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Nuevo estudio arroja luz sobre la materia oscura oceánica

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Las bacterias marinas utilizan la fotosíntesis para absorber dióxido de carbono.

Los científicos pueden determinar si las bacterias del océano están involucradas o no en el ciclo global del carbono al determinar si los microbios marinos usan o no la fotosíntesis, que es el proceso de usar la luz solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en energía.

Sin embargo, la mayoría de los microbios marinos siguen sin estudiarse en gran medida, ya que no crecen en entornos de laboratorio, lo que restringe la comprensión de la comunidad científica sobre si estas especies participan en la fotosíntesis.

Utilizando una técnica de espectroscopia Raman, científicos del Instituto de Bioenergía y Tecnología de Bioprocesos de Qingdao (QIBEBT) de la Academia China de Ciencias (CAS) han identificado directamente células fijadoras de dióxido de carbono o células que toman CO2 del agua de mar. Este hallazgo sugiere que las bacterias participan en la fotosíntesis.

Sus hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Investigación en biodiseño.

Las bacterias fijadoras de CO2 aún no cultivadas se clasifican mediante la tecnología de encapsulación impulsada por la gravedad activada por Raman (RAGE) a una resolución de una sola célula de acuerdo con los cambios de Raman, y la posterior secuenciación de una sola célula descubrió un protón impulsado por la luz basado en la rodopsina. bomba en las células objetivo. Crédito: Liu Yang

La fotosíntesis basada en clorofila es un conocido sistema de captación de luz para la fijación de CO2. Se ha informado que la fotosíntesis basada en un tipo de proteína conocida como proteorrodopsina, o PR, fija CO2 en presencia de luz. Posteriormente, se han reportado ciertos tipos de fijación de CO2 en bacterias marinas.

“Las bacterias que contienen PR podrían ser las más abundantes, y las rodopsinas microbianas, otro tipo de proteína, podrían contribuir en gran medida a la recolección de energía solar en los océanos. Sin embargo, todavía es difícil saber si las bacterias que contienen PR en condiciones naturales pueden fijar el CO2”, dijo el coautor Jing Xiaoyan, ingeniero senior en el Centro de Células Únicas de QIBEBT.

Los investigadores identificaron por primera vez células fijadoras de CO2 del agua de mar extraída de la zona eufótica, o la zona más alta del océano, que está expuesta a la luz solar, del Mar Amarillo de China mediante el seguimiento de su ingesta de un compuesto C-bicarbonato. Los investigadores hicieron esto mediante el uso de espectros Raman de una sola célula (SCRS), una técnica utilizada para estudiar moléculas.

«Luego usamos una técnica llamada Encapsulación impulsada por la gravedad activada por Raman, o RAGE, para aislar las células diana de Pelagibacter, la bacteria que estudiamos, que es miembro del grupo de bacterias SAR11», dijo el coautor Xu Teng, posdoctoral. en el Centro Unicelular de QIBEBT. Los investigadores amplificaron los genomas de estas células individuales aisladas de Pelagibacter y secuenciaron cada célula.

“Empleando una técnica mejorada de clasificación de células activada por Raman que clasifica y secuencia el microbioma con una resolución precisa de una célula, revelamos que Pelagibacter spp., una de las bacterias marinas SAR11 más abundantes, puede usar el metabolismo alimentado por luz para la fijación de CO2 en el agua de mar. y así contribuir al ciclo global del carbono”, dijo el coautor GongYanhai, investigador asistente en el Centro de Células Únicas de QIBEBT.

«Este estudio demuestra que el análisis mediado por RAGE de un genoma de una sola célula puede establecer un vínculo confiable entre el fenotipo y el genotipo de bacterias no cultivadas en el océano, lo que resuelve un problema básico y allana el camino para la disección basada en la función de la ‘biológica materia oscura’ en el medio ambiente”, dijo el coautor correspondiente, el profesor HUANG Wei de la Universidad de Oxford.

“Se podrían extender más investigaciones a otras muestras de agua de mar de diferentes profundidades y regiones”, dijo el profesor Xu Jian del Centro de Células Únicas de QIBEBT. «Además, vale la pena integrar y aplicar técnicas transcriptómicas unicelulares y SCRS para estudios adicionales sobre microbios fijadores de CO2».

Referencia: “Revelando CO2-Fixing SAR11 Bacteria in the Ocean by Raman-Based Single-Cell Metabolic Profiling and Genomics” por Xiaoyan Jing, Yanhai Gong, Teng Xu, Paul A. Davison, Craig MacGregor-Chatwin, C. Neil Hunter, La Xu, Yu Meng, Yuetong Ji, Bo Ma, Jian Xu y Wei E. Huang, 21 de octubre de 2022, Investigación en biodiseño.
DOI: 10.34133/2022/9782712

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