Fósiles vinculan proxies climáticos con bacterias vivas

Las pieles microbianas son moléculas de lípidos (moléculas de grasa) conservadas como fósiles que cuentan historias sobre cómo vivían estos microbios en el pasado. «Algunos lípidos microbianos se usan ampliamente para reconstruir climas pasados. Siempre han estado envueltos en un misterio porque no sabemos qué microbios los producen y en qué condiciones. Esta falta de información limita el poder predictivo de estas moléculas para reconstruir condiciones ambientales pasadas. “, dice Sahonero, ahora, muestra qué bacterias fabrican estos lípidos y cómo han adaptado su capa lipídica a los cambios ambientales, otro paso hacia la reconstrucción y predicción del cambio climático con mayor detalle.

Reestructuración climática

Los lípidos, los componentes básicos moleculares de las membranas celulares, son exclusivos de cada especie microbiana. «Funciona como las huellas dactilares, se pueden usar para identificar restos microbianos», dice Laura Villanueva, profesora asociada de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Utrecht y científica principal de NIOZ. Los lípidos de microbios antiguos se encuentran en sedimentos más antiguos. Los lípidos pueden actuar como ‘biomarcadores’ si estas moléculas del pasado se aíslan, identifican y asocian con bacterias vivas. Estos marcadores pueden informarnos sobre las condiciones atmosféricas y oceánicas de la Tierra antigua porque sabemos por los parientes vivos de los microbios cómo interactuaban con su entorno.

¿Quién hizo estas moléculas y cómo?

Durante mucho tiempo no ha estado claro qué bacterias producen estos lípidos específicos, llamados glicerol dialquil glicerol tetraéteres (GTGT). Estos tipos de lípidos se utilizan a menudo en los reformadores climáticos. Diana y sus colegas finalmente descubrieron la bacteria que producía estos lípidos. ¿Cómo es que estas bacterias realmente producen lípidos? «Fue como buscar una aguja en un pajar», dice Sahoreno. «Desde el principio, sabíamos que teníamos que responder a esta pregunta con un enfoque más amplio. Tuvimos que examinar más de 1850 proteínas para identificar los microbios que fabrican estas moléculas lipídicas.

Una vez que los investigadores saben que las bacterias vivas producen estas moléculas de lípidos, pueden usarse para hacer reconstrucciones climáticas más precisas. Los investigadores pueden medir las interacciones de estas bacterias vivas con el agua de mar o la atmósfera que las rodea. Esta información conduce a ‘proxies’, claves para relacionar los detalles (por ejemplo, la abundancia) de las moléculas de lípidos con los valores en el medio ambiente. Este es un paso importante en la reconstrucción de las condiciones ambientales y climáticas pasadas a partir de muestras sedimentarias antiguas.

La evolución temprana de la vida.

«Nuestro estudio indica que existen muchas especies de bacterias que pueden producir este tipo de lípidos de membrana. Y descubrimos que todas esas bacterias solo existen en ambientes anóxicos», dice Sahonero. «Este estudio de los lípidos, como las arqueas de las bacterias, muestra cómo el grupo de microbios que los componen desarrolló sus membranas lipídicas hace miles de millones de años. Es fascinante ver esta parte de la historia de la vida. Hasta ahora, ha sido en gran parte un misterio.

¿Qué sigue?

El trabajo de Sahonero y sus colegas aún continúa. «Ahora que sabemos qué bacterias producen estos bloques de construcción moleculares, entendemos cómo lo hacen. A continuación, debemos averiguar cómo la producción de estas moléculas depende de factores ambientales como la temperatura del agua o el pH», dice Villanueva. «Entonces, estos proxies basados ​​en lípidos bacterianos pueden ser utilizados con mayor confianza por los (paleo)climatólogos. Esto les brinda nuevas posibilidades para reconstruir y predecir el cambio climático con más detalle.

Publicación en Avances Científicos

Escisión de lípidos de disección: identificación de enzimas clave para la biosíntesis de lípidos de éter en bacterias
diana x Sahonero-Ganavesi, Melvin F. Siliakas, Alejandro Abdala Aspan, Michael Konen, FA Bastian van Meigenfeld, Sjef Boren, Nicole J. BaleJulia C. Engelmann, Kerstin Feige, Laura Strack, von Schijndelhe von Schijndelhe. y Laura Villanueva.
16 de diciembre de 2022, 14:00 EST