Organisms associated with siphonophores revealed by short-read whole-genome sequencing
Al reanalizar datos genómicos de 213 especímenes de sifonóforos, los investigadores descubrieron una diversa gama de bacterias asociadas, presas, parásitos y endosimbiontes, demostrando que el "captura incidental molecular" del secuenciamiento de genomas es un método valioso para revelar la diversidad ecológica de los organismos del océano abierto.
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El océano abierto es un vasto mundo tridimensional donde la vida a menudo se esconde a plena vista. Entre sus habitantes más exitosos se encuentran los sifonóforos, animales coloniales que derivan por el agua como hilos de perlas vivientes. Aunque parecen criaturas únicas, son en realidad vastas comunidades de individuos especializados que trabajan juntos como uno solo. Estos depredadores gelatinosos son cazadores formidables, que utilizan largos tentáculos urticantes para capturar peces y crustáceos. Pero la historia de un sifonóforo no termina con lo que come. Su cuerpo es también un ecosistema móvil, que alberga una variedad de otros organismos que viven en su superficie o dentro de sus tejidos. Estos compañeros, que van desde bacterias microscópicas hasta diminutos parásitos, son difíciles de estudiar directamente porque a menudo son demasiado pequeños para verse o demasiado frágiles para ser capturados sin destruir al huésped. Durante mucho tiempo, los científicos sabían que estos asociados existían, pero tenían poca idea de quiénes eran o cómo variaban entre diferentes especies y regiones oceánicas.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale y la Universidad de Gdansk encontró una forma ingeniosa de observar a estos vecinos ocultos sin necesidad de capturarlos por separado. Dirigieron su atención a las vastas cantidades de datos genéticos ya recolectados para un propósito diferente: secuenciar los genomas de los propios sifonóforos. Cuando los científicos secuencian el ADN de un animal, la máquina lee cada fragmento de material genético presente en la muestra. Esto significa que, junto al ADN del propio huésped, la máquina también captura el ADN de cualquier bacteria, virus, parásito o incluso los restos de comidas recientes. Los investigadores llamaron a esta información incidental "subproducto molecular". Al reexaminar los datos brutos de 213 especímenes de sifonóforos recolectados de diversas partes del mundo, pudieron filtrar el código genético del huésped para identificar las muchas otras vidas que habitan en él.
Los investigadores comenzaron limpiando los datos, eliminando la abrumadora cantidad de ADN que pertenecía a los propios sifonóforos. Lo que quedó fue un tesoro de firmas genéticas de otros organismos. Descubrieron que las comunidades bacterianas que viven en estos animales eran sorprendentemente diversas. Entre las más comunes se encontraban grupos de bacterias conocidas como Metamycoplasmataceae, que son microbios diminutos sin pared celular que también se encuentran en otros animales marinos como octocorales y estrellas de mar. El estudio demostró que estas bacterias no son pasajeros aleatorios; su presencia depende de dónde viva el sifonóforo. Por ejemplo, tipos específicos de estas bacterias eran comunes en especímenes del suroeste del Pacífico y del océano Índico, pero eran raros en aquellos del Pacífico central. Esto sugiere que la geografía juega un papel significativo en la configuración del mundo microbiano de estas colonias errantes.
Más allá de las bacterias, el subproducto genético reveló un panorama claro de lo que los sifonóforos habían estado comiendo. En especímenes del género Physalia, que incluye a la conocida carabela portuguesa, los investigadores encontraron ADN de peces, copépodos y otros pequeños crustáceos. Un hallazgo particularmente interesante provino de un espécimen recolectado en aguas hawaianas. El material genético en su interior coincidía con el del alfonsino, un pez de profundidad que típicamente vive cerca del fondo oceánico cuando es adulto. Dado que el sifonóforo vive cerca de la superficie, la presencia del ADN de este pez probablemente indica que el depredador había capturado a los juveniles, que derivan en la capa superior del océano antes de asentarse en las profundidades. Este método proporcionó una confirmación molecular directa de la dieta del sifonóforo, revelando presas que de otro modo pasarían desapercibidas en los estudios tradicionales de contenido estomacal.
Los datos también descubrieron un mundo oculto de parásitos. Los investigadores identificaron firmas genéticas de gusanos planos, incluyendo tanto trematodos como cestodos, que viven dentro o sobre los sifonóforos. Estos parásitos son parte de ciclos de vida complejos que a menudo involucran a los peces. Por ejemplo, el estudio vinculó larvas encontradas en los sifonóforos con parásitos adultos que viven en el dorado y la caballa. Esta conexión sugiere que cuando un pez come un sifonóforo, también está tragando la siguiente etapa de la vida del parásito. El estudio también encontró evidencia de amebas y sus propios socios bacterianos internos, insinuando una jerarquía anidada de vida donde un organismo vive dentro de otro, que a su vez vive dentro del sifonóforo.
No todos los especímenes arrojaron una rica cosecha de información. Los investigadores señalaron que el tipo de tejido muestreado y la forma en que se preservó el animal pueden influir en lo que se encuentra. Los especímenes recolectados en playas y preservados en alcohol a veces mostraban signos de bacterias que podrían haber crecido después de la muerte del animal, en lugar de aquellas que vivían con él mientras estaba vivo. A pesar de estas limitaciones, el estudio demostró que los datos genéticos recolectados para un propósito pueden revelar una sorprendente cantidad de historia natural. Al observar el subproducto molecular, los científicos pueden ahora ver el diverso elenco de personajes que comparten la vida de un sifonóforo, desde los microbios en su piel hasta los parásitos que esperan ser transmitidos a un pez. Este enfoque convierte un único proyecto de genoma en una ventana al ecosistema completo que rodea a estos depredadores errantes, ofreciendo una nueva forma de comprender la compleja red de la vida en el océano abierto.
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