L'article presentat per Maria del Mar Aguiló i Joseph A. Christie Oleza és un dels finalistes del II Concurs de Divulgació Científica de la UIB

Imaginau per un moment que sou un microorganisme marí que viu a l’immens oceà. Sou fotosintètics i necessitau de la llum del sol com a font d’energia. Estau, aleshores, obligats a viure en els primers metres de la columna d’aigua, fins on la llum del sol penetra i també on hi ha disponibilitat de nutrients. Per a tot això, necessitau un mecanisme que vos permeti situar-vos en aquest oasi de llum i nutrients per no acabar a les fosques profunditats de l’oceà. El mecanisme que utilitzen alguns cianobacteris per mantenir-se a la zona òptima de la columna d’aigua és el que hem descobert a l’àrea de Microbiologia de la UIB.

Els protagonistes de la nostra història són els cianobacteris marins, els organismes fotosintètics més abundants a la Terra. A pesar de la seva mida minúscula, són molt rellevants per a la vida al nostre planeta. La seva importància queda palesa perquè són:

• Els responsables del 25% de la producció de l’oxigen que respiram.
• La base de la cadena tròfica als ecosistemes marins.
• Organismes imprescindibles per a la mitigació del canvi climàtic i l’escalfament global, gràcies al seu paper en la reducció del CO₂ a l’atmosfera.

L’inici de la nostra troballa va arribar estudiant les proteïnes que produïa un d’aquests cianobacteris marins, el Synechococcus. El que ens cridà més l’atenció va ser veure que el 25% de les proteïnes d’aquest organisme estava representat per una sola proteïna, i aquesta era la dels pili. Els pili són uns apèndixs extracel·lulars d’aspecte filamentós que es troben a diferents tipus de bacteris; vendrien a ser com els seus pèls. Aquests filaments (o pèls) s’associaven, fins avui, a formacions de biofilms, mobilitat sobre superfícies o adquisició de DNA. És a dir, sempre es relacionaven amb la fixació sobre una zona de contacte. Aquí es quan sorgí la gran pregunta:

Per què un organisme purament planctònic (que viu a la columna d’aigua) inverteix tanta energia en produir un apèndix per fixar-se a superfícies amb les quals possiblement mai no entrarà en contacte?

El primer que vàrem fer va ser verificar que Synechococcus realment generava el pili i no només les proteïnes que feien possible la seva producció. Així, obtinguérem imatges dels pili dels Synechococcus a través del Microscopi Electrònic de Transmissió, on comprovàrem, atònits, la seva gran abundància i la seva llargària, de més de 10 µm. Com si un humà tingués pèls de 20 metres!

Per tal de poder estudiar les funcions que el pili oferia al Synechococcus, generàrem un mutant que no produís aquest apèndix. Així, podríem comparar els avantatges que podien oferir aquests filaments al Synechococcus original envers el mutant.

Un cop aconseguit el mutant, el primer avantatge quedà manifest immediatament al cultiu. Mentre que el Synechococcus salvatge s’estenia al llarg de tot el medi de cultiu, el mutant sense pili que havíem generat era arrossegat a la base del flascó de cultiu i no podia surar!

Aleshores, una nova funció del pili havia estat descoberta: la d’evitar l’enfonsament dels bacteris. A diferència de nosaltres i els nostres cabells, els bacteris sí que poden estendre i retreure els pili ràpidament segons les seves necessitats. Així, permeten que el Synechococcus se situï a les zones més favorables de llum i de nutrients de la columna d’aigua. Un claríssim avantatge envers aquells organismes que simplement van a la deriva.

Un altre avantatge que els pili proporcionen a Synechococcus és l’evasió dels depredadors. És a dir, el pili permet que els bacteris que el tenen puguin endarerrir o, fins i tot, evitar, ser devorats pels herbívors. Així, aquests llarguíssims pèls permeten els Synnechococcus escapar-se dels seus perseguidors, com en el cas del protozou Cafeteria, o endarrerir-ne la ingestió en cas de ser víctima d’Uronema.

La troballa d’aquestes noves funcions de pili als cianobacteris no només ens permet conèixer més a fons la vida d’aquests microorganismes; també té enormes implicacions ecològiques, ja que condiciona dos dels pilars biològics més importants als ecosistemes marins, com són la dinàmica de les cadenes alimentàries entre les diferents espècies i el segrest del carboni atmosfèric cap a les profunditats dels oceans. 

Sense cap dubte, si fóssiu un microorganisme fotosintètic marí que viviu a l’immens oceà, voldríeu gaudir dels avantatges que proporciona nedar amb pèl: aliment i protecció. 

Data de publicació: 27/09/2021