El plancton oceánico son los vagabundos del mundo marino. Son algas, animales, bacterias o protistas que están a merced de la marea y las corrientes. Muchos son microscópicos y ocultos a la vista, apenas observables a simple vista.otros, como las medusas, pueden crecer relativamente grandes.
Hay una cosa acerca de estos bichos a la deriva que ha intrigado a los ecologistas durante décadas: la diversidad entre el plancton oceánico es mucho mayor de lo esperado. En general, en cualquier muestra oceánica dada, hay muchas especies raras de plancton y un pequeño número de especies abundantesInvestigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST han publicado un artículo en Avances científicos que combina modelos matemáticos con metagenómica y ciencias marinas para descubrir por qué este podría ser el caso.
"Durante años, los científicos han estado preguntando por qué hay tantas especies en el océano", dijo la profesora Simone Pigolotti, que dirige la Unidad de Complejidad Biológica de OIST. El profesor Pigolotti explicó que el plancton puede ser transportado a través de grandes distancias por las corrientes, por lo queno parece estar limitado por la dispersión. Esto sugeriría que la preferencia de nicho es el factor que determina la diversidad de especies; en otras palabras, una sola especie superará a todas las demás especies si el medio ambiente les conviene mejor, lo que lleva a comunidades con solo unpocas especies muy abundantes
"Nuestra investigación exploró la teoría de que las corrientes oceánicas promueven la diversidad de especies, no porque ayuden al plancton a dispersarse, sino porque en realidad pueden limitar la dispersión creando barreras", dijo el profesor Pigolotti. "En contraste, cuando observamos muestras de lagos, donde hay poca o ninguna corriente, encontramos especies más abundantes, pero menos especies en total ".
A primera vista, esto puede parecer contrario a la intuición. Pero si bien las corrientes pueden transportar plancton de un área a otra, también evitan que el plancton se cruce al otro lado de la corriente. Por lo tanto, estas corrientes reducen la competencia y fuerzan a cada especiede plancton para coexistir con otras especies, aunque en pequeñas cantidades.
Combinando pruebas de ADN con modelos matemáticos
Durante más de un siglo, los ecologistas han medido la diversidad contando el número de especies, como aves o insectos, en un área. Esto les permitió encontrar las proporciones de especies abundantes versus especies raras. Hoy, la tarea se simplifica a través de ambasmodelado cuantitativo que puede predecir distribuciones de especies y metagenómica; en lugar de solo contar especies, los investigadores pueden recolectar eficientemente todo el ADN en una muestra.
"Simplemente contar la cantidad de especies en una muestra lleva mucho tiempo", dijo el profesor Tom Bourguignon, que dirige la Unidad de Genómica Evolutiva de OIST. "Con los avances en las tecnologías de secuenciación, podemos ejecutar una sola prueba y tener varios miles de secuencias de ADN querepresenta una buena estimación de la diversidad planctónica ".
Para este estudio, los investigadores estaban particularmente interesados en los protistas: organismos planctónicos microscópicos, generalmente unicelulares. El grupo creó un modelo matemático que consideró el papel de las corrientes oceánicas en la determinación de la genealogía de los protistas a través de simulaciones.simplemente simula una comunidad protista a nivel de ADN porque habría una gran cantidad de individuos. Por lo tanto, simularon a los individuos en una muestra dada del océano.
Para averiguar qué tan estrechamente relacionados estaban los individuos, y si eran de la misma especie, los investigadores luego miraron hacia atrás en el tiempo. "Creamos una trayectoria que se remonta cien años atrás", dijo el profesor Pigolotti. "Si dos individuosvino de un antepasado común en la escala de tiempo de nuestra simulación, luego los clasificamos como la misma especie ".
Lo que estaban midiendo específicamente era el número de especies y el número de individuos por especie. El modelo fue simulado con y sin corrientes oceánicas. Como los investigadores habían planteado la hipótesis, mostró que la presencia de corrientes oceánicas causaba un fuerte aumento enel número de especies protistas, pero una disminución en el número de individuos por especie.
Para confirmar los resultados de este modelo, los investigadores analizaron los conjuntos de datos de dos estudios de protistas acuáticos. El primer conjunto de datos era de secuencias de ADN de protistas oceánicos y la segunda, secuencias de ADN de protistas de agua dulce. Descubrieron que, en promedio, oceánicolas muestras contenían especies más raras y especies menos abundantes y, en general, tenían un mayor número de especies, lo que coincidió con las predicciones del modelo.
"Nuestros resultados respaldan la teoría de que las corrientes oceánicas impactan positivamente la diversidad de protistas acuáticos raros al crear estas barreras", dijo el profesor Pigolotti. "El proyecto fue muy interdisciplinario. Al combinar física teórica, ciencia marina y metagenómica, hemosarrojar nueva luz sobre un problema clásico en ecología, que es relevante para la biodiversidad marina "
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