Aunque existen muchos tipos de moléculas en la célula, la mayoría de las funciones celulares, especialmente en bacterias y arqueas, son realizadas por proteínas, por lo que el proteoma de un organismo (el conjunto de proteínas presentes en el mismo), es considerado el indicador más confiable de su estado fisiológico; análogamente, el conjunto de proteínas presentes en una comunidad, es un indicador de las funciones metabólicas que están siendo desarrolladas por sus integrantes.
El análisis proteómico es altamente complejo, se basa en una técnica conocida como espectrometría de masas en tándem (MS/MS) que consiste en medir la proporción carga/masa de las moléculas en una mezcla; aunque en teoría esto permite elucidar la composición de la mezcla, en la práctica es altamente complicado, y mientras más compleja la mezcla más difícil el análisis. Por esto los científicos eligieron para su estudio un ambiente extremadamente ácido, en el drenaje de una mina; este ecosistema tiene una baja biodiversidad y es dominado por unas cuantas especies de arqueas lo que lo hace un excelente modelo para este estudio.
Para establecer la frecuencia de los distintos organismos en el ambiente, se utilizó Hibridación Fluorescente In Situ (FISH), que usa moléculas de ADN con un marcador fluorescente, de manera que la cantidad de luz emitida represente la frecuencia de un organismo.
Frecuencias de los diferentes organismos en 28 muestras del drenaje de la mina.
Los científicos encontraron que un grupo de bacterias, denominado Leptospirillum Grupo II, es el más abundante en todo momento, lo cuál es bastante atípico en comparación con lo que se sabe del desarrollo de ecosistemas en plantas y animales; en estos casos, las especies dominantes en las etapas tempranas, son normalmente superadas por otras mejor adaptadas conforme se desarrolla la comunidad. El único caso bien estudiado en el que los colonizadores iniciales mantienen su dominio es en las islas de fertilidad en la sabana africana; en estos ecosistemas las acacias establecen las condiciones para la llegada de colonizadores secundarios que dependen directamente de estos árboles. Es posible que algo similar ocurra en el ecosistema de este estudio, en particular porque ambos ambientes están relacionados por su baja fertilidad inicial.
Además de cambios en la composición de especies, los investigadores también estaban interesados en cambios fisiológicos. Varios grupos de proteínas están significativamente correlacionados con la etapa del desarrollo; proteínas implicadas en la biosíntesis del ribosoma, estrés químico y físico son más abundantes en las etapas tempranas, mientras que las funciones de señalización ambiental y quimiotáxis son las funciones más abundantes en etapas tardías. A pesar de estas diferencias, la conclusión más importante es que la mayor parte de la fisiología de los organismos más abundantes no está relacionada con aspectos abióticos, sino que la mayoría de las diferencias se deben a cambios en las frecuencias de los diferentes organismos.
Lo más importante de este enfoque, es que permite estudiar los procesos biológicos y su relación con factores ambientales in situ, lo que nos da acceso a organismos que son difíciles de tratar en el laboratorio y las conclusiones abordan aspectos a en varios niveles que van desde lo ecológico hasta lo molecular.
Referencias:
- Mueller et al. "Ecological distribution and population physiology defined by proteomics in a natural microbial community" (2010). Molecular Systems Biology 6:374.
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