Os pesquisadores isolaram uma nova cepa de bactérias marinhas com características únicas do fundo do oceano.

A pesquisa, publicada hoje como um Preprint Revisado na eLife , é descrita pelos editores como um estudo importante que avança nossa compreensão dos mecanismos fisiológicos nas bactérias Planctomycetes de águas profundas , revelando características únicas, como ser a única espécie conhecida na classe de 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 a família de bactérias Planctomycetes concentrava-se em cepas em ambientes de água doce e oceânicos rasos, devido às dificuldades logísticas associadas à amostragem e ao cultivo de cepas de águas profundas", diz o autor principal Rikuan Zheng, pesquisador associado do Instituto de Oceanologia, Academia Chinesa de Ciências, Pequim, China, e Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia Marinha, Qingdao, China.

"A maioria das bactérias Planctomycetes foram isoladas usando meios de crescimento que são nutricionalmente pobres, por isso 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 de águas profundas, onde se sabe que as bactérias Planctomycetes residem, e então incentivou 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 equipa comparou as semelhanças genéticas entre esta estirpe e outros membros do género Poriferisphaera e descobriu que era distinguível de Poriferisphaera corsica, a única outra espécie com um nome publicado válido. Isto sugere que ZRK32 é uma espécie nova – que a equipe propõe chamar de Poriferisphaera hetertotrophys.

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

Como a família de bactérias Planctomycetes é conhecida por desempenhar um papel importante na ciclagem do nitrogênio, a equipe explorou em seguida se este também era o caso de Poriferisphaera hetertotrophys. Para testar isto, analisaram os efeitos de diferentes substâncias contendo azoto – nitratos, amónia e dióxido de azoto – no crescimento de Poriferisphaera hetertotrophys. 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 fazia 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 dramaticamente o crescimento de Poriferisphaera hetertotrophysis e outras bactérias marinhas, facilitando o metabolismo do nitrogênio.

Embora a análise genética da equipa tenha sugerido que Poriferisphaera hetertotrophys contém todos os genes necessários para o metabolismo do nitrato e do amoníaco, a infecção crónica por este bacteriófago pode ajudar a optimizar ainda mais o metabolismo do nitrogénio.

“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 nas bactérias Planctomycetes e um modelo adequado para estudar as interações entre Planctomycetes e vírus."