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Proteomic approaches to assess the oceanic nitrogen biogeochemistry

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Un nuevo enfoque para la evaluación de ecosistemas

Evaluar el movimiento de los nutrientes por los ecosistemas es una cuestión compleja, pero ahora un ingenioso método de evaluación de isótopos en proteínas podría esclarecer los ciclos oceánicos del carbono y el nitrógeno.

Cambio climático y medio ambiente

La fijación de nitrógeno es la principal fuente de nitrógeno en el océano abierto y un factor crucial para la producción primaria en la base de la cadena trófica. Este proceso está a su vez relacionado con el intercambio de dióxido de carbono entre la atmósfera y el mar, donde es consumido durante la producción de biomasa y liberado durante la respiración. El hierro puede ser un factor limitante para la fijación de nitrógeno y/o para la producción primaria, siendo la deposición de polvo atmosférico la principal vía de entrada de este nutriente en el océano abierto. La deposición de polvo a nivel mundial es un reflejo del aumento de la desertificación y de los cambios en el uso del suelo y, por tanto, es un fenómeno de gran interés a escala internacional. Los socios del proyecto financiado por la Unión Europea PROTEON (Proteomic approaches to assess the oceanic nitrogen biogeochemistry) han desarrollado un método único de alta resolución para relacionar la actividad metabólica de los organismos con su identidad taxonómica a partir de una muestra dada. El análisis está basado en los isótopos de carbono natural (y nitrógeno) presentes en las proteínas de un ecosistema. Se utilizaron dos cultivos de bacterias para desarrollar el método de alto rendimiento, que aún tiene que ser probado en una muestra de un lago meromíctico (que tiene capas que no se mezclan). A partir de los trabajos preliminares se ha publicado en la revista Geobiology un artículo sobre la comunidad microbiana y el ciclo del azufre de este lago. La técnica, llamada «identificación de isótopos estables de proteínas» (protein stable isotope fingerprinting (P-SIF), está desarrollada por ahora para isótopos de carbono. Los detalles de este trabajo fueron publicados en la revista con revisión por pares Analytical Chemistry. Los isótopos de nitrógeno demostraron ser más problemáticos, pero el trabajo continúa con el fin de resolver las dificultades técnicas. También está prevista la extracción de proteínas a partir de agua de mar. Además, los investigadores trabajarán en aumentar la cantidad de proteína a introducir en P-SIF para lograr una mayor resolución y analizar muestras del Atlántico Norte tropical recogidas en un crucero. Las muestras fueron recogidas durante una travesía científica entre Guadalupe (Antillas Francesas) y las islas de Cabo Verde (al oeste de África). En sub-muestras se analizó la producción primaria a granel, las tasas de fijación de N2 y la comunidad fijadora de N2 predominante. Estos experimentos se llevaron a cabo junto con mediciones del espesor del polvo y aerosoles, lo que permitió una comparación indirecta de las tasas de fijación de N2 con el aporte de polvo proyectado al Atlántico Norte tropical. La técnica P-SIF desarrollada durante PROTEON será una herramienta valiosa para evaluar el vínculo entre los microorganismos marinos y su función en el ecosistema. Permitirá el estudio de microorganismos hasta entonces desconocidos que podrían ser cruciales para comprender los procesos biogeoquímicos en el medio ambiente y podrían ayudar a evaluar los cambios en el uso del suelo.

Palabras clave

Ecosistema, carbono oceánico, ciclo del nitrógeno, deposición de polvo, meromíctico, ciclo del azufre, PROTEON, proteína, identificación mediante isótopos estables, diazótrofo

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