Cientos de especies de microorganismos árticos desconocidas hasta ahora

Una investigación desvela el genoma de más de 500 especies de microorganismos árticos marinos, de las cuales más del 80% son especies que hasta ahora eran desconocidas. El hallazgo demuestra lo limitado que es nuestro conocimiento de estos organismos en el océano Ártico, una de las zonas más remotas del planeta.

La investigación la ha liderado el Instituto de Ciencias del Mar (ICM) de Barcelona en colaboración con los otros miembros del consorcio Tara Oceans.

El conocimiento de estos microorganismos árticos marinos es fundamental para entender y predecir sus respuestas a los cambios ambientales, que podrían tener un impacto significativo en la dinámica del clima, 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.

Esto es 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 del 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 y coautora del estudio Silvia G. Acinas, que subraya que hasta ahora nadie había evaluado con tanto detalle la diversidad microbiana de las regiones oceánicas del Ártico.

El Ártico es una región de la Tierra con mucho por descubrir. Estudios como el del ICM y misiones de inspección como la Operación IceBridge de la NASA, durante una de cuyas campañas se tomó esta foto, son de gran ayuda para avanzar en el conocimiento de esta zona de nuestro planeta. (Imagen: Michael Studinger / Operation IceBridge)

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 y coautora 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».

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», afirma el investigador del ICM Pablo Sánchez, otro de los autores del trabajo.

Entre los cientos de microorganismos descritos en este catálogo, se encuentran aquellos con una gran versatilidad metabólica y que son mixótrofos, es decir, utilizan diferentes fuentes de energía y carbono para funcionar, ya sea como autótrofos o heterótrofos. Según los autores, estas características pueden dotar a los microorganismos del Ártico de una mayor resiliencia, permitiéndoles ello responder mejor a los cambios ambientales.

Por ello, concluyen los autores, “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”.

Además del ICM, han participado en el estudio el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC, Carlos Pedrós-Alió) de España y otros centros de Francia (Genoscope, ENS, CEA, CNRS, Université Paris Saclay, Sorbonne Université, Université de Nantes, University of Western Brittany), Alemania (EMBL, MDC Berlin, University of Würzburg, Bremen University), Italia (SZN), Bélgica (KU Leuven, VUB), Suiza (ETH Zürich), Estados Unidos (University of Maine, Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, The Ohio State University), Canadá (Université Laval, Quebec) y Japón (Kyoto University), todos ellos pertenecientes al consorcio Tara Oceans.

El estudio se titula “Compendium of 530 metagenome-assembled bacterial and archaeal genomes from the polar Arctic Ocean”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Microbiology. (Fuente: ICM)