La vida marina está en peligro: los científicos que investigan el avance de las bacterias en los océanos

A medida que nuestro planeta aumenta su contaminación ambiental producto de las acciones dañinas del ser humano, el equilibrio natural se altera y las consecuencias afloran a la vista, aunque muchas veces el daño comienza en forma microscópica.

Eso lo entienden bien expertos del Instituto Weizmann de Ciencias que desarrollaron recientemente el Instituto de Sustentabilidad Ambiental y explicaron a Infobae la importancia de tomar conocimiento de los problemas que existen hoy a nivel medioambiental para evitar una serie de eventos catastróficos que involucran la vida misma en el planeta Tierra.

“La crisis ambiental no solo es el mayor desafío que enfrenta la humanidad hoy en día, sino que también es el mayor desafío científico. Si queremos asegurar la supervivencia y el bienestar de las generaciones futuras, debemos enfrentar este reto. El Instituto de Sustentabilidad Ambiental, a cargo del profesor Ron Milo, representa nuestro compromiso total y decidido de utilizar la ciencia para abordar estos problemas urgentes—el cambio climático, la pérdida de biodiversidad, la contaminación, y más—de manera directa”, explicó a Infobae el profesor Alon Chen, presidente del Instituto Weizmann de Ciencias.

Y agregó: “En el Instituto Weizmann, tenemos una larga tradición de excelencia en la investigación básica. Pero hoy, se nos convoca a ir más allá—aprovechar esa excelencia para el bien común del planeta. A través del lanzamiento del Instituto de Sustentabilidad Ambiental, estamos reuniendo nuestras mentes más brillantes de diversas disciplinas, fomentando colaboraciones, formando a la próxima generación de investigadores, y construyendo puentes con la industria y políticas de acción. Así es como buscamos crear un impacto real y duradero”.

Una de esas mentes brillantes compartió un Zoom con Infobae para contar qué investigaciones trascendentales están llevando a cabo para comprender el impacto negativo de la contaminación ambiental, las amenazas a distintas especies, sobre todo marinas y cómo podemos revertir esta tendencia que inexorablemente nos puede llevar a la extinción misma de las formas de vida que conocemos.

Se trata Einat Segev, doctorada en Microbiología Marina que trabaja en el Instituto Weizmann de Ciencias, y que durante 30 minutos dialogó con Infobae sobre una de las líneas de investigación que lleva adelante su laboratorio y tiene que ver con el crecimiento de bacterias a causa de la mayor polución ambiental que existe hoy en día y engloba a varios ecosistemas.

Se trata del mundialmente fenómeno conocido como “moco marino” que entre otros desastres naturales, está causando la muerte de millones de especies en distintas aguas, como por ejemplo la del mar Mármara en Turquía. El problema también está en el Mar Egeo, y la costa de Grecia, en el Mar Adriático y hasta en la Bahía de Chesapeake, situada en el Golfo de México frente a las costas de Estados Unidos.

Segev, que completó becas postdoctorales en la Facultad de Medicina de Harvard y el MIT antes de unirse a la facultad del Instituto de Ciencias Weizmann en 2017, en coincidencia con la comunidad científica mundial precisa que el aumento de la temperatura del mar y las aguas residuales no tratadas que se arrojan al océano se combinan para crear las condiciones perfectas para que prosperen las algas impregnadas de bacterias que causan esta mucosidad marina que inhibe el crecimiento de la vida natural.

“Nuestro grupo de investigación está desarrollando lo que llamaría bio-geoquímica. Estamos conectando sistemas vivos con el entorno químico y tratando de entender cómo las bacterias se comportan, cómo interactúan con el ambiente y cómo influyen en procesos que inicialmente son muy pequeños pero que tienen un impacto muy grande. Las bacterias son diminutas con células biológicas de aproximadamente un micrón, pero al ser muy abundantes todo lo que hacen tienen un impacto a nivel global. Buscamos comprender sus procesos a microescala (a nivel molecular, metabólico y fisiológico) y el impacto masivo que tiene en la naturaleza”, precisó Segev.

