Aproximadamente la mitad del dióxido de carbono atmosférico está fijado por el fitoplancton del océano, principalmente picocianobacterias, a través de un proceso llamado fotosíntesis. Las picocianobacterias son diminutas, Microorganismos unicelulares que son abundantes y ampliamente distribuidos en ambientes marinos y de agua dulce. Una gran parte del carbono biológicamente fijado está formado por picocianobacterias en la superficie del mar y luego transportado a las profundidades del océano. Pero lo que sigue siendo un misterio es cómo la materia orgánica coloreada disuelta que se origina a partir de los detritos de las plantas (ya sea en tierra o en el mar) llega a las profundidades del océano. Un equipo de científicos del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland (UMCES) y de todo el mundo encontró potencialmente una fuente marina viable de este material coloreado.

"Todavía estamos en el comienzo de la comprensión del ciclo del carbono marino, "dijo Michael Gonsior, químico del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland. "Hasta ahora, las fuentes de sustancias químicas específicas en el océano no están bien definidas porque es un sistema tan vasto y complejo. Por lo tanto, cualquier paso hacia adelante para desmontar la complejidad hace que esta sea una contribución valiosa".

En el océano profundo La materia orgánica disuelta muestra una señal de fluorescencia que se parece a la que verías en un río o arroyo. Se le ha llamado tradicionalmente fluorescencia similar a la húmica, asumiendo que proviene de la degradación de árboles y otra materia orgánica terrestre. Muchos científicos han planteado la hipótesis de que este material que se encuentra en las profundidades del océano son los restos de ríos y arroyos de todo el mundo que lo llevan de la tierra al océano. Sin embargo, Cada vez hay más pruebas de que existen fuentes marinas de este material, lo que bien puede explicar la mayor parte de este material coloreado que se encuentra en las profundidades del océano.

Los investigadores de la UMCES, Michael Gonsior y Feng Chen, dieron el primer paso para caracterizar la materia orgánica liberada por las picocianobacterias marinas. "Nuestro plan original era comprender el destino del carbono orgánico liberado por la lisis viral de picocianobacterias", dijo Feng Chen.

Por primera vez, Los investigadores han demostrado que las picocianobacterias cultivadas, Synechococcus y Proclorococo , que se encuentran en el océano abierto liberan componentes fluorescentes que se asemejan mucho a estas señales fluorescentes típicas que se encuentran en entornos oceánicos.

"Los científicos nunca antes miraron de cerca a las picocianobacterias como una fuente de compuestos específicos en el océano, ", dijo Gonsior." Si podemos entender cuáles son las fuentes, podemos inferir mejor lo que está sucediendo en términos de algunos elementos del ciclo del carbono marino ".

Si el calentamiento del océano continúa, se predice que picocianobacterias, que prefieren las altas temperaturas, se volverá más abundante y podría aumentar de un 10 a un 20 por ciento a finales de siglo, dijo Chen. "Estos muchachos son muy importantes, "añadió.

"Dos géneros de picocianobacterias— Synechococus y Proclorocccos —Son los fijadores de carbono más abundantes en el océano ", dijo Chen. Su laboratorio mantiene una colección de cianobacterias marinas y cianovirus. Algunos de estos aislados se utilizaron en este estudio.

"Cuando navegas en el océano azul, muchas picocianbacterias están trabajando allí, "dijo Gonsior." Convierten el dióxido de carbono en carbono orgánico y probablemente sean responsables de parte del color del océano profundo que proviene de la materia orgánica ".

Gonsior y Chen miraron la tensión de Synechococus y tropecé con el descubrimiento. Chen, un biólogo molecular, y Gonsior, un químico, planeó medir el destino de la materia orgánica disuelta examinando la composición molecular utilizando espectrometría de masas de última generación realizada en colaboración con el profesor Philippe Schmitt-Kopplin en el Centro Helmholtz de Salud Ambiental en Munich, Alemania. Muchos compuestos biológicos brillan cuando se excitan con la luz. Gonsior decidió hacer análisis ópticos que midieran la absorbancia y la fluorescencia, del tipo que hace habitualmente con las muestras de agua en su laboratorio.

"Cuando vi las primeras mediciones de fluorescencia de estas muestras, estaba muy claro lo que estaba pasando. Descubrimos que esas picocianobacterias estaban liberando materia orgánica fluorescente, que imita que lo que vemos tanto en el océano profundo, pero también en ríos y arroyos, "dijo Gonsior." Mucha gente había estado buscando fuentes de este material de color amarillo, y hemos identificado una fuente viable de materia orgánica disuelta fluorescente marina que puede explicar las señales observadas en los océanos globales profundos ".

"Para mí, esto es emocionante porque tienes cianobacterias fotosintéticas tan abundantes en el océano, ", dijo Feng Chen." Lo sabemos desde hace mucho tiempo, pero nadie hizo una conexión entre las picocianobacterias y la materia orgánica disuelta fluorescente ", agregó.

El estudio, "Las picocianobacterias y la materia orgánica disuelta fluorescente del océano profundo comparten propiedades ópticas similares" apareció en la edición del 17 de mayo de Comunicaciones de la naturaleza .