Una vez habitaron el lecho marino y han sido enterrados constantemente:los microorganismos en los sedimentos subterráneos en el fondo del Mar Arábigo revelan detalles de las fluctuaciones en el clima y las condiciones ambientales durante los últimos 52 años. 000 años.

Los sedimentos debajo del fondo del mar albergan comunidades microbianas que sobreviven allí a pesar de la falta de luz y oxígeno. Muchos de los microbios pertenecen a géneros que alguna vez vivieron directamente en el lecho marino, y fueron enterrados progresivamente por la acumulación de sedimentos. Pero sus vías metabólicas se han adaptado a las condiciones cambiantes. Sin embargo, estas células ahora crecen y se dividen muy lentamente, y, en consecuencia, están sometidos a una selección débil. Profesor William Orsi del Departamento de Ciencias de la Tierra y Ambientales de LMU, en colaboración con un equipo internacional de investigadores, ahora ha examinado más de cerca la vida microbiana en los núcleos sedimentarios del Mar Arábigo. La investigación revela que los metabolismos de un subconjunto de estos microorganismos reflejan la historia del clima en esta región. Los nuevos hallazgos, que aparecen en la revista online Informes científicos de la naturaleza , También sugieren cómo las comunidades microbianas en los océanos pueden reaccionar al calentamiento global.

El Mar Arábigo alberga la Zona Mínima de Oxígeno más grande del mundo, en el que los niveles de oxígeno disuelto son extremadamente bajos. Como resultado, la tasa de oxidación de la materia orgánica en la OMZ se reduce drásticamente. Asombrosamente, sin embargo, El carbono orgánico se enriquece solo en capas sedimentarias específicas, que están separados por estratos intermedios que contienen muy poco material orgánico. Estudios anteriores habían demostrado que esta distribución se correlaciona con oscilaciones repetidas, y en términos geológicos muy rápidas, en la temperatura del agua:el agua caliente contiene menos oxígeno disuelto, lo que permite que se acumulen niveles más altos de sustancias orgánicas en los sedimentos. En efecto, Los sedimentos que contienen grandes concentraciones de materia orgánica se depositaron en períodos en los que la temperatura media del agua aumentó unos 5 ° C en el espacio de unas pocas décadas.

Para explorar los efectos de estas oscilaciones de temperatura en las comunidades microbianas dentro de estos sedimentos, los investigadores recuperaron un núcleo de 13 m que cubre los últimos 52, 000 años de deposición, y analizó el ADN presente en diferentes secciones del núcleo. "Esta pantalla nos permitió caracterizar la composición de la secuencia del ADN a diferentes niveles en los sedimentos y fecharlos con una precisión de 100 años, "Orsi explica. Los datos de la secuencia, a su vez, proporcionan información sobre las capacidades metabólicas de los microorganismos enterrados en los sedimentos. El análisis reveló que las actividades metabólicas del 10 al 15% de los grupos bacterianos representados en su muestra central reflejan las condiciones climáticas que prevalecen en el tiempo en que se depositaron los sedimentos. Este subconjunto consta principalmente de los denominados grupos desnitrificantes y oxidantes del azufre. Los desnitrificadores obtienen su energía metabólica de la conversión de nitratos en gas nitrógeno molecular y óxidos nítricos. "Independientemente de la profundidad y el nivel de nitrato, los desnitrificantes entre nuestros grupos indicadores se encuentran principalmente en sedimentos ricos en material orgánico, y por lo tanto fueron depositados durante los períodos más cálidos. Al parecer obtienen la mayor parte de su energía de las reacciones de fermentación, "Orsi explica." Obviamente eran bastante sensibles a las fluctuaciones de temperatura, ya que están ausentes de los sedimentos que contienen cantidades reducidas de carbono orgánico. Entonces esto nos dice por primera vez, que las rápidas oscilaciones climáticas influyen claramente en la diversidad de bacterias desnitrificantes ".

Los resultados también permiten a los investigadores inferir cómo es probable que los microorganismos marinos reaccionen a cambios futuros en el clima. Durante los últimos 50 años, los niveles de oxígeno disuelto en los océanos han mostrado una tendencia a la baja. Las bacterias desnitrificantes en las ZOM han estado agotando el nitrógeno del ecosistema y convirtiéndolo en óxido nitroso (N2O), un gas de efecto invernadero, que contribuye al calentamiento global. "Nuestros datos demuestran que, a medida que cae el nivel de oxígeno en el agua, lo que indica una tendencia al calentamiento, aumenta la prevalencia relativa de desnitrificantes. Es más, su composición de especies ha cambiado completamente desde la última Edad de Hielo, "Dice Orsi. Esto podría contribuir potencialmente a un mecanismo de retroalimentación climática". Él y sus colegas ahora planean extender sus estudios a otras regiones de los océanos para probar la solidez de sus datos del Mar Arábigo.