La notable capacidad de los animales migratorios para navegar y recordar rutas puede atribuirse a una sensibilidad no solo a los campos magnéticos de la Tierra, sino quizás a una interacción con bacterias magnéticas que viven dentro de ellos.

La relación entre estas bacterias magnéticas y los animales en los que residen aún no se comprende completamente, pero el profesor asistente del Departamento de Biología de la Universidad de Florida Central (UCF), Robert Fitak, compiló recientemente una base de datos de ADN animal que alberga cientos de millones de secuencias que muestran la presencia de varios tipos de bacterias magnéticas para usarla como herramienta en su búsqueda de más conocimiento.

La base de datos señala un avance en su investigación y se basa en hipótesis y análisis previos publicados en 2020 en colaboración con colegas del Reino Unido e Israel. En 2021, Fitak continuó revisando bases de datos para categorizar qué animales pueden albergar bacterias magnéticas y si existen patrones prevalentes.

El primer estudio que hicimos fue revisar conjuntos de datos existentes y resumir dónde encontramos estas bacterias en diferentes animales, dice. Buscamos en unos 50,000 estudios científicos previos. Ahora, hemos ampliado eso para estudiar una base de datos mundial de información genética y hemos podido resumir dónde se encuentran estas bacterias basándonos en billones de secuencias genéticas.

La base de datos se publicó a principios de este año en Data in Brief, y toma información del Archivo de Lectura de Secuencias disponible públicamente del Centro Nacional para la Información Biotecnológica.

Fitak se centró en organizar secuencias de ADN originarias de diversas especies animales que coinciden con bacterias magnéticas conocidas para ayudar a él y otros investigadores a enfocar sus esfuerzos en el examen de los roles ambientales y ecológicos de las bacterias magnéticas o identificar posibles animales huéspedes.

Fitak y sus colegas están utilizando los datos refinados para identificar organismos huéspedes potenciales para las bacterias magnéticas y proporcionar un mayor contexto para examinar los roles que pueden desempeñar en los animales, como en la navegación.En última instancia, si entendemos mejor cómo navegan los animales, será útil para conservar especies en peligro o protegidas, dice Fitak. Si sabemos a dónde van a moverse y cómo, puede ayudarnos a tomar decisiones de gestión más precisas.

Está interesado en ver si las bacterias magnéticas residen en regiones dentro de un animal para que puedan detectarlas, como partes del sistema nervioso. Fitak cree que podrían servir como una ayuda de navegación para los animales o proporcionar un impulso adicional para criaturas como las aves o tortugas marinas que ya utilizan el campo magnético de la Tierra para navegar largas distancias. Es casi como una brújula microbiana y estamos estudiando cómo podría funcionar, dice Fitak. Creemos que los animales ya utilizan el campo magnético de la Tierra como una brújula.

También dice que otro beneficio potencial es que los científicos podrían estudiar cómo los animales detectan los campos magnéticos y posiblemente imitar cómo se utilizan en una variedad de aplicaciones como la administración de medicamentos. Sin embargo, no hay evidencia concluyente de que estos animales estén utilizando las bacterias magnéticas para navegar o no, dice Fitak.

El gran resumen que tenemos hasta ahora de nuestra investigación es que aún no sabemos si estas bacterias están detectando los campos magnéticos para el animal, pero tenemos evidencia de que están viviendo en estos animales, dice. Pero lo que hemos aprendido es que podemos usar etiquetas genéticas que son firmas para bacterias que hacen imanes, y hemos identificado estas firmas genéticas de estas bacterias dentro de varios animales, incluidos los humanos.

Este tipo de bacterias a menudo viven en sedimentos o lodos donde no hay mucho oxígeno, dice Fitak. Ensamblan “cadenas” microscópicas y magnetizadas de hierro para ayudar en su movimiento, dice. No está claro cómo los organismos terminan con estas bacterias dentro de ellos, pero se teoriza que quizás a través de la absorción o el consumo, dice Fitak.

Hasta la fecha, nuestros resultados a través de proyectos muestran que estas bacterias magnéticas parecen ser un componente regular de los microbiomas de muchas especies, dice. Esperamos que nuestro trabajo futuro muestre si se recolectan incidentalmente del ambiente, si son un componente funcional de la detección magnética para un animal huésped, o por alguna otra razón desconocida.

Fitak y su equipo de investigadores estudiantes se centran en examinar muestras de tortugas marinas verdes y caguamas para estudiar más a fondo las bacterias magnéticas. Las tortugas marinas son un modelo de navegación animal, dice. Hemos estado probando nuestras hipótesis en tortugas marinas ya que viajan a lugares muy específicos con mucha precisión.

Centrarse en las tortugas marinas fue un paso natural ya que se sabe que poseen bacterias magnéticas y dependen del campo magnético de la Tierra para migrar, dice Fitak. El Grupo de Investigación de Tortugas Marinas de UCF también ha sido fundamental para obtener muestras de tortugas, dice.

Julianna Martin, una estudiante de doctorado que trabaja con Fitak, ha ayudado a analizar y recolectar las casi 150 muestras de tortugas marinas. Trabajo en el laboratorio para extraer el ADN de las muestras y usar la genómica para identificar qué bacterias están en las muestras y cuáles son las que producen imanes que estamos buscando, dice. No podría recolectar las muestras sin la ayuda del Grupo de Investigación de Tortugas Marinas de UCF. Ha sido un esfuerzo de equipo.

Martin y los científicos del Grupo de Investigación de Tortugas Marinas de UCF recolectan suavemente muestras de lágrimas con hisopos suaves de hembras anidantes, que entran en un estado casi de trance cuando ponen huevos, y juveniles en la laguna del río Indian. Las tortugas producen grandes lágrimas viscosas cuando están en tierra para mantener sus ojos húmedos, y recolectarlas toma alrededor de 30 segundos, dice Martin. Comenzamos con los conductos lagrimales porque están asociados con los nervios que potencialmente están relacionados con el sentido magnético de los animales, dice. Tiene sentido biológicamente buscar allí y es fácil recolectar lágrimas de tortugas marinas.

Martin dice que está satisfecha con su progreso hasta ahora, pero espera que su impulso impulse su investigación hacia conclusiones más definitivas. Esta investigación ha sido realmente emocionante, dice. Nadie había estado buscándolas específicamente en tortugas marinas. Estoy interesada en saber de dónde vinieron y qué especies de bacterias productoras de imanes tiene cada especie de tortuga marina. Falta mucho, pero por ahora estamos trabajando en describir, ‘¿están allí?’ y ‘¿de dónde vienen?’

El potencial de compartir el descubrimiento único de bacterias magnéticas que ayudan a los animales en la navegación es realmente asombroso, dice Fitak. Lo emocionante ha sido poder decirle a la gente que existen bacterias en este mundo que hacen imanes, dice. La gente se queda asombrada, y sería increíble si los animales realmente estuvieran usando estas bacterias magnéticas para navegar. Fitak anima a los investigadores interesados en estudiar las bacterias magnéticas a explorar los datos que ha compilado.


FUENTES

University of Central Florida

Robert R. Fitak, The magneto-microbiome: A dataset of the metagenomic distribution of magnetotactic bacteria, Data in Brief, vol.53 (2024). DOI: 10.1016/j.dib.2024.110073


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