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Nuevo estudio rastrea el metabolismo basado en azufre en el océano abierto

Uno de los ecosistemas más activos del planeta es uno que la mayoría de la gente rara vez encuentra y los científicos apenas comienzan a explorar. El océano abierto contiene pequeños organismos, el fitoplancton, que realizan la mitad de la fotosíntesis en la Tierra, ayudando a generar oxígeno para los animales en tierra.

Un estudio realizado por oceanógrafos de la Universidad de Washington, publicado este verano en Nature Microbiology, analiza cómo los microbios fotosintéticos y las bacterias oceánicas usan azufre, un nutriente marino abundante.

El azufre es el elemento oloroso que le da a las playas su olor distintivo. El nuevo estudio se centró en los sulfonatos, en los que un átomo de azufre está conectado a tres átomos de oxígeno y una molécula a base de carbono. En el océano, el fitoplancton usa la energía del sol para crear moléculas de sulfonato. Luego, las bacterias consumen los sulfatos para obtener nutrientes y energía.

Bryndan Durham, entonces investigador postdoctoral en oceanografía y ahora profesor asistente de la Universidad de Florida, recurrió a los recientes estudios genéticos de los suelos para aprender qué vías microbianas se utilizan para procesar sulfonatos en el océano. El estudio se centró primero en 36 microbios marinos que el equipo cultivó en el laboratorio, utilizando un método desarrollado por UW para probar qué organismos producen sulfonatos por sí mismos en un entorno de laboratorio.

El estudio descubrió "algunas similitudes sorprendentes entre las vías de sulfonato en los sistemas terrestres y oceánicos", escribió Durham en una publicación de "Detrás del papel" en Nature Microbiology que analiza el proyecto. Las plantas producen la mayoría de los sulfonatos en los suelos. En los océanos, la mayoría de los sulfonatos también son producidos por organismos fotosintéticos, pero en este caso por fitoplancton unicelular.

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En el laboratorio de Seattle, el equipo cultivó 36 especies de microbios marinos y luego probó su capacidad para producir sulfonatos. Cada tipo de fitoplancton tiene su propio conjunto único de pigmentos que absorben y reflejan diferentes longitudes de onda de luz, creando la gama de colores en los tubos de ensayo. (Crédito: Bryndan Durham / Universidad de Washington)

Luego, el estudio consideró microbios en el océano abierto que aún no se pueden criar en el laboratorio. Durante un crucero de investigación en el norte de Hawai en 2015, codirigido por un equipo de investigadores, incluidos Virginia Armbrust y Anitra Ingalls, ambos profesores de oceanografía y autores principales del nuevo estudio, se recolectaron muestras microbianas en diferentes momentos del día y de la noche. Luego, los investigadores congelaron las muestras para analizar su contenido genético y químico en Seattle.

"Regresamos del mar con muestras de un congelador que generaron más de seis terabytes de datos para que exploremos", escribió Durham, "un obstáculo computacional importante".

El equipo finalmente logró extraer los datos relevantes y encontró patrones que respaldaron los hallazgos de las muestras de laboratorio. También detectaron un ritmo día-noche en el metabolismo de sulfonato que refleja la actividad de los organismos fotosintéticos.

"Ciertos grupos de microbios producen y consumen sulfonatos, por lo que podemos usarlos para rastrear relaciones específicas en comunidades de agua de mar", dijo Durham. "Y debido a que los sulfonatos contienen un enlace carbono-azufre, son parte del ciclo global del carbono que controla el flujo de dióxido de carbono dentro y fuera del océano. Esto es cada vez más importante de entender a medida que cambia el clima". (Fuente: Universidad de Washington)

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