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# Biología# Microbiología

Microalgas y Microbios: Socios en Ecosistemas Acuáticos

Descubre la relación única entre las microalgas y sus compañeros microbianos.

Ruben Schulte-Hillen, Jakob K. Giesler, Thomas Mock, Nigel Belshaw, Uwe John, Tilmann Harder, Nancy Kühne, Stefan Neuhaus, Sylke Wohlrab

― 7 minilectura


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Las Microalgas son como los chicos geniales de los ecosistemas acuáticos. Son las plantas que viven en el agua y hacen un montón de trabajo duro, como producir oxígeno y servir de comida para todo tipo de bichitos. Pero lo que es aún más impresionante es que estas microalgas no viven solas. Tienen amigos diminutos, llamados Microbios, que son bacterias que se cuelan, ayudando o a veces simplemente acompañando.

Microalgas y Microbios: Un Dúo Dinámico

Las microalgas no son solo actuaciones en solitario. Se juntan con microbios, creando algo que los científicos llaman un "Holobionte". Piénsalo como una comida compartida en el fondo del agua donde las microalgas traen la ensalada, y los microbios traen... bueno, lo que sea que traigan los microbios a una comida compartida. Se ayudan mutuamente, y todo el grupo se beneficia.

Estos seres microscópicos trabajan juntos para crecer, prosperar y aguantar los altibajos de la vida en el agua. Los microbios pueden hacer Nutrientes esenciales para las algas, mientras que las algas ofrecen un hogar acogedor y comida para los microbios. ¡Así que son prácticamente mejores amigos!

¿Por Qué Son Importantes las Microalgas?

Tu microalga promedio puede no parecer gran cosa, pero son esenciales por muchas razones:

  1. Producción de Oxígeno: Al igual que los árboles, las microalgas producen oxígeno que respiran los humanos y animales.
  2. Fuente de Comida: Proporcionan comida para pequeños animales acuáticos, que a su vez alimentan a animales más grandes, manteniendo la cadena alimentaria viva.
  3. Función del Ecosistema: Ayudan a mantener los ecosistemas acuáticos sanos y equilibrados.

Dada toda esta importancia, descubrir más sobre sus pequeños amigos, los microbios, es super valioso.

Desafíos en el Estudio de Comunidades Microbianas

Investigar los microbios que viven con las microalgas puede ser complicado. Los científicos tradicionalmente han estudiado estas comunidades mirando muestras cultivadas en el laboratorio, lo que puede llevar a errores. Es como intentar averiguar qué trae cada uno a esa comida compartida solo revisando la mesa de los postres. ¡Puedes perderte los deliciosos platos principales!

Cuando los científicos aíslan células únicas de microalgas para estudiar a sus amigos microbianos, se encuentran con un problema: las tácticas para separar las bacterias de las microalgas pueden introducir resultados inesperados. Además, las microalgas a menudo tienen poblaciones efímeras, lo que significa que los grupos de bacterias que viven con ellas pueden cambiar rápidamente.

Nuevas Técnicas para Entender la Diversidad Microbiana

Para enfrentar estos desafíos, los científicos han ideado formas innovadoras de estudiar estas comunidades microscópicas. Uno de los métodos más recientes implica usar una herramienta llamada Cas9, que actúa como unas pequeñas tijeras en el mundo microscópico. Esta herramienta puede ayudar a separar el ADN de las algas del de sus amigos microbianos, facilitando su estudio.

Cuando los científicos utilizan esta nueva técnica, pueden ver cuántos tipos diferentes de bacterias viven con cada microalga. La clave es asegurarse de que los métodos utilizados sean lo suficientemente precisos como para representar lo que realmente sucede en la naturaleza, en lugar de solo lo que es conveniente en un entorno de laboratorio.

Estableciendo Experimentos

En el laboratorio, los investigadores cultivan diferentes cepas de microalgas bajo varias condiciones. Al cambiar los nutrientes disponibles, como hacer que un lote tenga poco nitrógeno o vitaminas, pueden observar cómo responden los microbios a estos cambios. Es como invitar a tus amigos y servir diferentes tipos de comida para ver quién prefiere qué.

Los científicos aíslan cuidadosamente células individuales de microalgas y las lavan para deshacerse de cualquier bacteria que viva libremente y que quizás no forme parte del grupo que quieren estudiar. Luego procesan estas muestras unicelulares para entender mejor la diversidad microbiana asociada con ellas.

La Importancia del Análisis de ADN

El análisis de ADN es una parte crítica del estudio de comunidades microbianas. Al mirar el ADN, los investigadores pueden identificar diferentes tipos de bacterias y cómo se relacionan con sus anfitriones microalgales.

