente el material genético en busca de los “planos” de estos productos naturales, descubrieron un tesoro oculto.

“Encontramos mayor potencial para la producción de productos naturales en los genomas de los microorganismos de los arrecifes de coral que el que habíamos encontrado previamente en todo el océano abierto”, afirmó Sunagawa. Una razón podría ser la alta densidad de vida en los arrecifes de coral: en un entorno tan poblado, un organismo con un arsenal químico de defensa versátil tiene una clara ventaja competitiva.

Hasta ahora ha sido descubierta sólo una parte
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Para Sunagawa, estos hallazgos son solo el comienzo: “En el último estudio, examinamos corales de solo tres géneros. Sin embargo, en total se conocen varios cientos de géneros, que abarcan varios miles de especies”. Los microbiomas de otros organismos marinos ricos en especies, como esponjas, moluscos y algas, tampoco se han investigado lo suficiente.

Los investigadores están profundamente preocupados por la magnitud de estas lagunas de conocimiento y sus implicaciones. Si la biodiversidad de los arrecifes de coral continúa disminuyendo, esto significará la pérdida irreparable de miles de especies microbianas, en su mayoría desconocidas.

“La investigación molecular en los arrecifes de coral ofrece un enorme potencial para aplicaciones biotecnológicas y médicas”, afirmó Piel. “Tenemos prisa por aprovechar y proteger este potencial”, instó Sunagawa. Por lo tanto, es fundamental para la protección de los arrecifes de coral incluir también el microbioma.

Cita
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El estudio Coral microbiomes as reservoirs of unknown genomic and biosynthetic diversity (Los microbiomas de coral como reservorios de diversidad genómica y biosintética desconocida) fue publicado en Nature. Autores: Fabienne Wiederkehr, Lucas Paoli, Daniel Richter, Dora Racunica, Hans-Joachim Ruscheweyh, Martin Sperfeld, James O’Brien, Samuel Miravet-Verde, Alena B. Streiff, Jessica Ransome, Clara Chepkirui, Taylor Priest, Anna Sintsova, Guillem Salazar, Kalia S. I. Bistolas, Teresa Sawyer, Karine Labadie, Kim-Isabelle Mayer, Aude Perdereau, Maggie M. Reddy, Clémentine Moulin, Emilie Boissin, Guillaume Bourdin, Juliette Cailliau, Guillaume Iwankow, Julie Poulain, Sarah Romac, Tara Pacific Consortium Coordinators, Serge Planes, Denis Allemand, Sylvain Agostini, Chris Bowler, Eric Douville, Didier Forcioli, Pierre E. Galand, Fabien Lombard, Pedro H. Oliveira, Olivier P. Thomas, Rebecca Vega Thurber, Romain Troublé, Christian R. Voolstra, Patrick Wincker, Maren Ziegler, Jörn Piel & Shinichi Sunagawa
El artículo An endangered natural pharmacy hidden in coral reefs con la firma de Yvonne Vahlensieck fue publ icado en la sección de noticias del sitio web de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich