En un esfuerzo por revertir la disminución de la salud de los océanos del mundo, las Naciones Unidas ONU han declarado 2021 a 2030 como la Década de la Ciencia del Océano para el Desarrollo Sostenible. Un requisito clave para la iniciativa científica son los datos existentescondiciones oceánicas globales. Ya está disponible un importante tesoro de datos gracias a la expedición Tara Oceans, una empresa internacional e interdisciplinaria que recolectó 35,000 muestras de todos los océanos del mundo entre 2009 y 2013. Las muestras fueron recolectadas por investigadores a bordo de una goleta, la Tara, a profundidades que van desde la superficie hasta 1,000 metros de profundidad.
Dos artículos publicados el 14 de noviembre en la revista Celda son los últimos en utilizar muestras y datos recopilados durante la expedición de los océanos de Tara para analizar la diversidad en todo el planeta del plancton, organismos microscópicos que derivan en las corrientes oceánicas que son clave para el bienestar de nuestros océanos. Un estudio se centró endiversidad de plancton en los océanos de la Tierra, mientras que el otro estudio evaluó la expresión génica entre las comunidades microbianas como una forma de predecir cómo estas comunidades podrían adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes.
Diversidad de plancton en diferentes latitudes
"Todo en el océano está conectado, lo que significa que tiene el potencial de moverse", dice Chris Bowler, científico del Centro Nacional de Investigación Científica CNRS del Institut de Biologie de l'Ecole Normale Superieure IBENS enParis y un coautor principal del estudio de plancton: "Esto hace que sea importante reunir todo a escala global. Hacer un análisis profundo también nos permite capturar los organismos raros en la biosfera además de los que son más abundantes".
"Nuestro estudio se centró en el plancton porque es uno de los principales contribuyentes a los ecosistemas marinos en términos de biomasa, abundancia y diversidad", dice la coautora principal Lucie Zinger de IBENS. "Todos los tipos de vida tienen representantes en el plancton - bacterias, arqueas, protistas, animales y plantas, así como virus. Pero la gran mayoría de esta diversidad es invisible a simple vista ".
El documento informa que la gran mayoría de los grupos planctónicos, desde virus gigantes hasta animales pequeños, siguen un gradiente de diversidad a lo largo de las latitudes, con el nivel más bajo de diversidad más cercano a los polos. "La temperatura del océano es la principal responsable de este patrón".Zinger señala: "Es probable que el calentamiento del océano debido al cambio climático conduzca a una 'tropicalización' o aumento de la diversidad de plancton en aguas templadas y polares. Las consecuencias de esto aún no están claras, pero sabemos que estas áreas geográficas son actualmente muy importantespara diferentes servicios del ecosistema, incluidas la pesca y el secuestro de carbono "
Un aspecto innovador de este estudio fue que combinó técnicas basadas en imágenes y ADN para evaluar la diversidad de plancton. "Sabemos mucho sobre cómo procesar la información de las secuencias de ADN", dice Bowler. "Pero las imágenes son mucho más complicadas".Observamos muchas morfologías diferentes y comportamientos diferentes de estos organismos. Hay muchos organismos nuevos y nuevos tipos de interacciones entre ellos aún por descubrir ".
Comprender la actividad de la vida microbiana a diferentes profundidades oceánicas y geografías
El estudio de transcriptoma combinó datos metagenómicos y metatranscriptómicos, lo que permitió al equipo analizar el análisis de qué genes estaban presentes y qué genes estaban activados en comunidades microbianas oceánicas en gradientes de profundidad y latitud. Estudios previos sobre la diversidad deLa vida microbiana marina se ha centrado principalmente en los genomas. Este fue el primero en analizar los transcriptomos a escala global.
"Observar los transcriptomos es importante para determinar no solo qué microbios están presentes, sino qué están haciendo esos microbios en relación con actividades como la fotosíntesis y la absorción de nutrientes", dice el autor principal Shinichi Sunagawa del Instituto de Microbiología y el Instituto Suizo de Bioinformáticaen ETH Zurich. "Uno de nuestros objetivos era saber si las comunidades microbianas se ajustan a las variaciones ambientales y de temperatura con cambios en su composición entre sí o con cambios en los patrones de expresión génica dentro de estas comunidades".
Los investigadores encontraron que, en términos de composición taxonómica, genómica y transcriptómica, existen límites ecológicos distintos que separan tanto las aguas superficiales de las profundas como las polares de las regiones no polares. Esperaban ver algunos de estos cambios, como las diferencias en elniveles de organismos fotosintéticos en relación con la profundidad del agua. Pero algunas otras observaciones fueron bastante inesperadas.
"No esperábamos encontrar patrones biogeográficos para los mecanismos subyacentes de la variación de la composición metatranscriptómica. Específicamente, encontramos que las diferencias en las comunidades polares estaban dominadas por cambios en la composición del organismo, mientras que en las aguas no polares, las diferencias estaban dominadas por los cambios en laexpresión de genes ", dice Sunagawa. Agrega que su equipo también se sorprendió al encontrar evidencia genómica y transcriptómica de una bacteria fijadora de nitrógeno en aguas árticas profundas.
observa que "cada gota de agua marina está llena de microbios, que desempeñan un papel central en muchos procesos relevantes para la vida en la Tierra", es esencial comprender los factores ecológicos que determinan la diversidad, composición y actividad de estos organismospara modelar y predecir mejor las desviaciones futuras, especialmente a la luz del cambio climático ".
Una limitación de los datos provenientes de la expedición de los océanos de Tara es que las muestras fueron recolectadas durante un período de tiempo relativamente corto, menos de cuatro años. Esto hace que sea difícil observar tendencias mensurables en los océanos actuales relacionadas con el cambio climático.Los investigadores dicen que se necesitan estudios a más largo plazo para dar cuenta de los cambios en factores como la acidificación, la desoxigenación y la contaminación.
Un llamado a la ciencia del océano frente al cambio climático
Los investigadores examinan las barreras que han impedido los cambios en la política de sostenibilidad del océano hasta el momento y sugieren estrategias para superar estos desafíos en una Perspectiva que se publicará el 14 de noviembre en el nuevo Celda Diario de prensa una tierra .
"Como lo revelaron los lanzamientos de la evaluación global de la Plataforma Intergubernamental de Ciencia-Política sobre Biodiversidad y Servicios de los Ecosistemas y del Informe Especial sobre el Océano y la Criosfera del IPCC, ambos en 2019, ahora existe la urgencia de participar en vías sostenibles", dice el autor correspondiente Joachim Claudet del CNRS. Agrega que las principales amenazas para la sostenibilidad del océano son la sobreexplotación de peces, mariscos y otros organismos; la contaminación de la tierra y el mar; y el cambio de uso de la tierra / el mar, incluyendo la costadesarrollo de infraestructura y acuicultura, y cambio climático.
"Necesitamos ciencia para desarrollar evidencia que pueda informar mejor las políticas para implementar soluciones viables, así como acciones operativas y transformadoras que puedan impactar mejor a las sociedades, desde escalas locales a globales", dice. "Las expediciones de Tara tienen múltiples valores.Nos permiten recopilar datos locales in situ naturales, químicos y físicos a escala oceánica. Estos datos pueden alimentar tanto la investigación básica como la aplicada. Los programas de divulgación de Tara también pueden ser el motor del cambio más necesario en la percepción de que el océano estáambos altamente valiosos y vulnerables "
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