Una de las nuevas especies de diatomeas, Epithemia pelagica, vista bajo un microscopio electrónico de barrido.
Dos nuevas e inusuales especies de diatomeas, planctón marino, han sido descubiertas en aguas de Hawai. Estos organismos consiguen fijar nitrógeno en las aguas pobres en nutrientes del océano abierto.
Las diatomeas, con sus paredes celulares de patrones intrincados hechas de sílice vítreo, son algunos de los fitoplancton más conocidos y carismáticos. Les va mejor en condiciones ricas en nutrientes. En las aguas del océano abierto, pobres en nutrientes, alrededor de Hawái, las diatomeas luchan por adquirir suficiente nitrógeno para crecer.
Para solucionar este problema, algunas diatomeas han establecido relaciones simbióticas con cianobacterias fijadoras de nitrógeno. Estas cianobacterias endosimbióticas especiales pueden tomar gas nitrógeno disuelto, que es abundante en el agua de mar pero no accesible para las diatomeas, y convertirlo en amoníaco, una forma de nitrógeno que las diatomeas pueden usar fácilmente, pero que por lo demás es extremadamente escaso en el océano abierto. Al albergar las cianobacterias dentro de sus invernaderos, las diatomeas tienen sus propios generadores de nitrógeno personales. Se convierten en un sistema autofertilizante.
"Los oceanógrafos han sabido acerca de estas simbiosis de diatomeas y cianobacterias en aguas alrededor de Hawái durante muchos años", dijo en un comunicado Christopher Schvarcz, investigador de la Universidad de Hawai en Manoa (UHM) y autor principal del estudio, "pero las especies que descubrimos son algo bastante diferente".
Los ejemplos más conocidos de este tipo de simbiosis son muy fáciles de detectar bajo el microscopio, porque los huéspedes de diatomeas son grandes células "céntricas" con simetría radial, y los endosimbiontes de cianobacterias que viven dentro de ellos forman cadenas de células que emiten un color amarillo anaranjado brillante. brillo fluorescente cuando se ilumina con luz azul.
Las nuevas especies de diatomeas aisladas por Schvarcz son más pequeñas y pertenecen a un linaje diferente con una forma alargada o "pennada" con simetría bilateral. Sus simbiontes también son más pequeños, unicelulares y no brillan bajo la luz fluorescente porque no contienen clorofila, lo que los hace casi invisibles dentro de la diatomea. Esto probablemente explica por qué pasaron desapercibidos durante tanto tiempo. Schvarcz descubrió la nueva especie agregando muestras de agua de mar a un medio de cultivo pobre en nitrógeno en el laboratorio, luego examinó cuidadosamente los cultivos bajo un microscopio durante un período de semanas y meses para ver qué tipo de fitoplancton crecería.
"Los resultados fueron una sorpresa", dijo Grieg Steward, profesor de la UHM que trabajó con Schvarcz en el proyecto. "Las nuevas diatomeas están relacionadas con especies que se encuentran en agua dulce. No teníamos idea de que encontraríamos a sus primos prosperando en mar abierto".
Otra sorpresa llegó cuando el equipo midió los patrones diarios de fijación de nitrógeno de los cultivos. Las especies que habían sido estudiadas previamente tienden a concentrar su actividad de fijación de nitrógeno durante el día o la noche, pero no en ambos.
"Con estas nuevas especies, encontramos un patrón híbrido inusual", dijo Sam Wilson, investigador que dirigió el esfuerzo para medir las tasas de fijación de nitrógeno de los cultivos utilizando equipos hechos a la medida. "Estas células fijan el nitrógeno comenzando en la oscuridad alrededor de la medianoche y continúan durante toda la mañana, la tarde y hasta el anochecer. Luego toman un descanso de seis horas alrededor de la puesta del sol. Todavía no sabemos por qué hacen esto, pero encontrar este patrón extraño es emocionante, porque significa que estamos a punto de aprender algo nuevo sobre un proceso antiguo".