El océano está absorbiendo rápidamente el dióxido de carbono emitido a la atmósfera por la quema de combustibles fósiles y otras actividades humanas. resultando en aguas más cálidas y ácidas. Según un nuevo estudio, estas condiciones también pueden cambiar el comportamiento de pequeños organismos marinos esenciales para la salud de los océanos.

Los científicos del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty y sus colegas encontraron que los niveles crecientes de dióxido de carbono influyen en la actividad de dos microbios que habitan en el océano, Prochlorococcus y Alteromonas, rompiendo su útil asociación. Tales cambios en las interacciones entre especies pueden afectar la estructura y función general de un ecosistema. El hallazgo es crucial para hacer predicciones más precisas de cómo el cambio climático alterará el océano.

"Este es un gran avance que ayudará a los científicos a hacer un mejor trabajo al modelar el ecosistema oceánico del futuro, "dijo Gwenn Hennon, un científico investigador postdoctoral de Lamont-Doherty y autor principal del artículo, que fue publicado el martes en el Revista ISME .

El estudio se basa en el trabajo de 2015 de Dutkiewicz et al., que concluyó que vastas franjas del océano donde ahora domina Prochlorococcus pueden cambiar drásticamente debido a los altos niveles de dióxido de carbono y la acidificación del océano; El hallazgo de Hennon revela una de las posibles razones.

"Lo sorprendente del estudio de Gwenn es que es la primera vez que podemos mostrar de manera mecánica cómo el dióxido de carbono elevado influye en la relación entre estos microbios, "dijo Sonya Dyhrman, oceanógrafo microbiano de Lamont-Doherty y coautor del artículo de Hennon. "Sabemos que Prochlorococcus necesita bacterias auxiliares o no crece bien, pero ahora podemos ver cómo esta asociación se rompe en las condiciones futuras del océano ".

Prochlorococcus es el organismo fotosintético más pequeño y abundante del planeta:alrededor de un millón de células caben en una cucharadita de agua de mar. Aunque los microbios son minúsculos, tienen un papel enorme en el mantenimiento de la salud y la productividad del océano global. Prochlorococcus forma la base de la red alimentaria marina, Sirviendo como una importante fuente de alimento para organismos unicelulares ligeramente más grandes, que son consumidos por especies en niveles tróficos superiores. El microbio también tiene un papel crucial en el ciclo global del carbono, ayudando a regular el clima de la Tierra atrapando dióxido de carbono, moviéndolo a través de la red alimentaria, y hacia las profundidades del océano.

Prochlorococcus puede prosperar en las condiciones de escasez de nutrientes que se encuentran en las vastas regiones del océano abierto debido a ayudantes microbianos como Alteromonas, que se encarga de algunas actividades que el pequeño Prochlorococcus no puede realizar por sí solo.

Para comprender mejor la asociación entre Prochlorococcus y Alteromonas, Hennon y sus colegas cultivaron los microbios juntos en el laboratorio bajo la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera actual. 400 partes por millón. Descubrieron que los microbios coexistían de la misma manera que lo hacen en el nivel de la superficie del océano. Alteromonas permitió que Prochlorococcus floreciera limpiando el exceso de peróxido de hidrógeno, un "radical libre, "o molécula inestable que causa daño celular. Prochlorococcus carece del gen catalasa, una enzima que destruye la acumulación tóxica de peróxido de hidrógeno, por lo que depende de bacterias como Alteromonas para realizar este servicio.

Luego, los investigadores utilizaron su próspera comunidad microbiana para examinar cómo los organismos interactuarían en un mundo con alto contenido de dióxido de carbono con océanos más ácidos. Cuando Prochlorococcus y Alteromonas se cultivaron por debajo de 800 partes por millón (la cantidad de dióxido de carbono que se esperaba que estuviera en la atmósfera para 2100), Prochlorococcus tenía una mayor tasa de mortalidad y parecía tener más radicales libres. Pero la sorpresa fue cómo se comportó Alteromonas con Prochlorococcus.

"Con niveles más altos de dióxido de carbono, Alteromonas no proporciona el mismo nivel de servicios ecosistémicos. Comienza a tener una relación más antagónica con Prochlorococcus, "Dijo Hennon.

Hennon y sus colegas rastrearon la expresión génica y otras actividades para examinar qué cambió en los microbios cultivados a 800 partes por millón. Descubrieron que Alteromonas rechaza su gen "auxiliar" de catalasa y, al mismo tiempo, enciende un gen que aumenta los radicales libres que lo rodean. Prochlorococcus no puede deshacerse de las toxinas, que ejerce presión sobre las células. Hennon dice que Alteromonas también puede acelerar la desaparición de Prochlorococcus moviéndose hacia los organismos cuando comienzan a morir y consumiendo sus partes que se desintegran.

Dyhrman dijo que es preocupante descubrir que Alteromonas le da la espalda a Prochlorococcus.

"Si ninguna otra bacteria se intensifica y llena lo importante, papel útil de Alteromonas, este cambio en la interacción podría tener un efecto profundo en el crecimiento de Prochlorococcus, abundancia, y actividades en el futuro océano, ", dijo." Cuando se habla de un organismo que domina el océano global, eso es un cambio significativo para el ecosistema ".

Hay una ventaja en la visión del futuro proporcionada por este estudio. A medida que los científicos mejoran su conocimiento de las interacciones entre especies en el mar, estarán mejor equipados para predecir cómo será el océano a finales de siglo.

"Este estudio es realmente una llamada de atención, ", Dijo Hennon." Necesitamos hacer un mejor trabajo al incluir información como esta en modelos para comprender cómo el ciclo global del carbono, ecosistemas oceánicos, y la pesca podría cambiar en el futuro. Si no hacemos este trabajo ahora, seremos sorprendidos en el futuro por estos cambios ecológicos ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de Earth Institute, Universidad de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.