Biodiversidad microbiana de los ecosistemas marinos en la Isla Cayo Serrana durante la Expedición Seaflower 2016 - Proyecto Colombia BIO

La biota marina juega un rol fundamental a nivel sistémico de los ambientes marinos, ya que regula el equilibrio entre los factores bióticos y abióticos y cumplen servicios de alimentación, protección costera, recreación, entre otros, para las comunidades humanas que se sustentan de estos recursos. Los microorganismos marinos, en particular, son fundamentales para el funcionamiento y salud de estos ecosistemas y de la macrobiota, debido a que contribuyen de manera integral a los flujos, procesos y ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno y azufre, y representan el 90% de la biomasa de los océanos. Se estima que pueden existir 1.2 x 1029 microorganismos en hábitats acuáticos y hasta 3.5 x 1030 en la sub-­‐ superficie oceánica; además, el número de virus en el océano se estima en órdenes de magnitud mayores a 1030. Por tanto, por su alta abundancia y diversidad, los microorganismos marinos representan un recurso biológico de gran importancia, cuyas fluctuaciones puede generar un impacto significativo en todo el sistema.
En los ambientes marinos, los microorganismos se encuentran libres en la columna de agua o crecen adheridos a una variedad de sustratos inertes y vivos, incluyendo las superficies de muchos invertebrados, vertebrados y plantas, con quienes establecen asociaciones simbióticas que varían desde mutualismo, a comensalismo, competencia y antagonismo. Existen evidencias de que la composición de las comunidades microbianas asociadas a la macrobiota es diferente a la existente en el ambiente marino alrededor, debido a condiciones microambientales específicas en las superficies de los organismos, que soportan la proliferación de ensambles de comunidades microbianas con características particulares. Además, también se han reportado diferencias entre las comunidades microbianas asociadas a cada grupo taxonómico (corales, esponjas, algas, etc.), que conllevan una alta diversidad de interacciones simbióticas en el ambiente marino.
Cerca del 99% de los microorganismos no son cultivables en laboratorio, por lo cual en años pasados gran parte de la riqueza de microorganismos en ambientes marinos había pasado desapercibida [6]. No obstante, los avances recientes en biología molecular y tecnologías de secuenciación de alto rendimiento han permitido el desarrollo de estudios en ecología molecular, metagenómica [7], [8] y modelamiento ecológico, que han señalado que los microorganismos constituyen el grupo más filogenéticamente y funcionalmente diverso, siendo determinantes en la biodiversidad funcional de los ecosistemas y afectando la salud y funcionamiento de los organismos hospederos. Este gran recurso genético contiene, además, una gran diversidad metabólica que representa un potencial virtualmente inexplorado para la bioprospección de productos naturales con beneficios y propiedades diversas, tales como antibacterianas, antifúngicas, antiviral, anticancer y antibiofilm, entre otras.
Uno de los grandes desafíos para el estudio de la biodiversidad microbiana en los ambientes marinos es la falta de información sobre la estructura y ecología microbiana marina, que constituyen una línea base para evaluar y cuantificar los cambios observados en la biodiversidad de estos ecosistemas como respuesta a presiones antrópicas y ambientales [3]. En este contexto, este estudio busca contribuir al conocimiento y cuantificación de la biodiversidad microbiana de la Reserva de la Biosfera Seaflower para promover la valoración de los recursos marinos y costeros de la región, su preservación y aprovechamiento sostenible. Se empleará un análisis metagenómico para determinar la diversidad y funcionalidad metabólica de las comunidades microbianas asociadas a organismos en los ecosistemas marinos de la Reserva de la Biosfera Seaflower, con el fin de generar conocimiento valioso para caracterizar y cuantificar estas comunidades e identificar el potencial de bioprospección presente en este recurso. Además, las comunidades microbianas caracterizadas podrán servir como bioindicadores para monitoreo del estado de salud y estabilidad funcional de los organismos y el ecosistema marino, de tal manera que se pueda evaluar la influencia de las actividades antropogénicas y el cambio climático sobre los ecosistemas marinos, detectar desequilibrios funcionales en el ecosistema marino causados por variaciones en la composición y abundancia de la microbiota y dirigir la toma de decisiones para solucionar problemas ambientales.
Durante la expedición llevada a cabo en agosto de 2016 se tomaron muestras de 15 hospederos de los cuales se extrajo 479 registros de la biodiversidad microbiana.