Microbiología ambiental: ecofisiología de bacterias fototróficas anaeróbicas (NanoSIMS)

 Ecophysiology of anaerobic phototrophic bacteria
Ecofisiología de bacterias fototróficas anaeróbicas: Captación de 15N y 13C
Esta publicación demuestra la capacidad del NanoSIMS de analizar el papel ecofisiológico de las células individuales, incluidos los microbios menos abundantes y menos activos, sin cultivo

Las células individuales de la bacteria fototrófica anaeróbica Chromatium okenii, Lamprocystis purpurea y Chlorobium clathratiforme que habitan en el oligotrófico y meromíctico lago Cadagno, el lago alpino estratificado en Suiza, ha sido analizado con respecto a la asimilación de H13CO3- y 15NH4+. Se incubaron muestras de agua de 11,5 m de profundidad después de agregar amonio 15N y bicarbonato 13C a condiciones de luz y temperatura locales. Después de la incubación las muestras fueron hibridizadas con sondas oligonucleótidas HRP enfocadas en regiones específicas de 16S rRNA de las tres especies. Después de la deposición de tiramidas que contienen flúor, los filtros se analizaron de inmediato con el NanoSIMS.

Para cada adquisición, se registraron imágenes de 12C, 13C, 19F, 12C14N, 12C15N en paralelo. Las regiones de interés (ROI) se trazaron alrededor de células individuales de las cuales se adicionó y se determinó el cociente de las intensidades de píxeles.
Las imágenes de 19F son imágenes FISH elementales que muestran la identidad filogenética,
Las imágenes de relación de 13C/12C y 15N/14N miden la actividad metabólica.


Ecophysiology of anaerobic phototrophic bacteria 1

A: la línea representa la relación teórica “Redfield” de N:N de 6,6
B: Contribución al amonio total
C: Contribución al carbón inorgánico disuelto total y asimilación en el sistema por parte de cada población
Para calcular la cantidad total de captación de nitrógeno y carbón, se toma en cuenta la abundancia absoluta de cada especie tal como se determina en CARD-FISH

Se observa una gran variabilidad en las tasas metabólicas entre células individuales de las mismas especies. Las poblaciones microbianas en el ambiente son heterogéneas y abarca a distintos individuos fisiológicamente.
C. okenii, la especie menos abundante que representa cerca del 0,3 % de la cantidad total de células contribuye a más del 50 % de la captación total de amonio y carbón en el sistema. Esto revela la significancia de microbios poco notables en los ciclos de nitrógeno y carbón en el medio ambiente.

Combinando un experimento de incubación isotópica con indicador filogenético (in-situ, elemental o fluorescente en un microscopio óptico), el NanoSIMS permite que los microbiólogos cuantifiquen la actividad metabólica y las interacciones de microbios individuales en su ambiente, sin cultivo.

Fuente: A single cell view on the ecophysiology of anaerobic phototrophic bacteria. N. Musat et al., PNAS, 18 de noviembre de 2008, vol. 105, n.° 46.