Y agregó: “Debido a la contaminación, muchas áreas marinas del mundo sufren un aumento de los nutrientes y esto tiene que ver mucho con lo que se escurre de los fertilizantes para el agro. En las tierras con uso agrícola se utiliza una cantidad importante de fertilizantes, como nitrógeno y fósforo. Muchos de estos fertilizantes con el tiempo terminan en el océano. Estamos llegando una situación en la que de pronto puede haber una muy alta concentración de nutrientes en el entorno. Ecológicamente, esto está desequilibrado, no es algo usual para el sistema. Lo que estamos viendo en muchos lugares del mundo, incluso en las costas de Uruguay y Brasil, es lo que llamamos un brote de mucílago (”mucilage outbreak”). Es como una capa de moco superficial en el mar muy denso que se parece al Slime, al moco, y de hecho en redes sociales se lo llama ‘moco marino’”.

La especialista en biología marina afirmó que este fenómeno mundial, ecológicamente es catastrófico porque una vez que se tiene esta capa en la superficie del océano ya no se puede intercambiar oxígeno o dióxido de carbono y todo lo que está por debajo queda sofocado, es como una barrera de mucosa y tiene efectos económicos devastadores porque no se puede pescar en estas áreas, el turismo también es afectado y todo el ecosistema sufre.

“Durante mucho tiempo, los científicos estuvieron describiendo este fenómeno y han dicho que cuando se tiene este aumento de los nutrientes, las microalgas se sobrealimentan con muchos nutrientes y crecen de forma descontrolada. Este crecimiento excesivo es lo que genera esta barrera de mucosa. Aquí tenemos una pregunta ambiental que tiene que ver con la biología en el mar, la química y el impacto humano y la contaminación, pero ahora queremos entender los mecanismos para comprender qué es lo que está pasando, quién lo genera, por qué lo generan. Tenemos que tomar esta pregunta y llevarla al laboratorio. ¿Por qué? Porque para poder pasar a otros procesos tenemos que controlar todas las variables en el sistema y aislarlas para entender cuáles son los factores importantes que están influyendo. No se puede hacer un estudio amplio un mar donde cambian las corrientes, las temperaturas, el pH continuamente”, analizó Segev.

En los últimos años, el Instituto Weizmann de Ciencias se ha convertido en un laboratorio vivo para la sostenibilidad, inspirando a los jóvenes mediante innovadores programas de educación comunitaria y apoyando la toma de decisiones basada en la evidencia mediante una comunicación científica eficaz.

En ese sentido y para perfeccionar su investigación, Segev comentó que han creado un océano puertas adentro: “Tomamos una pregunta ambiental y creamos un sistema en el laboratorio que imita o simula la situación del ambiente. Esto es exactamente lo que hicimos. Ahora en el Weizmann tenemos un océano puertas adentro, tenemos una sala que es un océano interno con muchos contenedores en donde todo está regulado de forma que la biología y los microorganismos se sientan como si estuvieran en el océano, controlando la química del agua marina y el ciclo de luz y oscuridad, la temperatura, la intensidad de la luz, y todos los factores necesarios”

“Cuando desarrollamos estos sistemas, una de las cosas más geniales que hicimos fue agregar el microbioma de estas algas. Creo que muchas personas han oído hablar del microbioma humano, el hecho de que tenemos bacterias que viven con nosotros y que pueden ser beneficiosas o ser perjudiciales. Las algas también tienen un microbioma. Las algas en el océano nunca viven aisladas, siempre viven con socios bacterianos. Cuando creamos estos ecosistemas en el laboratorio, agregamos tanto algas como bacterias”, indicó la experta, que junto al profesor Alon Chen realizaron un viaje a Sudamérica para contar las bondades del nuevo Instituto de Sustentabilidad Ambiental.

Y completó: “Cuando recreamos estos sistemas en el laboratorio, pudimos controlar exactamente cada factor y descubrimos que las bacterias, los microbios en el sistema son los que están potenciando el moco marino. Es la interacción entre las algas, su microbioma, los niveles elevados de micronutrientes. Y pudimos mostrar que están produciendo fibras extracelulares, están secretando fibras de azúcar que componen una parte significativa de este moco, que es muy pegajoso. No son las algas solas las que son responsables, sino su microbioma que interactúa”.

