Sallie W. Chisholm y el secreto mejor guardado

13.noviembre.2018

[por Francisco Rodríguez / @Lilestak]

 

El 1 de febrero de 2013 el entonces presidente de EEUU, Barack Obama, entregaba el galardón científico más importante del país, la Medalla Nacional de Ciencia (en Ciencias Biológicas), a Sallie W. Chisholm.

Ella misma confesó que fue el momento más álgido de su carrera. Pero la lista de premios y reconocimientos a su trabajo es larga y la pueden consultar en la web de su laboratorio: “The Chisholm Lab”. Entre ellos, yo destacaría el premio Ramón Margalef de Ecología, que también recibió en 2013.

El galardón del premio Ramón Margalef (Joyería Capdevila) es muy original. Representa a una microalga: Picarola margalefii (Cros & Estrada, 2004), un cocolitóforo descrito en el Mediterráneo. Fuente: web.gencat.cat

El premio Margalef solo ha recalado en dos mujeres a lo largo de las 13 ediciones celebradas hasta la fecha. Pero esta desproporción entre sexos no es exclusiva de dicho premio. La propia Medalla Nacional de Ciencia de los EEUU, en la modalidad de Ciencias Biológicas, ha sido otorgada 144 veces. Si no me fallan los cálculos, a 118 hombres y 26 mujeres (1963-2014).

Los premios son para quien los merece, por supuesto que sí. Pero esas 26 mujeres representan un ∼18% de galardonadas. La ciencia es un reflejo de la sociedad y de lo que consiguen hombres y mujeres con su esfuerzo. Cualquiera de nosotros sabe que no aportamos el ∼82% de los avances científicos, así que en algo nos estamos equivocando. Hay que corregir este desequilibrio a todos los niveles y no solo en los premios que, al fin y al cabo, son consecuencia última de todo lo demás.

A sus 71 años, Sallie (Penny) Chisholm continúa trabajando como profesora en el MIT en Cambridge (Massachusetts). Sus contribuciones científicas pueden resumirse bajo la siguiente palabra: Prochlorococcus.

Prochlorococcus (MIT9215). Fuente: The Chisholm Lab.

Este organismo, una minúscula cianobacteria aislada en el mar de los Sargazos en 1988 (Chisholm y col. 1988), descrita formalmente en 1992 como Prochlorococcus marinus (Chisholm y col.), revolucionó completamente nuestra idea de las comunidades planctónicas marinas. El propio Ramón Margalef dijo tras su descubrimiento: Això és realment el que ens faltava perquè tot quedi lligat [Esto es realmente lo que nos faltaba para que todo quede ligado; traducción de la glosa de Dolors Plana en la entrega del premio Margalef a Chisholm].

Nadie lo había encontrado porque no disponíamos de las herramientas adecuadas. Prochlorococcus estaba delante de nuestras narices, pero nadie lo alcanzó a ver hasta que a Chisholm se le ocurrió aplicar la citometría de flujo (una técnica utilizada en medicina), al estudio de muestras naturales de fitoplancton.

En 1980, Chisholm ya usaba citometría de flujo para estudiar los cultivos en su laboratorio, pero años después quiso ir más allá y estudiar muestras naturales en un buque oceanográfico.

Sally Penny Chisholm hablando en TED (abril de 2018, Vancouver, Canadá). No se la pierdan, es una charla maravillosa. Autor: Bret Hartman / TED. Fuente: TED Blogs.

Pero había un problema: los equipos de citometría no estaban diseñados para esa aplicación. Así que fue un joven investigador de su grupo, Robert Olson, quien modificó el instrumento. Lo que sucedió después forma parte de la historia de la oceanografía.

El descubrimiento de Prochlorococcus hizo que Chisholm reorganizase su laboratorio para dedicarse en exclusiva a su estudio. Sus trabajos han sido fundamentales para descubrir que Prochlorococcus marinus es el organismo fotosintético más abundante del planeta, su papel crucial en el ecosistema marino y la vida en general de nuestro planeta.

Posee una distribución global, alcanzando 100.000-400.000 células/mL en las zonas oligotróficas de los océanos, aunque disminuye bruscamente por encima de 40-45º de latitud. La propia Sallie Chisholm comenta en su charla TEDThe tiny creature that secretly powers the planet“, que el peso estimado de las poblaciones de Prochlorococcus supera al de la humanidad. Su éxito reside en la existencia de diferentes ecotipos adaptados para explotar las condiciones de luz y nutrientes de toda la capa de agua iluminada del océano, desde la superficie hasta 150-200 metros de profundidad.

Esquema de la distribución vertical de ecotipos de Prochlorococcus de baja y alta luz (LL y HL), así como de sus relaciones filogenéticas. Fuente: Braakman y col. (2017)

Los ecotipos de profundidad son los más primitivos evolutivamente y a partir de ellos surgieron adaptaciones que permitieron a Prochlorococcus extender sus dominios hasta la superficie del mar.

Las nuevas herramientas moleculares y la posibilidad de secuenciar y analizar genomas completos han permitido en los últimos años enriquecer esta interpretación identificando una inmensa reserva genética compartida por el conjunto de Prochlorococcus (80.000 genes) muy superior al número de genes presentes en cada célula (2.000).

Para terminar, comentaré la idea central de uno de los trabajos más recientes de Chisholm junto a sus colegas Braakman y Follows (Braakman y col. 2017). Es una idea bella y simple: la coevolución entre Prochlorococcus y bacterias heterotrófas del grupo SAR11 (Pelagibacterales como Pelagibacter ubique).

Pelagibacterales (SAR11). Fuente: MicrobeWiki.

Ambos estarían involucrados en una relación mutualista: a lo largo de la evolución, Prochlorococcus ha ido aumentando su actividad metabólica y la excreción de carbono al medio. Y de ello se han aprovechado las bacterias SAR11 (los organismos más abundantes del plancton marino), que a su vez reciclan nutrientes y aportarían funciones beneficiosas para Prochlorococcus.

Se trataría de un ejemplo de la hipótesis de La Reina Negra (Morris y col. 2012) según la cual, ciertas poblaciones de un ecosistema ahorran nutrientes esenciales perdiendo funciones que comparten con otros organismos. La estrategia es viable siempre y cuando no desaparezcan esos organismos.

Para entenderlo mejor, según Braakman, Follows y Chisholm, Prochlorococcus y SAR11 funcionarían como los cloroplastos y las mitocondrias de las células vegetales. Pero sin un organismo que los reúna sino viviendo libres en la inmensidad del océano.

 

Referencias

-Braakman y col. Metabolic evolution and the self-organization of ecosystems. PNAS E3091-3100 (2017).

-Chisholm SW y col. A novel free-living prochlorophyte abundant in the oceanic euphotic zone. Nature 334:340–343 (1988).

-Chisholm SW y col. Prochlorococcus marinus nov. gen. nov. sp.: an oxyphototrophic marine prokaryote containing divinyl chlorophyll a and b. Arch. Microbiol. 157:297–300 (1992).

-Cros L & Estrada M. Picarola margalefii, gen. et sp. nov., a new planktonic coccolithophore from NW Mediterranean waters. Scientia Marina 68 (supplement 1): 243-248 (2004).

-Morris JJ y col. The black queen hypothesis: Evolution of dependencies through adaptive gene loss. MBio. 3(2):e00036–e00012 (2012).

 


Sobre el autor

Francisco Rodríguez Hernández es investigador del Centro Oceanográfico de Vigo del IEO y un apasionado de las microalgas y la divulgación. No os perdáis esta y otras historias de Fran en su blog Fitopasión

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