News | 16 Novembre 2021

L'ICM revela el genoma de més de 500 microorganismes de l'oceà Àrtic, el 80% desconeguts fins ara

Share

Els detalls de la investigació, liderada per l'Institut de Ciències del Mar (ICM) de Barcelona en col·laboració amb els altres membres del consorci Tara Oceans, es recullen en un article publicat aquesta setmana a la revista Nature Microbiology.

Els microorganismes marins són els principals impulsors dels cicles biogeoquímics globals / Obra 3D original de SHOOK Studio. Copyright 2021 de SHOOK Studio. Publicada amb permís dels autors.
Els microorganismes marins són els principals impulsors dels cicles biogeoquímics globals / Obra 3D original de SHOOK Studio. Copyright 2021 de SHOOK Studio. Publicada amb permís dels autors.

Un equip d'investigadores i investigadors liderat per l'Institut de Ciències del Mar (ICM) de Barcelona ha revelat el genoma de més de 500 microorganismes marins, més del 80% dels quals pertanyen a espècies desconegudes fins ara. Els detalls de la troballa, que demostra com és de limitat el nostre coneixement sobre aquests organismes en una de les zones més remotes del planeta, l'oceà Àrtic, es recullen en un article publicat aquesta setmana a la revista Nature Microbiology.

El coneixement d'aquests organismes és clau per entendre i predir les seves respostes als canvis ambientals, que podrien tenir un impacte significatiu en la dinàmica del clima, no només a les zones polars, sinó també a altres latituds, ja que els microorganismes marins són els principals impulsors dels cicles biogeoquímics globals.

Això és especialment rellevant en el context actual de canvi global, ja que les regions polars són molt sensibles a les variacions climàtiques. Per exemple, a l'Àrtic, la fosa accelerada de les glaceres, el permagel –la capa de sòl permanentment congelada- i els canvis en l'extensió del gruix del gel marí provoquen canvis ambientals amb un fort impacte sobre els ecosistemes i les societats locals.

"Per a millorar el coneixement sobre els impactes del canvi climàtic a l'ecosistema de l'Àrtic es requereix conèixer els principals actors microbians, la dinàmica, els patrons d'activitat i el potencial metabòlic", explica la investigadora de l'ICM i autora principal de l'estudi Silvia G. Acinas, que subratlla que fins ara ningú no havia avaluat amb tant detall la diversitat microbiana de les regions oceàniques de l'Àrtic.

Per a la realització del treball, l'equip investigador va analitzar mostres d'aigua de mar recollides durant l'expedició Tara Oceans Polar Circle, el darrer mostreig de l'expedició Tara Oceans (2009-2013), que va recórrer diverses regions oceàniques àrtiques a través de diferents àrees marines protegides durant set mesos.

Marta Royo Llonch, també investigadora de l'ICM i primera autora de l'estudi, assenyala que "la possibilitat de reconstruir genomes microbians a partir de l’ADN de les comunitats microbianes gràcies a eines de bioinformàtica i de seqüenciació millorades, juntament amb l’existència de protocols estandarditzats de mostreig de plàncton, ens ha permès obtenir el conjunt de dades més complet de genomes procariotes no cultivats fins ara. L’hem anomenat Catàleg de MAGs (Metagenome Assembled Genomes) de l'Àrtic".

Microorganismes únics i versàtils

Un altre punt a destacar de la investigació és que suggereix que hi ha moltes espècies que són exclusives de les zones polars i presenten una distribució d'hàbitat restringida a l'oceà Àrtic, especialment en aigües més profundes.

"Hem identificat genomes de bacteris i arqueus clau, exclusius dels oceans polars i, específicament, de l'Àrtic, que són els més actius en termes d'expressió gènica i, per tant, deuen exercir un paper important en els cicles biogeoquímics d’aquest ecosistema. Per això, aquests microorganismes haurien de servir de base de referència per al futur monitoratge de l'estat de l'oceà Àrtic", afirma l'investigador de l'ICM Pablo Sánchez, un altre dels autors del treball.

Entre els centenars de microorganismes descrits en aquest catàleg, es troben aquells amb una gran versatilitat metabòlica i que són mixòtrofs, és a dir, utilitzen diferents fonts d'energia i carboni per funcionar, sigui com a autòtrofs o heteròtrofs. Segons els autors, aquestes característiques poden dotar els microorganismes de l'Àrtic d'una resiliència més gran, permetent-los respondre millor als canvis ambientals.

Per això, conclouen els autors, “els estudis futurs haurien de centrar-se en el seguiment d'aquestes espècies, ja que algunes podrien ser més susceptibles als efectes del canvi climàtic a causa de la seva distribució restringida, la qual cosa que ajudaria a comprendre millor en quin estat de conservació es troba l'oceà Àrtic”.

A part de l'ICM, el Centre Nacional de Biotecnologia (CNB-CSIC, Carlos Pedrós-Alió) i altres centres de França (Genoscope, ENS, CEA, CNRS, Université Paris Saclay, Sorbonne Université, Université de Nantes, University of Western Brittany), Alemanya (EMBL, MDC Berlin, University of Würzburg, Bremen University), Itàlia (SZN), Bèlgica (KU Leuven, VUB), Suïssa (ETH Zürich), Estats Units (University of Maine, Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, The Ohio State University), Canadà (Université Laval, Quebec) i Japó (Kyoto University), tots ells pertanyents al consorci Tara Oceans, també han participat en l'estudi gràcies al suport de la Tara Ocean Foundation.