Notícies



La major part de l'energia solar en els oceans és captada per bacteris i no per les algues


Bacteris aïllats del Mediterrani, molts d’ells amb proteorodopsina. Imatge: Laura Gómez
8 Agost 2019

Els bacteris marins que capturen llum i la transformen en energia bioquímica no són una raresa, com es pensava fins fa poc. Un treball que es publica aquesta setmana a la revista Science Advances, amb participació de l'Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC), mostra que la llum del sol, la principal font d'energia que sustenta els ecosistemes marins, és capturada principalment per bacteris, i no per les algues i els cianobacteris (també anomenades algues verd-blavoses), com es pensava fins ara.

El treball està liderat per Laura Gómez Consarnau, que era investigadora Marie Curie a l'ICM-CSIC quan va realitzar el treball i actualment treballa al Centre d'Investigació Científica i d'Educació Superior de Ensenada (Mèxico) ia la Universitat de Southern Califòrnia (EUA).

Els bacteris heteròtrofs s'alimenten normalment degradant matèria orgànica. Però en el mar i altres sistemes aquàtics, alguns d'ells poden realitzar un tipus de 'fotosíntesi' gràcies a dos pigments, la proteorodopsina i la bacterioclorofila. Aquests pigments transformen la llum en energia bioquímica, igual que fa la clorofil·la en algues i plantes.

Fins ara no s'havia pogut quantificar quina era la contribució de cada un d'aquests tres pigments (clorofil·la, bacterioclorofila i proterodopsina) en la captació d'energia solar en els oceans. És el que ha fet aquest equip d'investigació, que es va embarcar en el vaixell Sarmiento de Gamboa per estudiar el Mediterrani Oriental, un dels mars més pobres en nutrients del món, i comparar-lo amb la Mediterrània Occidental i l'Atlàntic.

Gràcies a un mètode propi, han quantificat el retinal (molècula que capta la llum i que és la part activa de la proteorodopsina) en mostres dels tres mars. A més de quantificar tots els pigments, els científics han calculat la seva distribució geogràfica i la quantitat d'energia capturada per cadascun dels pigments.

Els resultats revelen que, si bé la bacterioclorofila contribueix poc a l'entrada d'energia al mar, la proteorodopsina captura aproximadament la mateixa quantitat que la clorofil·la i, de vegades, bastant més. Encara que en el mar hi ha menys proteorodopsina que clorofil·la, una sola molècula de retinal és suficient, mentre que es necessiten moltes molècules de clorofil·la per crear un sistema de captació d'energia fotosintètic eficaç. "Per tenir un fotosistema funcional es necessiten al voltant de 300 molècules de clorofil·la mentre que amb les proteorodopsinas n'hi ha prou amb una sola molècula de retinal", afegeix Laura Gómez Consarnau. Per aquest motiu poden capturar molta més energia, fins al doble.

 

Trenca amb el paradigma tradicional

El resultat marca un punt d'inflexió perquè trenca amb el paradigma tradicional que gairebé tota la llum del sol en els ecosistemes marins és capturada per cianobacteris, microalgues i algues gràcies a la clorofil·la. També revela que la llum solar és una font d'energia essencial per a la supervivència de comunitats bacterianes en aigües molt pobres en nutrients.

La principal autora del treball, Laura Gómez-Consarnau, afirma: "ja havíem vist que la proteorodopsina permetia als bacteris heterotrófics sobreviure sense matèria orgànica i prendre energia de la llum, però ara hem demostrat que aquest procés és generalitzat i molt important al mar".

Josep M Gasol, professor d'investigació del CSIC a l'Institut de Ciències del Mar i coautor, explica: "No deixa de sorprendre'ns la quantitat de coses que encara desconeixem del mar. Probablement haurem de canviar els llibres de text que posen una fletxa que va del sol al fitoplàncton i afegir una segona, que apunti cap els bacteris".

 

Bacteris amb un metabolisme "híbrid"

El resultat aporta nova llum sobre els organismes que estan a la base de la cadena tròfica marina i que serveixen d'aliment a nombrosos organismes marins. Els bacteris que disposen de proteorodopsina tenen un metabolisme híbrid, de manera que poden degradar matèria orgànica, com fan la majoria de bacteris, però també poden capturar energia del sol. A efectes comparatius, Josep M. Gasol les compara als cotxes híbrids que fan servir tant gasolina com electricitat per moure.

En ambients molt pobres en matèria orgànica, la captació d'energia del sol els permet sobreviure, créixer i generar biomassa. El treball suggereix que en mars pobres en nutrients, com el Mediterrani Oriental, l'entrada d'energia per aquesta via és superior a l'entrada a través de  la fotosíntesi normal.

En l’estudi, a més d'investigadors del CSIC, també participen equips de la Universitat de Les Palmes de Gran Canària, del Regne Unit, dels EUA i d'Austràlia

 


Artícle de referència: Laura Gómez-Consarnau, John A. Raven, Naomi M. Levine, Lynda S. Cutter, Deli Wang, Brian Seegers, Javier Arístegui, Jed A. Fuhrman, Josep M. Gasol, Sergio A. Sañudo-Wilhelmy. Microbial rhodopsins are major contributors to the solar energy captured in the sea. Science advances. DOI:  10.1126/sciadv.aaw8855

Nota de premsa: Delegació CSIC Catalunya