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Revelado el genoma de 500 microorganismos del Ártico, el 80 % desconocidos hasta ahora

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El conocimiento de estos microorganismos es clave para entender y predecir sus respuestas a los cambios ambientales. / ICM-CSIC

Muchas de las especies descritas son exclusivas de las zonas polares, están activas y presentan una distribución restringida en el océano Ártico.

Además, algunas muestran una gran versatilidad metabólica, lo que les permite responder mejor a los cambios ambientales.

 

Un equipo de investigadoras e investigadores liderado por el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC) de Barcelona ha desvelado el genoma de más de 500 microorganismos marinos, de los cuales más del 80 % pertenecen a especies desconocidas hasta ahora.

Los detalles del hallazgo, que demuestra lo limitado que es nuestro conocimiento de estos organismos en una de las zonas más remotas del planeta, el océano Ártico, se recogen en un artículo publicado esta semana en la revista Nature Microbiology.

El conocimiento de estos organismos es clave para entender y predecir sus respuestas a los cambios ambientales, que podrían tener un impacto significativo en la dinámica del clima. Esto tiene implicaciones no solo en las zonas polares, sino también en otras latitudes, ya que los microorganismos marinos son los principales impulsores de los ciclos biogeoquímicos globales.

Los microorganismos marinos son los principales impulsores de los ciclos biogeoquímicos globales

Es un hecho especialmente relevante en el contexto actual de cambio global, ya que las regiones polares son muy sensibles a las variaciones climáticas.

Por ejemplo, en el Ártico, el derretimiento acelerado de los glaciares, el permafrost –la capa de suelo permanentemente congelada– y los cambios en la extensión del grosor del hielo marino provocan cambios ambientales con un fuerte impacto en los ecosistemas y las sociedades locales.

“Para mejorar el conocimiento sobre los impactos del cambio climático en el ecosistema del Ártico se requiere conocer los principales actores microbianos, su dinámica, sus patrones de actividad y su potencial metabólico”, explica la investigadora del ICM-CSIC y autora principal del estudio Silvia G. Acinas, quien subraya que hasta ahora nadie había evaluado con tanto detalle la diversidad microbiana de las regiones oceánicas del Ártico.

El deshielo de los glaciares, del permafrost y del hielo marino provocan cambios ambientales con un fuerte impacto en los ecosistemas y las sociedades locales

Para el desarrollo del trabajo, el equipo investigador analizó muestras de agua de mar recogidas durante la expedición Tara Oceans Polar Circle, el último muestreo de la expedición Tara Oceans (2009-2013), que recorrió varias regiones oceánicas árticas a través de diferentes áreas marinas protegidas durante siete meses.

Marta Royo Llonch, también investigadora del ICM-CSIC y primera autora del estudio, señala que “la posibilidad de reconstruir genomas microbianos a partir del ADN de las comunidades microbianas gracias a unas herramientas de bioinformática y de secuenciación mejoradas, junto a la existencia de protocolos estandarizados de muestreo de plancton, nos ha permitido obtener el conjunto de datos más completo de genomas procariotas no cultivados hasta la fecha.

Lo hemos denominado Catálogo de MAGs (Metagenome Assembled Genomes) del Ártico”.

Microorganismos únicos y versátiles

Otro punto a destacar de la investigación es que sugiere que hay muchas especies que son exclusivas de las zonas polares y presentan una distribución de hábitat restringida en el océano Ártico, especialmente en aguas más profundas.

“Hemos identificado genomas de bacterias y arqueas clave exclusivos de los océanos polares y, específicamente, del Ártico, que son los más activos en términos de expresión génica y, por lo tanto, deben de ejercer un rol importante en los ciclos biogeoquímicos de este ecosistema.

Por este motivo, estos microorganismos deberían servir de base de referencia para la futura monitorización del estado del océano Ártico”, Pablo Sánchez, otro de los autores del trabajo.

Estos microorganismos presentan una gran versatilidad metabólica, lo que les aporta una mayor resiliencia y les permite adaptarse mejor a los cambios ambientales

Entre los cientos de microorganismos descritos en este catálogo, se encuentran aquellos con una gran versatilidad metabólica y que son mixótrofos.

Esto implica que utilizan diferentes fuentes de energía y carbono para funcionar, ya sea como autótrofos –al producir compuestos orgánicos complejos (carbohidratos, grasas y proteínas) a partir del carbono de sustancias simples–, o heterótrofos –los que no pueden producir su propio alimento, sino que se nutren de otras fuentes de carbono orgánico (materia vegetal o animal)–.

Según los autores, estas características pueden dotar a las especies del Ártico de una mayor resiliencia, permitiéndoles responder mejor a los cambios ambientales.

“Los estudios futuros deberían centrarse en el seguimiento de estas especies, ya que algunas de ellas podrían ser más susceptibles a los efectos del cambio climático debido a su distribución restringida, lo que ayudaría a comprender mejor en qué estado de conservación se encuentra el océano Ártico”, concluyen.

Referencia:

Royo-Llonch et al. “Compendium of 530 metagenome-assembled bacterial and archaeal genomes from the polar Arctic Ocean”. Nat Microbiol (2021).

Fuente:
Instituto de Ciencias del Mar del CSIC
Derechos: Creative Commons.

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