Gene de chemosinteză descoperite în bacteriile care trăiesc pe branhiile peștilor de recif
Cercetătorii au descoperit că branhiile peștilor de recif de corali găzduiesc un microbiom complex și specializat, care include bacterii cu capacitatea de a realiza chemosinteză — un proces metabolic întâlnit de obicei în medii marine extrem de diferite, cum ar fi izvoarele hidrotermale de adâncime.
Studiul, publicat în revista PLOS Genetics, a analizat datele genomice provenite de la sute de mostre de branhii colectate de la pești tropicali din Marea Caraibilor cunoscuți sub numele de hamlets (genul Hypoplectrus). Echipa de cercetare a secvențiat întregul ADN din probele de țesut, obținând un metagenom care cuprindea atât material genetic al peștilor, cât și al microorganismelor asociate.
Deși mai mult de 95% din ADN-ul extras provenea de la gazde, iar ADN-ul microbian reprezenta mai puțin de 5% din date, această fracțiune redusă a fost suficientă pentru a reconstrui 70 de genomuri bacteriene aparținând la 17 grupuri distincte. Cercetătorii au constatat că vasta majoritate a acestor bacterii sunt noi pentru știință.
O descoperire importantă a fost că microbiomul branhiilor diferă complet de comunitatea de microorganisme din apa de mare din jur. Acest lucru sugerează că microbiomul branhial este specializat să trăiască pe branhii, mai degrabă decât să reflecte pur și simplu compoziția microbiană a apei cu care branhiile interacționează.
Surpriza majoră a venit din analiza genelor identificate. Cercetătorii au observat că cele mai răspândite bacterii din branhii posedă toate genele necesare pentru chemosinteză — capacitatea de a fixa dioxidul de carbon folosind energia obținută din oxidarea compușilor anorganici, spre deosebire de plante, care utilizează energia solară.
„Am detectat ADN-ul unor proteobacterii din familia Burkholderiaceae cu potențial chemosintetic”, a declarat Sabrin Abdelghany, fost student doctorand și autor principal al studiului. „Bacterii cu astfel de abilități chemosintetice au fost găsite în diverse medii marine, cum ar fi izvoarele de adâncime sau în asociere cu nevertebrate precum viermii anelizi și moluștele, dar, după cunoștințele noastre, nu au fost documentate la pești.”
Branhiile reprezintă o interfață majoră între corpul peștelui și mediul extern, fiind esențiale nu doar pentru schimbul de gaze din timpul respirației, ci și pentru imunitatea peștelui, excreția deșeurilor și a produșilor metabolici, precum și pentru reglarea pH-ului și salinității corpului. Genele din aceste genomuri bacteriene noi indică faptul că microorganismele din branhii pot îndeplini o mare varietate de funcții metabolice, inclusiv numeroase interacțiuni metabolice potențiale, atât între diferitele bacterii, cât și între bacterii și pește.
Autorii concluzionează că branhiile găzduiesc un microbiom complex și specializat, încă puțin înțeles, care ar putea juca un rol important în metabolismul, imunitatea și sănătatea peștilor. Descoperirile ridică însă și întrebări suplimentare și deschid noi direcții de cercetare.
„Ne aflăm clar încă într-o etapă de explorare și descoperire și nu știm aproape nimic despre importanța microbiomului branhial pentru fiziologia și sănătatea peștilor”, a declarat Oscar Puebla, ecolog specializat în studiul peștilor. „Acest lucru este relevant atât în mediile de acvacultură, cât și în populațiile naturale care se confruntă cu schimbări rapide ale mediului.”
