Microbioma oceánico: el Leviatán bondadoso que cuida de nuestro planeta

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Microbioma es una de esas palabras que suena a jerga de científicos y cuyo significado comienza a permear en la sociedad. Somos, en gran medida, una especie visual y lo que nuestros ojos no perciben es prácticamente inexistente.

Los océanos capturan nuestra imaginación por lo tangible, y nuestro imaginario se centra en amar a las ballenas, delfines y peces payaso, a temer a los tiburones blancos, medusas y fondos abisales, mientras todos abogamos por un mar libre de plásticos y petróleo. Sin embargo, el microbioma oceánico, el conjunto de virus, bacterias, arqueas, hongos y protistas, incluidas microalgas, que cohabitan y compiten por espacio y alimento en los diferentes hábitats marinos, es un universo oculto que en realidad forma más de dos tercios de la biomasa en nuestros océanos.

Emiliania huxelyi especie de cocolitóforo componente importante del fitoplancton en el microbioma oceánico y con distribución casi global. Foto: Sergio Seoane. Author provided
Emiliania huxelyi especie de cocolitóforo componente importante del fitoplancton en el microbioma oceánico y con distribución casi global. Foto: Sergio Seoane. Author provided

El gran gigante de los océanos es el microbioma

Herman Melville no sabía que el gran supergigante de los océanos era el microbioma. Para el conjunto de los animales marinos, incluidas ballenas blancas, peces, krakens, crustáceos, etc. se estima una biomasa de 2 gigatoneladas de carbono (GtC), la misma que se estima sólo para los protistas. El conjunto de las bacterias y las arqueas aportaría otras 1,8 GtC.

Aunque esta microbiota es la gran desconocida, investigaciones recientes han desvelado que es increíblemente diversa en especies, contenido génico y funciones. Conocemos tan poco porque quizás no le prestamos suficiente atención. Sucede lo mismo con el microbioma de nuestro tracto digestivo, también muy complejo, aunque no tanto. Nos permite una vida saludable pero sólo nos preocupamos de él cuando un potente tratamiento con antibióticos arrasa con él. Entonces sí, el socorrido Lactobacillus se convierte en nuestro redentor intestinal.

La sala de máquinas de nuestro planeta

Estas legiones de microbios marinos desempeñan funciones que son imprescindibles para el planeta y nuestra salud. Proporcionan nutrientes, forman nubes, eliminan desechos, purifican el agua, son arquitectos de la red alimentaria oceánica y suponen una reserva de información génica explotable en la obtención de nuevas moléculas con actividad biológica y aplicación industrial. El microbioma oceánico produce tanto oxígeno y absorbe más CO₂ que todas las selvas tropicales del mundo. A nadie le debería sorprender esto. En la atmósfera terrestre apenas había oxígeno hasta que las cianobacterias aparecieron en el mar e “inventaron” la fotosíntesis oxigénica. Las cianobacterias, ellas solas, se encargaron de la transformación que oxigenó nuestra atmósfera hace aproximadamente 2 400 millones de años.

El calentamiento global, el deshielo marino, la acidificación, el aumento del nivel del mar, la degradación de las costas, la sobrepesca y la contaminación pueden distorsionar el microbioma oceánico modificando su biodiversidad, distribución, funcionalidad y productividad.

Ahora las preguntas básicas son: ¿Quién está ahí fuera? ¿Dónde y con quién? ¿Qué hace ahí fuera y cómo? ¿Cómo interaccionan con el medio? Y por supuesto, ¿qué podemos obtener de ellos aparte de sus servicios como escultores de las condiciones fisicoquímicas de nuestro planeta?

Microbioma: saber es poder

En el mes de julio un equipo de expertos europeos hemos publicado un artículo de perspectiva en Nature Microbiology donde se presentan las prioridades para comprender y proteger el microbioma oceánico en el contexto de las amenazas que le acechan.

La conclusión es que hay que generar una conciencia mayor de que los microbios realmente importan y promover una alfabetización global sobre su existencia. Al mismo tiempo, hay que desarrollar infraestructuras de investigación y programas de financiación internacionales para su estudio.

Estos objetivos deben considerarse como una oportunidad para aprovechar los avances científicos recientes en estrategias de muestreo, metodologías de cultivo y creación de biobancos y técnicas de secuenciación genómica y análisis bioinformático. A día de hoy, secuenciando los microorganismos del mar e identificando sus genes, podemos dar respuesta al quién a la vez que comenzamos a entender sus rutas metabólicas y biosintéticas para responder a qué hacen ahí fuera.

Exploración, observación y secuenciación

La investigación del microbioma necesita de la intensificación de las labores de observación oceánica incorporando dos vertientes. La más excitante para el público en general tiene que ver con las iniciativas exploratorias, globales pero puntuales, como las de las expediciones oceanográficas Tara Oceanso Malaspina.

En ellas una intrépida comunidad científica embarcada en costosas expediciones al alcance de muy pocos países explora los océanos y obtiene muestras de agua que, tras la secuenciación de su esqueleto genético, permiten describir la distribución y diversidad microbiana, genética y funcional de nuestro planeta.

