Descubierta una nueva estrategia de adaptación en las bacterias marinas

Las membranas de las células están formadas por lípidos que contienen fósforo. Hasta hace poco se pensaba que estas moléculas, los fosfolípidos, eran imprescindibles para el funcionamiento de la célula. Una investigación dirigida por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha revelado que, en ausencia de fósforo, las bacterias marinas son capaces de reconstruir sus membranas con lípidos sin este componente. El trabajo ha sido publicado en la revista de la International Society for Microbial Ecology.

“El estudio revela que, como respuesta a la escasez de fósforo, las comunidades bacterianas marinas del Mar Mediterráneo, uno de los sistemas más pobres en fósforo del planeta, remodelan sus membranas y sustituyen hasta el 80% de los lípidos. Eso les permite volver a aprovechar y reciclar el fósforo que está contenido en sus membranas, formadas antes de que se diera la escasez de fósforo, y destinarlo a la síntesis de otras moléculas esenciales para la vida, como el ADN (que no puede prescindir de fósforo)”, explica la investigadora del CSIC Marta Sebastián, del Instituto de Ciencias del Mar.

Los científicos han realizado experimentos con bacterias evolutivamente muy distintas, aunque morfológicamente casi iguales al microscopio, y han podido ver que, en ausencia de fósforo, las bacterias sintetizan diferentes lípidos sin fósforo para reconstruir sus membranas celulares. El proceso, que se explica en la publicación, es reversible: cuando se añade fósforo a su medio de crecimiento las bacterias sintetizan fosfolípidos de nuevo.

El gen ‘plcP’ es la clave

Los fosfolípidos están formados por dos ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol, que a su vez está unida a la molécula de fósforo. Mediante manipulación genética, los autores han confirmado que el gen plcP es el encargado de romper los fosfolípidos para que el fósforo pueda ser reutilizado por la célula. El estudio ha demostrado que otro gen, llamado agt, se encarga de añadir un azúcar al glicerol, formando así unos lípidos que tienen azúcar en lugar de fósforo (glucolípidos).

“Los resultados de este trabajo indican que en las épocas del año en que hay escasez de fósforo, las bacterias construyen sus membranas con glucolípidos y otros que contienen azufre y nitrógeno en lugar de fósforo”, añade Sebastián. El estudio, que analiza las bases de datos metagenómicas marinas globales de las campañas oceanográficas Tara Oceans y Global Ocean Survey, constata que entre el 60 y el 100% de las bacterias que habitan zonas del océano pobres en fósforo poseen el gen plcP, que permite esta adaptación.

“Es decir, la mayor parte de las bacterias de estas zonas son capaces de sustituir sus fosfolípidos de membrana y nos da una idea de la relevancia ecológica de este proceso. Nuestro trabajo es un ejemplo de lo mucho que nos queda por descubrir sobre la adaptación de los microorganismos a variaciones en las condiciones ambientales. Conocerlo es crucial para predecir cómo variarán los ecosistemas en el futuro ya que los microorganismos marinos son la base de la cadena trófica marina y los motores de los ciclos biogeoquímicos”, concluye la investigadora.

Fuente: CSIC. M. Sebastián, A. F. Smith, J. M. González, H. F. Fredricks, B. Van Mooy, M. Koblížek, J. Brandsma, G. Koster, M. Mestre, M. Behzad, P. Pitta, A. D. Postle, P. Sánchez,  J. M. Gasol, D. J. Scanlan y Y. Chen. Lipid remodelling is a widespread strategy in marine heterotrophic bacteria upon phosphorus deficiency. The ISME Journal. DOI: 0.1038/ismej.2015.172