Descubren bacterias marinas que descomponen un compuesto clave para el ciclo del carbono y el clima global

• Un grupo de investigación liderado por centros vascos ha identificado bacterias asociadas a macroalgas pardas capaces de degradar fucoidán, un polisacárido complejo esencial en el almacenamiento de carbono en los océanos.
• Este descubrimiento aporta nuevos conocimientos sobre el ciclo del carbono y el secuestro de CO₂ en ecosistemas marinos, además de abrir la puerta a innovaciones en biotecnología, biomedicina y biorrefinería.
• La investigación, financiada por el programa Elkartek del Gobierno Vasco, ha sido coordinada por el centro tecnológico AZTI en colaboración con el Instituto IIS BIOBIZKAIA y la Universidad del País Vasco (UPV/EHU).

El fucoidán es un polisacárido complejo presente en la pared celular de las algas pardas, organismos ampliamente distribuidos en los océanos que desempeñan un papel crucial en la regulación del clima global. Este compuesto, liberado al medio marino, es excepcionalmente resistente a la descomposición bacteriana, lo que permite que el carbono capturado por estas algas mediante fotosíntesis se almacene en los océanos durante largos periodos. Este proceso contribuye a la reducción de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera. Sin embargo, el conocimiento sobre cómo las bacterias marinas influyen en el reciclaje del carbono del fucoidán sigue siendo limitado.

Un reciente estudio publicado en Nature Communications ha logrado aislar dos cepas bacterianas del microbioma de una macroalga parda capaces de degradar diferentes tipos de fucoidán. Este avance científico ofrece nuevas perspectivas sobre el papel de las comunidades bacterianas en la eficiencia de captura de CO₂ por los ecosistemas marinos. Además, el descubrimiento de las enzimas responsables de esta degradación abre la puerta a aplicaciones biotecnológicas en sectores como la biomedicina y la biorrefinería.

Impacto en el ciclo del carbono y cambio climático

Los bosques submarinos de macroalgas fijan cantidades significativas de carbono, comparables a las de ecosistemas terrestres como la selva amazónica. Según Laura Alonso-Sáez, investigadora que ha coordinado esta investigación y miembro del centro tecnológico AZTI, «nuestro trabajo revela que algunas bacterias del microbioma de las macroalgas pueden tener un impacto en la cantidad de carbono secuestrado en los ecosistemas marinos, lo que tiene implicaciones a nivel climático. Además, hemos logrado profundizar en los mecanismos que las bacterias utilizan para degradar uno de los polisacáridos más complejos y bioactivos que existen en la naturaleza, lo que podría tener implicaciones en campos como la biotecnología y la biomedicina».

La tasa de descomposición microbiana del fucoidán es un factor clave para determinar cuánto tiempo el carbono permanece almacenado en los océanos antes de retornar a la atmósfera. Comprender los mecanismos detrás de este proceso es esencial para mejorar las estimaciones actuales sobre los flujos globales de carbono y predecir con mayor precisión los efectos en los ecosistemas marinos conocidos como «carbono azul».

Aplicaciones biotecnológicas del fucoidán y sus enzimas

El fucoidán también tiene propiedades bioactivas con alto potencial para la industria farmacéutica, incluyendo efectos antiinflamatorios, antitumorales e inmunomoduladores. Sin embargo, su estructura química compleja y variable dificulta establecer relaciones claras entre su composición y sus propiedades terapéuticas. La identificación de enzimas específicas capaces de descomponer distintos tipos de fucoidán podría simplificar estas estructuras moleculares, facilitando su uso en aplicaciones médicas.

Por otro lado, estas enzimas tienen un gran potencial para la biorrefinería marina. Podrían optimizar la extracción de compuestos valiosos y promover la reconversión sostenible de biomasa algal para distintos usos, como por ejemplo fertilizantes ecológicos, fomentando así una economía circular en el sector marino. Este enfoque resulta especialmente relevante frente a problemas como la invasión costera por algas pardas no autóctonas, como Rugulopteryx okamurae, que afecta negativamente tanto a los hábitats marinos como a las actividades económicas relacionadas con el turismo y la pesca.

Cita del artículo: Pérez-Cruz, C., Moraleda-Montoya, A., Liébana, R. et al. Mechanisms of recalcitrant fucoidan breakdown in marine Planctomycetota. Nat Commun 15, 10906 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41467-024-55268-w