Un equipo de investigadores que incluye químicos, microbiólogos y ecologistas ha desarrollado una innovadora sonda molecular que puede brillar cuando se descomponen los azúcares. Este avance, descrito en el Journal of the American Chemical Society (JACS), permite la observación en tiempo real de las interacciones entre las algas y los microbios que consumen sus azúcares en ambientes marinos.
Jan-Hendrik Hehemann, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina y MARUM – Centro de Ciencias Ambientales Marinas de Bremen, destaca que aunque los azúcares están omnipresentes en los ecosistemas marinos, aún se desconoce en gran medida hasta qué punto los microbios pueden descomponerlos. Peter Seeberger, también del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces, destaca la importancia de esta nueva sonda para visualizar la degradación del azúcar a medida que se produce.
Los azúcares desempeñan un papel crucial en el ciclo del carbono del océano, ya que las algas convierten el dióxido de carbono en oxígeno y materia orgánica, siendo los azúcares fundamentales en este proceso. Sin embargo, no todos los tipos de azúcar son fácilmente digeribles por los microbios. Algunos azúcares complejos resisten la descomposición, lo que permite que el carbono que contienen se hunda en el fondo del océano, donde puede quedar secuestrado durante siglos. Esto plantea un desafío importante para los científicos que intentan identificar qué microbios son capaces de digerir azúcares específicos en diversos ecosistemas marinos.
Para abordar este desafío, el equipo de investigación utilizó un ensamblaje automatizado de glucanos para crear un azúcar etiquetado con dos tintes fluorescentes. Estos colorantes utilizan la transferencia de energía por resonancia de Förster (FRET) para funcionar como un interruptor molecular: la sonda permanece inactiva hasta que una enzima rompe la estructura química del azúcar, provocando que emita luz. Esta disposición permite a los investigadores detectar exactamente cuándo y dónde se metaboliza el azúcar. La sonda se probó para determinar el recambio de α-manano, un polisacárido que se encuentra en la proliferación de algas, lo que demuestra su eficacia en una variedad de entornos, incluidos ensayos de enzimas purificadas y comunidades microbianas complejas.
Rudolf Amann, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina, señala que esta investigación es un ejemplo de colaboración interdisciplinaria exitosa y destaca el potencial de los glicanos FRET como una nueva herramienta para estudiar las interacciones fitoplancton-bacterioplancton.
La capacidad de monitorear el recambio de α-manano marca un avance significativo en el estudio del metabolismo microbiano sin requerir información genómica previa. Esta sonda de glucanos permite a los investigadores identificar productos de degradación activos en su entorno natural, monitorear la degradación de glucanos en el tiempo y el espacio y cuantificar las tasas de renovación dentro de comunidades microbianas complejas. Estos conocimientos podrían avanzar en la comprensión del ciclo de los glicanos en los ecosistemas, desde la proliferación de algas oceánicas hasta el intestino humano. Al analizar qué microbios se activan en condiciones específicas, los científicos pueden correlacionar mejor las actividades enzimáticas con los procesos ambientales, profundizando nuestra comprensión del flujo de carbono en el océano.
Conor Crawford, primer autor del estudio, concluye destacando la importancia de los azúcares en el ciclo del carbono marino. Esta nueva sonda FRET permite a los investigadores investigar cuestiones críticas sobre las interacciones microbianas: «¿Quién come qué, dónde y cuándo?»
