INALI / Metacomunidades Bacterianas del Paraná: la diversidad que a simple vista no se ve / ¿Cuáles son los procesos ecológicos que modelan la diversidad bacteriana del sistema fluvial del Paraná? ¿Cuánto de selección y azar hay en ello?

Metacomunidades Bacterianas del Paraná: la diversidad que a simple vista no se ve

¿Cuáles son los procesos ecológicos que modelan la diversidad bacteriana del sistema fluvial del Paraná? ¿Cuánto de selección y azar hay en ello? Para responder estos interrogantes las Dras. Paula Huber y Melina Devercelli, científicas del Instituto Nacional de Limnología (INALI, CONICET-UNL),  estudiaron la diversidad bacteriana del cauce principal y de la llanura aluvial del río Paraná durante distintas fases hidrológicas, utilizando técnicas moleculares.

Revelaron por primera vez que, a pesar de su alta tasa de dispersión, la distribución de las bacterias no es al azar, sino que se encuentra fuertemente determinada por la acción de la selección natural. Los procesos estocásticos, en cambio, sólo cobran importancia en períodos hidrológicos de aguas altas intermedias.

El trabajo, publicado en la revista The ISME Journal (accedor aquí) supone importantes avances en ecología teórica y microbiana y sienta bases sobre la diversidad bacteriana de nuestros sistemas, por lo que constituye un estudio pionero en la temática. La investigación fue posible gracias al trabajo colaborativo con la Dra. Gisela Mayora (INALI) y los Drs. Sebastian Metz y Fernando Unrein del Instituto Tecnológico de Chascomús y Hugo Sarmento de la Universidad Federal de São Carlos de Brasil. 

¿Por qué las bacterias?

Las bacterias son los organismos más diversos del planeta y cumplen un rol clave en los flujos de energía. Por lo tanto, conocer su diversidad y sus patrones de variación resulta fundamental para interpretar cómo se organizan y funcionan los ecosistemas.

¿Por qué la necesidad de utilizar técnicas moleculares?

Dado que las características morfológicas de las bacterias son insuficientes para diferenciarlas, en esta investigación se utilizó una técnica molecular de secuenciación masiva para conocer la diversidad. Esta técnica permite detectar a los organismos dominantes, pero también a los más escasos, que a pesar de ser poco abundantes (“biósfera rara”), cumplen un rol importante en las comunidades ya que constituyen un “banco de reserva” y tienen el potencial de dominar frente a cambios ambientales. Además, los datos moleculares permiten abordar estudios filogenéticos que brindan información sobre las relaciones entre organismos contemplando las semejanzas ecológicas que son determinadas por su historia evolutiva.

¿Cuál es el impacto de los resultados que obtuvieron?

Las evidencias empíricas resultantes de la investigación permitieron desarrollar un modelo teórico que explica cómo la heterogeneidad ambiental influye en la acción de los procesos ecológicos que modelan las metacomunidades y en el sostenimiento de la biodiversidad. Este modelo representa un nuevo marco teórico que podrá ser utilizado en futuras investigaciones en otros tipos de ecosistemas, e incluso con otras comunidades como invertebrados, peces o vegetación.

Con este trabajo se generó información inédita sobre la diversidad molecular bacteriana, con lo cual se logra una mayor compresión de la funcionalidad del sistema y se obtienen datos muy valiosos que pueden ser utilizados en otras aplicaciones por sectores sanitarios o productivos de la provincia y la región. Por una parte se encontró una diversidad de bacterias de aproximadamente 8900 ASVs (“Amplicon Sequence Variant”, el equivalente a especies), cuyas funciones en el ecosistema son muy variadas. Y por otra, se observaron que las bacterias se organizan en redes de interacción cuya complejidad varía según la heterogeneidad ambiental y la conectividad hidrológica del río.

 ¿Por qué Metacomunidades?

Estudiar el Paraná bajo el enfoque de Metacomunidades implica tener una mirada integral de las distintas escalas, locales y regionales que actúan en el funcionamiento del sistema fluvial y en la generación de los patrones de diversidad. Una metacomunidad es un conjunto de comunidades locales (por ejemplo, las que encontramos en las lagunas, cauces y bañados), conectadas real o potencialmente a través de la dispersión de las especies. El enfoque metacomunitario constituye una perspectiva muy apropiada para comprender la dinámica del Paraná, en donde las fluctuaciones hidrológicas determinan diferentes situaciones de conexión e intercambio entre los ambientes, según nos encontremos en una bajante o creciente del río.

¿Cuáles son los nuevos desafíos?

Los significativos avances de este trabajo plantean como un nuevo gran desafío conocer cómo las variaciones hidrológicas modelan los perfiles funcionales del sistema, para lo cual el equipo ya está trabajando en un nuevo proyecto orientado a estudiar el acervo genético de nuestros sistemas acuáticos mediante la reconstrucción de genomas ambientales completos.

Hoy, con un proyecto de Ley de Humedales en discusión en el Parlamento y situaciones extremas que se están observando en el Paraná (bajante extraordinaria e incendios descontrolados en la llanura aluvial), estudios que apunten al conocimiento de la diversidad del Paraná y los procesos que la estructuran, toman particular relevancia para pensar su conservación y uso sostenible.

Participaron en las discusiones y trabajos técnicos de esta investigación, E. Creus, M. Piacenza, C. Debonis, A. Dabin, M. Marchese, P. Scarabotti, D. Borzone, M. Licursi, J.M. Gasol y R. Logares. Los análisis metagenómicos se realizaron en el Clúster PIRAYU (https://cimec.org.ar/c3/pirayu/). Las instituciones aportantes fueron la Agencia Santafesina de Ciencia, Tecnología e Innovación, la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica y el CONICET.

https://www.nature.com/articles/s41396-020-0723-2

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Por Lautaro Massa, ÁCS CONICET Santa Fe