Novas espécies de bactérias marinhas isoladas de uma infiltração fria em águas profundas

A pesquisa, publicada hoje como uma pré-impressão revisada em e-Vidaé descrito pelos editores como um estudo importante que avança nossa compreensão dos mecanismos fisiológicos em águas profundas Planctomicetos bactérias, revelando características únicas como ser a única espécie conhecida na classe das Phycisphaerae bactérias que usam um modelo de divisão de brotamento distinto. Ele fornece o que os editores também dizem ser uma evidência convincente de que a nova espécie está extensivamente envolvida na assimilação de nitrogênio e vive com um vírus crônico (bacteriófago) que facilita o metabolismo do nitrogênio. A ciclagem do nitrogênio pelas bactérias é um processo essencial que libera nitrogênio para se transformar em ácidos nucléicos, aminoácidos e proteínas – os blocos de construção da vida.

“Até recentemente, a maioria das pesquisas sobre o Planctomicetos família de bactérias concentrou-se em cepas em ambientes oceânicos de água doce e rasos, devido às dificuldades logísticas associadas à amostragem e ao cultivo de cepas de águas profundas”, disse o autor principal Rikuan Zheng, pesquisador associado do Instituto de Oceanologia da Academia Chinesa de Ciências. Pequim, China, e o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia Marinha, Qingdao, China. Planctomicetos bactérias foram isoladas usando meios de crescimento que são nutricionalmente pobres, então queríamos ver se o uso de um meio rico em nutrientes tornaria possível cultivar e caracterizar ainda mais os membros desta família pouco compreendida.”

Para isolar a nova bactéria, a equipe coletou amostras de sedimentos de uma infiltração fria no fundo do mar, onde Planctomicetos sabe-se que as bactérias residem e, em seguida, estimularam seu crescimento complementando um meio de crescimento padrão com o antibiótico rifampicina e fontes de nitrogênio. Eles cultivaram essas bactérias enriquecidas em ágar e avaliaram colônias individuais por meio de sequenciamento genético. Entre as bactérias, identificaram uma estirpe chamada ZRK32 que crescia mais rapidamente do que outras e parecia provavelmente ser um membro do género Poriferisphaera. Para confirmar isto, a equipe comparou as semelhanças genéticas entre esta cepa e outros membros da Poriferisphaera gênero e descobriu que era distinguível de Poriferisphaera córsega, a única outra espécie com um nome publicado válido. Isto sugere que ZRK32 é uma espécie nova – que a equipe propõe chamar Poriferisphaera heterotrofica.

Para saber mais sobre esta nova espécie, a equipe estudou seu crescimento e como ela se multiplica. Eles descobriram que, ao contrário de outros Planctomicetos membros da família, Poriferisphaera heterotrofica cresce melhor em meios ricos em nutrientes e se multiplica por meio de um mecanismo de brotamento, onde as células-mãe criam brotos que se desenvolvem em células-filhas.

Enquanto o Planctomicetos família de bactérias é conhecida por desempenhar um papel importante no ciclo do nitrogênio, a equipe explorou em seguida se esse também era o caso para Poriferisphaera heterotrofica. Para testar isso, eles analisaram os efeitos de diferentes substâncias contendo nitrogênio – nitratos, amônia e dióxido de nitrogênio – sobre Poriferisphaera heterotrofica crescimento. Eles descobriram que a adição de nitrogênio na forma de nitrato ou amônia aumentava o crescimento, enquanto a adição como nitrito inibia o crescimento.

Eles também descobriram que a adição de nitrato ou amônia fez com que a nova cepa liberasse um bacteriófago – um tipo de vírus que infecta bactérias. Os bacteriófagos estão amplamente distribuídos pelos oceanos e podem regular o metabolismo do nitrogênio nas bactérias hospedeiras. Este bacteriófago – chamado fago-ZRK32 – foi capaz de aumentar o crescimento de Poriferisphaera heterotrofica e outras bactérias marinhas dramaticamente, facilitando o metabolismo do nitrogênio. Embora a análise genética da equipe sugerisse Poriferisphaera heterotrofica contém todos os genes necessários para metabolizar nitrato e amônia, a infecção crônica por este bacteriófago pode ajudar a otimizar ainda mais o metabolismo do nitrogênio.

“Nossas análises indicam que a cepa ZRK32 é uma espécie nova, que cresce melhor em meios ricos em nutrientes e libera um bacteriófago na presença de nitrogênio”, conclui o autor sênior Chaomin Sun, professor do Instituto de Oceanologia da Academia Chinesa de Ciências. e o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia Marinha. “Este fago-ZRK32 é um bacteriófago crônico que vive dentro de seu hospedeiro sem matá-lo. Nossas descobertas fornecem uma nova visão sobre o metabolismo do nitrogênio em Planctomicetos bactérias e um modelo adequado para estudar as interações entre Planctomicetos e vírus.”