Para llevar adelante estos experimentos, Segev comentó que utilizan herramientas genéticas avanzadas, enfoques NextGen, microscopía, química y diversos métodos que adoptamos de las ciencias de la Tierra. “Gracias a nuestra singular combinación de enfoques de las ciencias de la vida y de la Tierra, comprendemos cada vez mejor cómo los microbios se influyen entre sí y en nuestros océanos en entornos presentes, pasados y futuros”, remarcó.

Las bacterias también pueden proporcionar pistas sobre la historia climática de la Tierra y ayudar a comprender el cambio climático, destaca Segev que trabaja junto al profesor Assaf Vardi, en el Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales. Juntos, están investigando los comportamientos únicos de los microorganismos unicelulares y sus interacciones con sus microambientes. Más precisamente, estudian algas unicelulares microscópicas conocidas como cocolitóforos.

Habitando vastos territorios del océano, estas algas se reúnen en “floraciones” estacionales masivas que pueden cubrir cientos de miles de kilómetros cuadrados en cuestión de semanas. Sin embargo, en pocos días, estas algas mueren y las plaquetas calcáreas que una vez cubrieron sus diminutos cuerpos se agregan en el fondo del océano, formando sedimentos y rocas. Las floraciones anuales suelen terminar por la infección de un gran virus específico llamado EhV.

La investigación de Segev ha demostrado que una compleja relación entre las bacterias y estas algas marinas puede ser uno de los factores que impulsan su increíble crecimiento y rápida desaparición. Además, el comportamiento entre bacterias y algas marinas deja rastros en el registro geológico que, según ella, pueden proporcionar pistas sobre nuestras condiciones climáticas pasadas.

En tanto, Vardi investiga cómo el EhV infecta las células de las algas, manipula el metabolismo del huésped y secuestra su maquinaria celular, lo que finalmente provoca la muerte celular de las algas. Comprender estos mecanismos a microescala puede ayudar a esclarecer el impacto a gran escala de los virus marinos en la desaparición de las floraciones.

Dado que las floraciones de algas son responsables de la mitad de la actividad fotosintética en la Tierra, la actividad del EhV puede servir como una especie de válvula metabólica para el gigantesco flujo en los niveles de carbono orgánico que afecta a todas las formas de vida marina.

Según el flamante Instituto de Sustentabilidad Ambiental del Weizmann, en los ecosistemas marinos, las interacciones entre microalgas y bacterias heterótrofas determinan los flujos de nutrientes y el enterramiento a largo plazo de material biogénico en el océano.

“Estas interacciones han ocurrido durante millones de años. Para comprender mejor los mecanismos que subyacen a las interacciones entre algas y bacterias y su papel en el medio ambiente, el grupo desarrolla sistemas modelo reducidos con complejidad ajustable, como este llamado océano interno desarrollado. Mediante el estudio de estos sistemas modelo, pueden comprender mejor los aspectos moleculares y genéticos de la ecofisiología algal-bacteriana”, destaca.

Y afirman: “Los microbios marinos son fundamentales en muchos ciclos globales, como los ciclos del carbono y del oxígeno. Sin embargo, nunca viven solos en el medio ambiente. En los últimos años, hemos empezado a comprender que las interacciones entre microbios configuran nuestro océano, atmósfera y clima”.

El Instituto Weizmann de Ciencias en Rehovot, Israel, es una de las instituciones de investigación multidisciplinarias de mayor prestigio a nivel mundial. Reconocido por su amplio campo de las ciencias naturales y exactas, el Instituto alberga a 3700 científicos, estudiantes, técnicos y personal de apoyo.

Sus investigaciones incluyen la búsqueda de nuevas formas de combatir las enfermedades y el hambre, el análisis de cuestiones clave en matemáticas e informática, el estudio de la física de la materia y el universo, la creación de nuevos materiales y el desarrollo de nuevas estrategias para la protección del medio ambiente.