Científico puertorriqueño lidera hallazgo sobre cómo los microorganismos reciclan nutrientes en el océano

La homarina, producida por el fitoplancton –organismos microscópicos descritos como “los pulmones de la Tierra” por su rol en la producción de la mitad del oxígeno que respiramos–, es una de las moléculas orgánicas más abundantes en el mar. Sin embargo, se desconocía cómo las bacterias la procesaban. Este misterio comenzó a aclararse cuando un grupo de investigadores, liderado por un científico puertorriqueño, cerró una importante brecha de conocimiento sobre cómo los microorganismos reciclan nutrientes en el océano.

El doctor Frank Xavier Ferrer González, autor principal y coprimer autor del estudio “Conserved pathway for homarine catabolism in environmental bacteria”, publicado en marzo en Nature Microbiology, indicó que identificaron una ruta metabólica “completamente desconocida” que explica cómo ciertas bacterias marinas degradan homarina. Esto “tiene implicaciones en los ciclos de carbono y nitrógeno” a escala global, aseguró Ferrer González.

“El ambiente está lleno de interacciones químicas que son invisibles entre los microorganismos y, en el océano como tal, los microorganismos controlan gran parte de estas interacciones, y esto involucra el reciclaje de carbón y nitrógeno a nivel mundial, que son los ciclos que le dan vida al mundo. Entonces, aunque estos procesos ocurren en escala microscópica, colectivamente influyen en el funcionamiento de ecosistemas, tanto marinos como mundiales, porque todo está conectado. Gran parte de todas estas moléculas que hacen estos procesos aún son poco conocidas, y entender cómo los microorganismos las usan es importante para comprender los mejores ciclos bioquímicos del planeta”, detalló el microbiólogo marino, formado en la Universidad de Puerto Rico (UPR) en Mayagüez.

Una ruta metabólica se refiere al conjunto de pasos químicos que usan las células para transformar una molécula en energía o en otros compuestos necesarios para vivir, precisó Ferrer González.

“La ruta metabólica en este caso tiene homarina, que es el compuesto original, y entonces vamos a tener diferentes genes que van a romper esta molécula y la convierten en ácido glutámico. Y entonces, cuando llega a ácido glutámico, ahí se llamaría como un compuesto que las células usan para guardar lo que es el nitrógeno, y de ahí pasa a todas partes en la célula y se distribuye por todas partes. La parte importante es que descubrimos cómo va de homarina a ácido glutámico”, agregó.

El hallazgo permite entender mejor cómo el océano recicla materia orgánica y nutrientes, clave ante la realidad de que las masas de agua salada que separan los continentes absorben grandes cantidades de carbono y ayudan a estabilizar el clima del planeta. Además, el científico comentó que el descubrimiento ofrece nuevos detalles de cómo los ecosistemas marinos responden al cambio climático.

Sobre el valor del estudio para el Caribe y Puerto Rico –vulnerables ante el cambio climático–, destacó que conocer esta ruta metabólica permite estudiar cómo afecta la región, comprender mejor la salud de los ecosistemas marinos tropicales y evaluar cómo estos se pueden ver impactados en el futuro.

“Lo importante de todo esto es que la mitad de la materia orgánica se produce en los océanos, la mitad de la vida, de todo lo que existe en el mundo, y lo que también les da vida a los océanos viene de estos organismos. Son como los productores primarios del océano. No solo eso; uno de cada dos respiros de oxígeno que tú tomas los produce el océano, y nosotros conocemos bien poquito de las interacciones que ocurren entre estos organismos que están haciendo todos estos procesos”, abundó el investigador del Departamento de Oceanografía Química de la Universidad de Washington, en Seattle.

Como parte de los esfuerzos para entender cómo las bacterias usan la homarina como fuente de energía y nutrientes, los investigadores –entre ellos, otra puertorriqueña, la estudiante Yarinet Romero Maysonet– combinaron dos métodos: experimentos en el laboratorio y trabajo de campo para recolectar muestras de agua de mar. Para esto último, realizaron cuatro expediciones oceanográficas a distintas regiones del océano Pacífico, entre 2021 y 2023. Ferrer González participó en dos de las excursiones.

Los científicos, primero, identificaron los genes que las bacterias activaban cuando crecían usando homarina. Luego, recurrieron a mutantes bacterianos para confirmar qué genes eran necesarios para degradar la molécula orgánica. El próximo paso incluyó utilizar metabolómica e isótopos estables para seguir la ruta de la homarina dentro de las células y en comunidades microbianas marinas reales.

“La cosa que descubrimos es que no es solo un compuesto que está en el mar, al menos, la ruta de los genes. Empezamos a ver que está en el sedimento, en el suelo, que está en plantas. Lo encontramos hasta en un queso, un genoma de un microorganismo de un queso que lo tenía. Es una ruta metabólica abundante en el mundo. Eso es lo que más me impactó, esto es bien importante, está en todas partes y nadie lo conocía”, resaltó Ferrer González, quien sueña con regresar a Puerto Rico.