Pero esta escala espacial necesita incorporar la escala temporal mediante la creación de observatorios de biodiversidad microbiana costera que permiten la exploración repetida y a largo plazo. Por ejemplo, la iniciativa de monitorización EMO-BON de la infraestructura de investigación europea EMBRC analiza la biodiversidad microbiana en 16 puntos costeros de Europa y el mar Rojo bimensualmente. Dos de esos puntos están localizados en las costas de Galicia y el País Vasco.

Estas actividades contribuirán a enriquecer las bases de datos génicas y a la generación de un atlas de distribución y variabilidad de la biodiversidad para entender mejor la salud de nuestros ecosistemas en el marco de un planeta cambiante.

Dime con quién andas y te diré qué tal estás

Otra tarea pendiente e inmensa es la delimitación de estrategias para identificar marcadores de diagnóstico de la salud de los océanos relacionados con el microbioma en el contexto de los objetivos de desarrollo sostenible.

¿Cómo podemos anticipar episodios de floración de algas tóxicas que ponen en riesgo nuestra salud o la de los alimentos, o que nos hacen cerrar zonas de baño? ¿Qué conectividad existe entre el microbioma oceánico y el terrestre? ¿Qué episodios de transferencia génica se producen entre especies (de microbios o no) que cohabitan en determinadas circunstancias? En esos casos ¿qué relevancia puede tener que algunas bacterias patógenas adquieran genes de resistencia a antibióticos procedentes de bacterias de las plantas de tratamiento de aguas residuales en zonas costeras? Aún hay múltiples preguntas fascinantes por resolver en relación a cómo estas poblaciones microbianas aumentan y disminuyen con las estaciones, las corrientes, los nutrientes, la salinidad, la temperatura, la profundidad, el tiempo y el clima.

Muestreo dentro de la iniciativa de EMO-BON en el puerto deportivo de Getxo y obtención tras filtrado sobre un filtro de 0,2 micras de la población microbiana presente en la columna de agua para su secuenciación: Fotos. Ibon Cancio. Author provided
Muestreo dentro de la iniciativa de EMO-BON en el puerto deportivo de Getxo y obtención tras filtrado sobre un filtro de 0,2 micras de la población microbiana presente en la columna de agua para su secuenciación: Fotos. Ibon Cancio. Author provided

Domestica el “bicho” y preserva la biodiversidad

También es necesario establecer colecciones de cultivos, avanzando en la domesticación de estas criaturas microscópicas, como el Banco Español de Algas o la Colección Vasca de Cultivos de Microalgas. Estos organismos pueden ser las fábricas que produzcan los fármacos, enzimas, pigmentos innovadores del futuro, mientras que otros podrán ser usados para secuestrar nuestro exceso de CO₂ o para metabolizar nuestros residuos no deseados.

Así mismo, es vital que la investigación del microbioma oceánico repercuta socialmente a nivel global, y que los beneficios obtenibles de estos recursos genéticos en áreas más allá de las jurisdicciones nacionales se compartan de manera equitativa y universal.

Del mismo modo, es vital que el acceso a la información digital de secuencia obtenida y depositada en las bases de datos génicas públicas siga siendo libremente accesible.

Una década por un microbioma y un planeta más saludables

Por el momento, desconocemos quiénes son los actores microbianos más importantes en procesos oceánicos vitales. Es difícil predecir los impactos del cambio climático en las poblaciones microbianas, su resiliencia, su capacidad de adaptación y evolución, o su eficacia para soportar la red alimentaria. Pero esto hace que la ciencia del microbioma oceánico sea una de las áreas de investigación más emocionantes de la actualidad.

La Década de las Ciencias Oceánicas para el Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas 2021-2030 simboliza la importancia que tiene el estudio del océano para la humanidad, y el microbioma debe ser un componente central de ese esfuerzo. No seamos como el capitán Ahab, porque el gigante microbiano no es un malvado Leviatán marino. Necesitamos conocerlo y comprender cómo contribuye a la salud de nuestro planeta y de nuestra especie.

¡Sumerjámonos en esta aventura, porque hay legiones de microbios y genes esperando a ser descubiertos!

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

Ibon Cancio recibe fondos de MICIN, Comisión Europea H2020. y Gobierno Vasco

Iñigo Azua Perez recibe fondos de Gobierno Vasco IT1657-22.

Itxaso Artolozaga Bengoetxea recibe fondos del Gobierno Vasco IT 1657-22

Jone Bilbao Antolin recibe fondos de Gobierno Vasco y UPV/EHU.

María Begoña Ayo Millán recibe fondos de Gobierno Vasco IT1657-22

OIHANE DIAZ DE CERIO ARRUABARRENA recibe fondos de Gobierno Vasco, MICIN, Comision Europea.

Paola Fucini recibe fondos de Ikerbasque, the Basque Foundation for Science and the Ministerio de Economía y Competitividad.

Sergio Seoane Parra recibe fondos de Gobierno Vasco.

Zuriñe Baña García recibe fondos de Gobierno Vasco IT1657-22.

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