Un equipo de científicos ha inventado una sonda molecular fluorescente que se ilumina cuando los microbios marinos degradan azúcares, revelando procesos clave en el ciclo del carbono oceánico. Esta herramienta permite la observación en tiempo real de cómo las algas y las bacterias interactúan en la descomposición de carbohidratos complejos. El avance, detallado en el Journal of the American Chemical Society, promete una comprensión más profunda del almacenamiento y liberación de carbono en los ecosistemas marinos.
En un esfuerzo colaborativo que involucra a químicos, microbiólogos y ecólogos de los Institutos Max Planck, los investigadores han desarrollado una sonda innovadora para azúcares que visualiza la actividad microbiana en el océano. La sonda, creada mediante ensamblaje automatizado de glicanos, etiqueta azúcares con dos tintes fluorescentes que emplean transferencia de energía de resonancia de Förster (FRET). Cuando está intacta, los tintes mantienen la sonda oscura; pero a medida que las enzimas rompen el esqueleto del azúcar, emite luz, permitiendo a los científicos localizar la degradación en tiempo real.
Las algas absorben dióxido de carbono para producir oxígeno y materia orgánica, incluidos azúcares que son centrales en el ciclo del carbono marino. Sin embargo, no todos los azúcares son fácilmente digeribles: algunos complejos, como el α-manano de las floraciones de algas, se hunden al fondo marino si no se degradan, atrapando carbono durante siglos. La sonda aborda este desafío rastreando tales polisacáridos sin necesidad de datos genómicos previos.
"Los azúcares son ubicuos en los ecosistemas marinos, pero aún no está claro si o cómo los microbios pueden degradarlos todos", dijo Jan-Hendrik Hehemann del Instituto Max Planck de Microbiología Marina y el Centro MARUM de Ciencias Ambientales Marinas en Bremen. "La nueva sonda nos permite ver cómo sucede en vivo", añadió Peter Seeberger del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces.
Probada con éxito en enzimas purificadas, extractos bacterianos, células vivas y comunidades complejas, la herramienta mapea el recambio de α-manano e identifica degradadores activos. "Esta investigación es un maravilloso ejemplo de colaboración interdisciplinaria entre los Institutos Max Planck", señaló Rudolf Amann del Instituto Max Planck de Microbiología Marina. "Con nuestros glicanos FRET, ahora tenemos una nueva herramienta para investigar las interacciones entre fitoplancton y bacterioplancton en el océano."
El primer autor, Conor Crawford, enfatizó su potencial: "Los azúcares son centrales en el ciclo del carbono marino. Con esta sonda FRET, podemos preguntar: ¿Quién come qué, dónde y cuándo?" Este avance se extiende más allá de los océanos a ecosistemas como el intestino humano, mejorando la comprensión del ciclo de glicanos y el flujo de carbono ambiental.