Bacterias de intestinos de erizos ayudan a identificar conexión genética en mares australes

Con un enfoque en el género bacteriano Spirochaeta en tres provincias biogeográficas distantes del océano Austral: Antártica marítima, islas subantárticas y Patagonia, investigadores e investigadoras de la Universidad de Chile, Universidad Católica del Norte y Universidad Austral desentrañaron patrones filogeográficos gracias a bacterias de intestinos de erizos e identificaron conexiones genéticas en los mares australes.

Las y los profesionales del proyecto denominado “Visión genómica del pasado y presente de la biodiversidad antártica” pertenecientes al Programa Nacional de Ciencia Antártica del Instituto Antártico Chileno (INACH), afirman que para comprender el valor fundamental de esta investigación, es necesario poder explicar la fractura actual en el ámbito de la biogeografía (el estudio de la distribución de los organismos vivos en el espacio y el tiempo) entre los macro y microorganismos.

La investigadora de la Universidad de Chile, Julieta Orlando explica que para las bacterias estudiadas existen patrones filogeográficos y conectividad genética entre provincias biogeográficas, los cuales son congruentes con las dos corrientes principales del océano Austral, el Frente Polar Antártico y la corriente circumpolar antártica. “Estas conclusiones confirman que los patrones pueden ser detectables al nivel poblacional (esto es, microdiversidad genética bacteriana) mediante una metodología adecuada y no solamente al nivel de las comunidades como clásicamente se ha reportado en estudios previos”.

Por su parte, Guillaume Schwob, de la misma casa de estudios, señala que “nuestra propuesta es unificadora respecto a los estudios biogeográficos, siendo las mismas herramientas aplicadas a macro y microorganismos. Se podría pensar intuitivamente que esa división se relaciona fundamentalmente con la diferencia del tamaño de los organismos, en efecto, reportar la presencia o ausencia de una especie identificable a simple vista y formada por individuos fácilmente individualizables, es técnicamente mucho más simple en comparación con una especie no visible a simple vista, para lo cual se necesita una metodología específica y compleja para aislar los individuos. En general, nuestro enfoque cierra la brecha entre la ecología microbiana y macrobiana al revelar una gran congruencia con la distribución de macroorganismos a nivel poblacional”.

Los científicos y científicas muestrearon individuos adultos de erizos de mar pertenecientes a la familia Schizasteridae en la Patagonia, sur de América del Sur (bahía Posesión y puerto Deseado), un sitio en las islas Kerguelen y en la península Antártica, isla Rey Jorge. Cabe señalar que los individuos fueron disecados en condiciones estériles para recolectar todo el tracto digestivo.

“La gran mayoría de los estudios de biogeografía han sido desarrollados sobre macroorganismos, por el contrario, la biogeografía de los microorganismos y sus mecanismos son bastante desconocidos, particularmente en los ambientes logísticamente desafiantes, tal como es el océano Austral. La mayoría de los estudios que involucran microorganismos, se basa en una jerarquía ecológica de organización de los individuos relativamente alta, principalmente al nivel de las comunidades y focalizándose en grupos taxonómicos grandes, sin dar una mirada al nivel de la especie o dentro de una especie, lo que complica la generalización de los descubrimientos relacionados a la biogeografía”, añade Schwob.

¿Cuál es el papel de la corriente circumpolar?

“La corriente circumpolar antártica (CCA) es la corriente más larga y más fuerte del planeta. Esta corriente circula en el sentido del reloj en torno al continente antártico. En la disciplina de la biogeografía del océano Austral, está descrita para actuar como una cinta transportadora, facilitando la dispersión de los organismos que viven en las distintas regiones del océano Austral así conectadas por la CCA”, apunta Guillaume Schwob.

Además, los investigadores agregan que esa conexión puede ser interpretada al nivel de las poblaciones, con intercambios de individuos entre lugares distintos que hospedan una misma especie, pero también al nivel genético, cuando se considera el aporte de diversidad genética proveniente de los individuos transportados entre dos regiones conectadas por la CCA. “Básicamente, cuando individuos de una población llevando una identidad genética tipo A logran dispersar por la CCA y establecerse/reproducirse en una población que tiene una identidad genética tipo B, se observa una mezcla de los genes por reproducción y, en definitiva, una homogeneización genética resultando en una identidad genética AB”, afirma el investigador de la Universidad de Chile.

Según los científicos polares, los estudios de biogeografía del océano Austral han revelado que para varios modelos de macroorganismos (crustáceos, mamíferos marinos, algas, entre otros), el Frente Polar Antártico (FPA) actúa como una barrera a la dispersión de los individuos (y, por lo tanto, al flujo genético) entre lugares que albergan una misma especie. Asimismo, subrayan que ese aislamiento resulta en que las poblaciones de una especie evolucionan de manera independiente una de la otra. Al contrario, la CCA, gracias a los intercambios genéticos, permite una homogeneización más o menos intensa/permanente de las poblaciones conectadas.

Para finalizar, Julieta Orlando agrega que “nuestro trabajo representa el primer estudio de filogeografía bacteriana combinando una secuenciación masiva y un nivel de análisis poblacional. Los patrones revelados, estudiando las bacterias del género Spirochaeta, son idénticos a estos estudios previos involucrando macroorganismos. En resumen, aplicamos metodologías derivadas de la biogeografía de los macroorganismos a taxones bacterianos a una gran escala geográfica, abarcando tres provincias del océano Austral y encontrando que los procesos ecológicos descritos para macroorganismos, modulados por el FPA y la CCA, también moldean la distribución bacteriana en el océano Austral”.

El INACH es un organismo técnico dependiente del Ministerio de Relaciones Exteriores con plena autonomía en todo lo relacionado con asuntos antárticos y tiene entre sus misiones el incentivar el desarrollo de la investigación científica, tecnológica y de innovación en la Antártica, el fortalecimiento de Magallanes como puerta de entrada al Continente Blanco y promover el conocimiento de las materias antárticas a la ciudadanía.