Investigadores franceses y estadounidenses han secuenciado el genoma de la diatomea Phaeodactylum tricornutum, una clase de alga microscópica abundante en los océanos y que captura carbono de la atmósfera. Las diatomeas son componentes esenciales de los sumideros de carbono oceánicos y producen aproximadamente el veinte por ciento del oxígeno que respiramos. Este estudio ha contribuido en gran medida a la comprensión del modo en que actúan. Los descubrimientos, publicados en Internet en la revista Nature, son fruto de una colaboración internacional financiada en parte por el Sexto Programa Marco (6PM) de la Unión Europea.
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Las diatomeas son organismos fotosintéticos que habitan en entornos tanto de aguas salobres como dulces. Existen en la naturaleza desde hace aproximadamente 180 millones de años y hoy en día hay cientos de miles de especies de diatomeas. El estudio comparó la secuencia del genoma de la Phaeodactylum tricornutum, la cual puede cultivarse en el laboratorio con facilidad, con otra diatomea cuyo genoma se secuenció recientemente.
Las estructuras de las dos diatomeas se mostraron completamente distintas. El cuarenta por ciento de sus genes era diferente. Sorprendentemente, los investigadores encontraron cientos de genes de bacterias presentes en los genomas de las dos especies.
Los genes bacterianos descubiertos en las diatomeas podrían contribuir a su éxito, al mejorar su capacidad de percibir las señales ambientales o metabolizar nitrógeno y carbono orgánico. Algunos de estos genes bacterianos pueden ser responsables de ciertos componentes de la pared celular de las diatomeas y otros de los «mecanismos poco ortodoxos de replicación, reparación y recombinación del ADN». De acuerdo con el estudio, «estos descubrimientos permiten explicar en gran medida la increíble diversidad y proliferación de las diatomeas en los océanos contemporáneos».
Chris Bowler, de la École Normale Supérieure (Francia) y autor principal del artículo, explicó que «estos organismos representan un verdadero crisol de rasgos. Son un híbrido de mecanismos genéticos al que han contribuido linajes ancestrales de plantas, animales y bacterias y que ha sido perfeccionado en el relativamente corto espacio de tiempo evolutivo de los 180 millones de años transcurridos desde su aparición.»
El estudio mostró que la transferencia de genes entre diatomeas y otros organismos ha sido extremadamente común en los entornos marinos, convirtiendo a las diatomeas en organismos «transgénicos por naturaleza». Por ejemplo, la diatomea heredó su capacidad fotosintética de las plantas y su habilidad de procesar urea de animales (pese a que, al contrario que los animales, las diatomeas utilizan la urea para almacenar nitrógeno, no para eliminarlo). Los investigadores proponen que esta transferencia de genes ha sido una de las fuerzas motrices principales a lo largo de la evolución de las diatomeas.
Una duda de gran importancia que surge es si los organismos que capturan carbono son capaces de soportar el cambio medioambiental. El descubrimiento de la adquisición selectiva de material genético de otros organismos por parte de las diatomeas amplia considerablemente los conocimientos que tenemos sobre su impresionante y veloz diversificación, pero aún queda mucho por aprender.
El equipo se centrará de ahora en adelante en el papel del hierro en la supresión de la fotosíntesis y la asimilación de nitrógeno. El Dr. Bowler sugirió que, puesto que las diatomeas capturan dióxido de carbono de forma tan eficaz, y dado que el hierro es tan preciado en los entornos marinos, una estrategia válida podría ser la de utilizar hierro para provocar florescencias masivas de diatomeas. «Una vez que se han alimentado», explicó, «el peso de sus caparazones de sílice, que se asemeja al cristal, provoca que las diatomeas se hundan hasta el fondo del océano al morir. El carbono que asimilaron queda atrapado allí durante milenios».
«Al capturar el carbono de esta manera, podríamos contrarrestar el daño producido por la quema de combustibles fósiles», afirmó.
El estudio, en el que cooperaron socios de diez países, se financió en parte mediante los proyectos DIATOMICS y Marine Genomics, financiados ambos por la UE.
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