Microplancton es el conjunto de organismos microscópicos que viven en la columna de agua y que no son capaces de nadar contracorriente. Por supuesto, esta definición puede ser ampliada, corregida, acotada… porque, en realidad, lo que llamamos microplancton incluye una amalgama de organismos muy diferentes y con funciones increíblemente dispares, que interaccionan entre sí y que dependen irremediablemente los unos de los otros. Los que estudiamos el microplancton y sus respuestas ante variaciones en el medio que los rodea, tratamos todos los días con organismos cuyo tamaño abarca varios órdenes de magnitud, que tienen ciclos de vida completamente diferentes, y cuya fuente de energía o carbono incluye la luz solar y diferentes tipos de materia excretada por otros microbios. El funcionamiento de todos y cada uno de ellos tiene un papel determinado en el ecosistema, que contribuye al comportamiento global del microplancton ante cambios en el medio.
Tradicionalmente, utilizamos microscopios para estudiar la composición del fitoplancton (o parte vegetal del plancton), organismos autótrofos capaces de sintetizar materia orgánica. Sin embargo, los organismos heterótrofos más pequeños, las bacterias, no son discernibles al microscopio, por lo que habitualmente se les considera una “caja negra”, un grupo homogéneo de desconocidos que realiza en conjunto una función básica: degradar la materia orgánica producida por otros microbios. Por otro lado, mediante experimentos relativamente sencillos cuantificamos tasas metabólicas básicas realizadas por estos organismos como la respiración, la fotosíntesis o la producción bacteriana. Estas variables son de gran utilidad ya que nos informan sobre la circulación de carbono y nutrientes a través de los ecosistemas, pero se quedan cortas a la hora de explicar la multitud de reacciones bioquímicas que tienen lugar en la columna de agua a cargo de los organismos que constituyen el microplancton. Por ello, los microbiólogos marinos empezábamos a perdernos y a demandar información más específica que pudiera explicar por qué a veces el fitoplancton o las bacterias crecen y se multiplican o simplemente fallecen. Es decir, necesitamos respuestas más concretas a la pregunta:
¿QUIÉN eres y a QUÉ te dedicas?
Y es aquí precisamente donde las técnicas genómicas que utilizan la información obtenida a partir de ácidos nucléicos (ADN y ARN) extraídos de los microorganismos son de gran utilidad. Así, por ejemplo, los genes 16S y 18S son componentes de los ribosomas en bacterias procarióticas (organismos unicelulares sin núcleo definido) y fitoplancton eucariótico (organismos unicelulares con núcleo diferenciado por una membrana), respectivamente. Estos genes se caracterizan por haberse mantenido relativamente inalterados a lo largo de la evolución. Por ello, la identificación de los genes 16S y 18S se utiliza para establecer relaciones filogenéticas (o de “parentesco”) entre microorganismos, e identificar el grupo taxonómico al que pertenecen. Es decir, los genes 16S y el 18S nos informan, con un elevado grado de detalle, de quién (qué grupo de microplancton) está presente en nuestra muestra.
Una vez que sabemos qué organismos se encuentran en el agua en un momento determinado, ¿no os parece que resultaría tremendamente útil conocer qué procesos están llevando a cabo cada uno de ellos?. Para ello analizamos el ARN mensajero (ARNm) de todos los microorganismos presentes. El ARNm es el encargado de transferir la información del código genético que determina el orden de los aminoácidos para la sínteis de proteínas. Es decir, contiene la información específica sobre qué proteinas son sintetizadas en cada momento por una célula. En un organismo, cada proteína lleva a cabo funciones específicas, por lo que si conocemos las proteínas que se están sintetizando…¡voila! ¡sabremos qué está haciendo cada microorganismo en ese momento!. Para ello, únicamente necesitamos extraer el ARNm de cada organismo y mediante procesos informáticos ordenar los aminoácidos y leer la información contenida en él.
Durante el proyecto REMEDIOS las técnicas genómicas nos ayudarán a comprender el comportamiento del fitoplancton y las bacterias en las Rías Gallegas, así como las relaciones entre ambos. Es decir, nos ayudarán a desvelar ¿cómo es “por dentro” una proliferación de fitoplancton tóxico?, ¿qué hacen cada uno de los organismos implicados?, ¿compiten entre ellos por sobrevivir?, ¿se ayudan los unos a los otros?
Universo oculto en una gota de agua de mar (Referencia: Glynn Gorick, Justin Seymour and Roman Stocker; Stocker lab)
Sandra Martínez