Un equipo de investigadores marinos financiado por la National Science Foundation NSF ha descubierto un conflicto de tres vías que se desata a nivel microscópico en las frías aguas de la Antártida por los recursos naturales como las vitaminas y el hierro.
La competencia tiene implicaciones importantes para comprender el funcionamiento fundamental de las redes alimentarias de importancia mundial del Océano Austral, hogar de criaturas antárticas tan emblemáticas como pingüinos, focas y orcas.
En la base de esa red alimentaria se encuentra el fitoplancton, organismos unicelulares que sobreviven convirtiendo la luz solar en fuentes de alimentos como azúcares y carbohidratos. Los oceanógrafos han reconocido por mucho tiempo que la fertilización con hierro en el Océano Austral impulsará las floraciones de fitoplancton.
Según Andrew Allen, autor principal del artículo, la nueva investigación indica que grupos particulares de bacterias, quizás cultivadas específicamente por el fitoplancton, también son importantes para regular la magnitud de las floraciones de fitoplancton. Las bacterias también ayudan a mantener el fitoplancton al suministrarellos con vitamina B12.
Allen está afiliado conjuntamente con la Institución Scripps de Oceanografía SIO en la Universidad de California, San Diego, y el Instituto J. Craig Venter JCVI con sede en Maryland.
Los nuevos hallazgos, que fueron apoyados en parte por un premio de la División de Programas Polares en la Dirección de Geociencias de NSF, así como por la Fundación Gordon y Betty Moore, también pueden ser clave para comprender cómo el ecosistema polar ampliamente productivo podría responder acambio futuro causado por el calentamiento de los océanos.
La investigación fue publicada esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
El fitoplancton y las bacterias forman la base de la red alimentaria marina. El Océano Antártico que rodea la Antártida alberga poblaciones masivas de fitoplancton, y los científicos han considerado durante mucho tiempo que su crecimiento está controlado principalmente por la disponibilidad de hierro y luz.
"A través de una combinación de experimentos de campo y secuenciación, hemos obtenido una nueva visión de las interacciones microbianas que sustentan un ecosistema altamente productivo", dijo Allen.
La nueva investigación también puede hacer que los biólogos examinen supuestos de larga data sobre el equilibrio ecológico de las comunidades microbianas en el Océano Austral.
"Creo que este estudio también ilustra la sensibilidad reveladora del fitoplancton y las bacterias marinas a adiciones muy pequeñas de micronutrientes escasos en escalas de tiempo muy cortas", dijo Erin Bertrand, ex investigadora de JCVI y SIOy el becario postdoctoral de la División de Programas Polares, que ahora es profesor asistente en la Universidad Dalhousie en Halifax, Nueva Escocia.
Bertrand, el autor principal del estudio agregó que "esto sugiere que estos ecosistemas marinos están naturalmente preparados para responder rápidamente a los cambios en la disponibilidad de estos nutrientes. Es probable que estos estados de auge y caída de los recursos sean comunes, quizás críticos,característica de este entorno remoto ".
Con esta nueva comprensión de la naturaleza de las interacciones entre microorganismos en el océano polar y el cuidadoso equilibrio de los comportamientos competitivos y cooperativos que existen en este ecosistema clave, señaló Allen, los investigadores pueden trabajar para predecir cómo estas relaciones podrían cambiar en el futuro.
Los hallazgos del equipo se basan en investigaciones respaldadas por el Programa Antártico de los Estados Unidos en y alrededor de la Estación McMurdo, la estación de investigación más grande durante todo el año en la Antártida. NSF administra el Programa Antártico de los Estados Unidos.
Volando a bordo de helicópteros con base en McMurdo, el equipo de investigación se aventuró al borde del hielo marino con el sonido de McMurdo, donde recolectaron cuidadosamente muestras de agua de la superficie iluminada por el sol y las devolvieron al Centro de Ciencia e Ingeniería Albert P. en McMurdo,para realizar experimentos
Los investigadores aprendieron que aunque el agua parecía estar repleta de un tipo particular de fitoplancton, llamado diatomeas, las diatomeas estaban desnutridas.
A diferencia de la mayoría de las regiones del océano global que no contienen suficiente nitrógeno o fósforo para el crecimiento sostenido de fitoplancton, las diatomeas en las aguas remotas de McMurdo Sound se estaban muriendo de hambre por la falta de hierro y la deficiencia de vitamina B12.
"Al igual que los humanos, el fitoplancton requiere vitaminas, incluida la vitamina B12, para sobrevivir", dijo Bertrand.
Agregó: "Hemos demostrado que el fitoplancton en McMurdo Sound adquiere este recurso precioso de un grupo muy específico de bacterias. Estas bacterias, a su vez, parecen depender directamente del fitoplancton para suministrarles alimentos y energía".
Los resultados del estudio, sin embargo, sugieren que aquí es donde se pone desordenado.
Un grupo diferente de bacterias, que también depende del fitoplancton para obtener alimentos y energía, parece competir con las diatomeas por la vitamina preciosa, y los tres grupos de microbios compiten por el hierro, que, debido a la extrema lejanía del surOcean, es un recurso escaso y consecuentemente invaluable.
El resultado, dijeron los investigadores, es una nueva imagen de un sistema precariamente equilibrado, lleno de drama microbiano sobre la competencia por la supervivencia.
El equipo confirmó además que una gran parte del suministro de B12 en el Océano Austral parece ser producida por un grupo particular de bacterias pertenecientes a Oceanospirllaceae. Este aspecto de este estudio fue facilitado por la colaboración con investigadores de la Universidad de Rhode IslandURI y el Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts, que han estado realizando estudios sobre bacterias en y alrededor del mar de Amundsen, otra región del Océano Austral.
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Materiales proporcionado por Fundación Nacional de Ciencias . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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