La ficosfera es una región mucosa a microescala rica en materia orgánica que rodea una célula de fitoplancton . Esta área tiene un alto contenido de nutrientes debido a los desechos extracelulares de la célula de fitoplancton y se ha sugerido que las bacterias habitan esta área para alimentarse de estos nutrientes. Este ambiente rico en nutrientes crea un microbioma y una red alimentaria diversa para microbios como bacterias y protistas . [1] También se ha sugerido que los ensamblajes bacterianos dentro de la ficosfera son específicos de cada especie y pueden variar dependiendo de diferentes factores ambientales . [2]
En términos de comparación, se ha sugerido que la ficosfera en el fitoplancton es análoga a la rizosfera en las plantas , que es la zona de la raíz importante para el reciclaje de nutrientes. Tanto las raíces de las plantas como el fitoplancton exudan sustancias químicas que alteran drásticamente su entorno inmediato, incluso alterando los niveles de pH y oxígeno. En términos de construcción de la comunidad, la quimiotaxis se utiliza en ambos entornos para propagar el reclutamiento de microbios. En la rizosfera, la quimiotaxis es utilizada por el huésped (la planta) para mediar la motilidad del suelo que permite la colonización microbiana. En la ficosfera, la liberación de exudados químicos específicos por parte del fitoplancton provoca una respuesta de los simbiontes bacterianos que exhiben señalización de quimiotaxis, lo que permite el reclutamiento de microbios y la posterior colonización. Las interfaces también tienen algunos microbios, sustancias químicas y metabolitos similares involucrados en las interacciones huésped-simbionte. Esto incluye microbios como Rhizobium, que en las ficoesferas de las algas verdes resultó ser el microbio más importante en comparación con otros miembros abundantes de la comunidad. Sustancias químicas como el dimetilsuloniopropionato (DMSP) y el 2,3-dihidroxipropano-1-sulfonato (DHPS) y metabolitos como azúcares y aminoácidos están implicados en los mecanismos de acción de ambos microbiomas.
Las interacciones a microescala entre el fitoplancton y las bacterias son complejas. Las interacciones fitoplancton-bacterias tienen el potencial de ser de parasitismo , competencia o mutualismo .
Las interacciones entre el fitoplancton y las bacterias en la ficosfera podrían ser potencialmente importantes en regiones del océano con bajos nutrientes y un ejemplo de mutualismo. En los ecosistemas marinos con bajos nutrientes (es decir, regiones oligotróficas de los océanos), podría ser potencialmente beneficioso para el fitoplancton tener bacterias remineralizadoras en la ficosfera para el reciclaje de nutrientes . Se ha sugerido que, si bien la actividad bacteriana puede ser baja, la diversidad taxonómica y nutricional es alta. [3] Esto posiblemente puede sugerir que las especies de fitoplancton pueden depender de una variedad diversa de interacciones bacterianas para los nutrientes reciclados en estas regiones oligotróficas y las bacterias dependen de la materia orgánica que rodea la ficosfera como fuente de alimento.
Sin embargo, las interacciones entre bacterias y fitoplancton en la ficosfera podrían ser parasitarias . En las mismas regiones oligotróficas del océano con bajos niveles de nutrientes, el fitoplancton que sufre estrés nutricional puede no ser capaz de producir esta capa protectora de moco o sus antibióticos asociados . Las bacterias , que también sufren estrés alimentario, podrían matar al fitoplancton y usarlo como sustrato alimentario. [4]
Además, las bacterias metabolizan la materia orgánica mediante la respiración aeróbica , lo que agota el oxígeno del agua y puede reducir el pH de la columna de agua. Si se produce suficiente materia orgánica , las bacterias podrían dañar potencialmente al fitoplancton haciendo que el agua se vuelva más ácida (véase también eutrofización ).
En realidad, la diversidad bacteriana real de la ficosfera es extremadamente diversa y depende de factores ambientales, como la turbulencia en el agua (para que las bacterias puedan adherirse a la mucosidad o a la célula del fitoplancton) o las concentraciones de nutrientes. Además, las bacterias tienden a estar altamente especializadas cuando se asocian con esta región. No obstante, a continuación se presentan algunos ejemplos de géneros de bacterias asociados con la ficosfera.
5. Seymour, Justin R., et al. “Acercamiento a la ficosfera: la interfaz ecológica para las relaciones fitoplancton-bacterias”. Nature Microbiology, vol. 2, núm. 7, 2017, págs. 1–13, doi:10.1038/nmicrobiol.2017.65.
6. Kim, B.-H., Ramanan, R., Cho, D.-H., Oh, H.-M. y Kim, H.-S. (2014). Función de Rhizobium, una bacteria promotora del crecimiento de las plantas, en la mejora de la biomasa de algas mediante interacción mutualista. Biomass and Bioenergy, 69, 95–105. doi: 10.1016/j.biombioe.2014.07.015
7. Geng, H., y Belas, R. (2010). Mecanismos moleculares que subyacen a las simbiosis entre roseobacter y fitoplancton. Current Opinion in Biotechnology, 21(3), 332–338. doi: 10.1016/j.copbio.2010.03.013 8. Ramanan, R., Kang, Z., Kim, B.-H., Cho, D.-H., Jin, L., Oh, H.-M. y Kim, H.-S. (2015). La diversidad bacteriana de la ficosfera en las algas verdes revela una aparente similitud entre hábitats. Algal Research, 8, 140–144. doi: 10.1016/j.algal.2015.02.003
9. Scharf, BE, Hynes, MF y Alexandre, GM (2016). Sistemas de señalización de quimiotaxis en asociaciones modelo entre plantas y bacterias beneficiosas. Plant Molecular Biology, 90(6), 549–559. doi: 10.1007/s11103-016-0432-4