Usando técnicas como PCR (que amplifica el ADN para facilitar su estudio), los científicos pueden analizar el material genético de células individuales de microalgas y ver qué microbios son sus compañeros habituales. Este paso es donde las cosas se ponen techy. Pueden averiguar qué amigos microbianos están presentes y cuántos de ellos están por ahí.

Resultados y Hallazgos

Los resultados de estos estudios a menudo muestran que diferentes cepas de microalgas tienen conjuntos únicos de microbios que viven con ellas. Es como si cada cepa de alga tuviera su propio grupo peculiar de amigos. Cuando los investigadores ven cómo estas comunidades microbianas cambian con diferentes condiciones de nutrientes, descubren que algunas bacterias prosperan bajo estrés, mientras que otras podrían preferir un ambiente más tranquilo.

En un experimento, cuando las microalgas fueron colocadas en un entorno con falta de vitaminas, ciertas bacterias se volvieron más comunes. Esto podría significar que tienen un talento especial para ayudar a las algas a obtener los nutrientes que necesitan.

El Auge de las Bacterias

Las nuevas técnicas, especialmente las que involucran Cas9, han demostrado que pueden mejorar la visibilidad de las bacterias en estos ecosistemas. Cuando los investigadores aplicaron este método, encontraron que la cantidad de ADN bacteriano que podían detectar aumentó significativamente. En algunos casos, observaron bacterias que no estaban presentes utilizando métodos convencionales.

Obteniendo una Imagen Clara de las Comunidades Microbianas

Los estudios muestran lo importante que es tener una comprensión precisa de las comunidades microbianas asociadas con las microalgas. Con nuevos enfoques, los científicos pueden crear una imagen más clara de quién vive con quién en estos ecosistemas, y esto podría cambiar la forma en que pensamos sobre las relaciones entre microalgas y bacterias.

Pensando en todas estas interacciones, puede que te preguntes cómo estos pequeños organismos se mantienen al tanto unos de otros. ¿No te encantaría ser una mosca en la pared en sus reuniones microscópicas?

Aplicando el Conocimiento Más Allá del Laboratorio

Los conocimientos obtenidos de estos estudios son valiosos no solo para los científicos, sino para todos. Entender cómo funcionan estas comunidades puede ayudarnos a aprender más sobre la salud y las enfermedades en los sistemas acuáticos. Los hallazgos pueden allanar el camino para investigaciones futuras que podrían beneficiar la conservación ambiental y la gestión de recursos hídricos.

Conclusión: Los Héroes Pequeños en Nuestros Ecosistemas

En conclusión, el mundo de las microalgas y sus amigos microbianos es fascinante. Sus interacciones dan forma a los ecosistemas acuáticos de maneras que apenas comenzamos a entender. Nuevas tecnologías están facilitando el estudio de estas relaciones, revelando descubrimientos emocionantes.

Así que la próxima vez que pienses en la vida diminuta en nuestras aguas, recuerda que estos microorganismos no son solo un adorno. Están ocupados apoyando el medio ambiente, formando amistades y, quizás, incluso organizando sus propias pequeñas fiestas bajo la superficie. ¡Mantén un ojo en los héroes diminutos de nuestros ecosistemas!

Fuente original

Título: A CRISPR-Cas9 assisted analysis of single-cell microbiomes for identifying rare bacterial taxa in phycospheres of diatoms

Resumen: Primary production in aquatic systems is governed by interactions between microalgae and their associated bacteria. Most of our knowledge about algal microbiomes stems from natural mixed communities or isolated algal monocultures, which therefore does neither address the role of genotypic diversity among the algal host cells nor do they reveal how this host diversity impacts the assembly process of associated bacteria. To overcome this knowledge gap, we developed a single-cell 16S sequencing approach in combination with CRISPR-Cas9 guided depletion of host 16S contaminations from the chloroplast. The validity of this novel method was tested by comparing bacterial communities of 144 single-cells across three genotypes of the Arctic marine diatom Thalassiosira gravida grown under different environmental conditions. From these, 62 single-cells were additionally sequenced after CRISPR-Cas9 treatment. Due to the improved sequencing depth, bacterial richness associated with individual diatom cells was increased by up to 56%. By applying this CRISPR-Cas9 treatment we not only revealed intraspecific host-genotype associations but also rare bacterial taxa that were not detected by standard 16S rRNA gene metabarcoding. Thus, the CRISPR-Cas9 assisted single-cell approach developed in this study advances our understanding on how the intraspecific diversity among algal hosts impacts the assembly process of their associated bacteria. This knowledge is essential to understand the co-evolution and adaptation of species in algal microbiomes.

Autores: Ruben Schulte-Hillen, Jakob K. Giesler, Thomas Mock, Nigel Belshaw, Uwe John, Tilmann Harder, Nancy Kühne, Stefan Neuhaus, Sylke Wohlrab

Última actualización: 2024-11-10 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.10.622248

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.10.622248.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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