En astrofísica
se denomina materia oscura a la
materia que no emite radiación electromagnética y no podemos detectarla, pero
cuya existencia se puede deducir: está ahí fuera pero no la podemos detectar.
Algo parecido ocurre con el mundo microbiano. Los microbios son las formas de
vida más diversas y abundantes del planeta, y pueden ocupar cualquier nicho
metabólico. Hasta hace unos pocos años solo conocíamos los microbios que
podíamos cultivar y crecer en el laboratorio, y algunos incluso verlos al
microscopio. Pero sabemos que existen muchos otros que no somos capaces de
cultivarlos, que están ahí fuera pero no sabemos nada de ellos, o casi nada. La
inmensa mayoría de los microbios que existen en la naturaleza no se han
obtenido en cultivo puro en el laboratorio: son los microorganismos no cultivables. Las técnicas de amplificación,
secuenciación y detección de genomas independientes del cultivo microbiano está
poniendo de manifiesto la existencia de muchos de ellos: la materia oscura del
universo microbiano.

Conforme vamos obteniendo mas datos, el número de especies
de microorganismos va aumentado y ya se estima que puede haber millones de especies distintas. Se
clasifican en al menos 60 líneas o grupos de descendencia (phyla o divisiones) en dos dominios: Bacteria y Archaea. La
mitad de estas divisiones no tienen representantes cultivables. El 88% de todos
los aislamientos microbianos que cultivamos en el laboratorio pertenecen solo a
cuatro grupos: Proteobacteria,
Firmicutes, Actinobacteria y Bacteroidetes.
La inmensa mayoría de la diversidad microbiana por tanto está sin explorar,
sencillamente porque no podemos cultivarlos.

Se ha publicado en Nature un pionero estudio sobre la
detección y análisis de secuencias de genomas de microbios no cultivables. Lo
original de este trabajo ha sido la aplicación de una nueva tecnología que
consiste en la amplificación y secuenciación
del DNA de células individuales (single-cell genomics) obtenidas
directamente de muestras ambientales y sin necesidad de cultivarlas.

Las muestras se han obtenido de nueve hábitats distintos: un
lago en Canadá, una laguna en Grecia, las profundidades del océano Atlántico, la
costa de Hawaii, una mina de oro abandonada en Dakota del Sur o sedimentos de
un manantial de agua caliente en Nevada. A partir de estas muestras, se aislaron
9.600 células individuales de las que extrajeron su DNA, amplificaron el genoma
y lo secuenciaron. Identificaron así 201
genomas distintos de 29 grupos no cultivables ni explorados nunca antes del
árbol de la vida (21 de Bacteria y 8
de Archaea). El análisis de los datos
ha permitido descubrir nuevos rasgos o características microbianas, nuevas capacidades
metabólicas como nuevos factores de iniciación de la transcripción en Archaea o nuevos codones de terminación,
y proponer dos nuevos superphyla en la clasificación de
las bacterias. Además, se han encontrado en el genoma de algunas bacterias genes
que normalmente se encuentran en algunos tipos de hongos mucosos, lo que
sugiere que ha existido una transferencia
lateral de genes entre eucariotas y Archaea,
algo que hasta ahora no se conocía.

Y esto solo es un primer paso, el comienzo de lo que puede
ser una nueva era de la microbiología: nos empezamos a asomar a la materia
oscura del universo microbiano. Apasionante!

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Rinke, C. S., et al. (2013). Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter. Nature, 499 (7459), 431-437 DOI: 10.1038/nature12352.