¿El Aire Que Estás Respirando? Un Diatom Hecho Eso

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Las diatomeas minúsculas son hermosas, abundantes y sorprendentemente misteriosas al desentrañar cómo evolucionaron y por qué pueden compartir muchos de sus genes con bacterias.

Andrew Alverson es un biólogo y experto en diatomeas en la Universidad de Arkansas en Fayetteville. Contribuyó este artículo a WordsSideKick.com's. Voces de expertos: Op-Ed y Insights.

Consumirás aproximadamente 2 litros (poco más de medio galón) de oxígeno en el tiempo que te lleva leer este post. Alrededor del 20 por ciento de ese oxígeno proviene de la fotosíntesis de las diatomeas marinas, los pequeños organismos más importantes de los que la mayoría de las personas nunca ha oído hablar.

Las diatomeas son diminutas (de cinco a diez de ellas caben en la cabeza de un alfiler), pero estas algas unicelulares desempeñan un papel inmenso en el funcionamiento del ecosistema del planeta. Son importantes mediadores de los ciclos de carbono y oxígeno, un componente integral de las redes alimentarias marinas y los principales cicladores de sílice, que constituyen aproximadamente una cuarta parte de la corteza terrestre. [En fotos: La diversidad de diatomeas]

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Determinar que un gen de diatomeas fue adquirido de una bacteria no es tan fácil como podría parecer, y es probable que la determinación varíe, ya sea de manera sutil o dramática, dependiendo de la cantidad de genomas secuenciados disponibles para comparación. De la misma manera que la policía no puede encontrar un autor si sus huellas dactilares no están en su base de datos, sería difícil, si no imposible, descubrir que un gen que se parece a uno de una bacteria es un gen eucariota antiguo y establecido si No hay genomas eucariotas para comparar y analizar.

Dado que cientos de genomas eucariotas han sido secuenciados desde el descubrimiento de HGT diatomacteriana en 2008, es probable que surja una historia mucho más refinada en los próximos años. En particular, los proyectos financiados por la Fundación Gordon y Betty Moore y la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos producirán genomas completos para varias diatomeas y transcriptomas (la mayoría de los genes del organismo) para cientos de especies adicionales de diatomeas. Esos datos arrojarán una nueva y valiosa luz sobre la medida en que las diatomeas se han beneficiado del material genético derivado extrínsecamente.

La diatomea Ditylum.

Crédito: Elizabeth Ruck

Queda por verse si algunos de los mismos procesos, en su mayoría intrínsecos, implicados en la diversificación de otros eucariotas "hiperdiversos" también han estado en juego durante el curso de la evolución de la diatomea. Las plantas con flores y los vertebrados, por ejemplo, experimentaron rondas seriadas de duplicación de todo el genoma. Aunque la mayoría de los genes duplicados se perdieron casi de inmediato en el basurero de la historia evolutiva, algunos de los duplicados permanecieron, evolucionando libremente independientemente de sus progenitores para adquirir funciones nuevas o modificadas. Los genomas de diatomeas contienen muchos genes duplicados, pero si estos se originaron de forma fragmentada o en grandes ráfagas puntuadas es una pregunta abierta.

Entonces, ¿qué hace que una diatomea una diatomea? ¿Qué factores ayudaron a allanar el camino hacia su lugar actual de prominencia en los océanos del mundo? ¿Qué causa que algunos linajes, como las diatomeas, se diversifiquen mientras otros languidecen? ¿Pueden los genes y los genomas ayudarnos a responder estas preguntas?

La diatomea Thalassiosira nodulolineata.

Crédito: Andrew Alverson

Al igual que las plantas terrestres y otras algas eucariotas, los plastidios de diatomeas, los motores de la fotosíntesis, se remontan a bacterias que antes vivían en libertad. Pero, ¿las diatomeas tienen una deuda especial con las bacterias? ¿Hasta qué punto los genes bacterianos adoptados han sido una fuente de nuevos rasgos importantes en las diatomeas? ¿Hasta qué punto ha seguido la diversificación de la diatomea las mismas rutas que otras eucariotas diversas, pero más estudiadas? Con una subvención reciente de la National Science Foundation, un colega, Norm Wickett del Chicago Botanic Garden, y yo usaremos y contribuiremos a la próxima oleada de datos genómicos para ayudar a responder algunas de estas preguntas.

Sin embargo, los genomas no llenarán todos los huecos. Según la mayoría de las estimaciones, alrededor del 90 por ciento de las especies de diatomías aún no se han descubierto ni se les debe dar un nombre, por lo que incluso mientras comenzamos a desentrañar la historia de la diversificación de la diatomea, la gran mayoría de los jugadores permanecerán en el anonimato.

Nota del editor: Usted puede aquí un entrevista de radio pública con Alverson en KUAF.

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