Las bacterias marinas que viven en las oscuras profundidades del océano desempeñan un papel importante y recientemente descubierto en el ciclo global del carbono. según un nuevo estudio publicado en Ciencias .

El "océano oscuro", todo lo que se encuentra por debajo de los 200 metros, constituye el 90 por ciento del océano. Se sabe muy poco sobre la vida microscópica en este ámbito y su papel fundamental en la transformación del dióxido de carbono en material celular. proteínas, carbohidratos y lípidos. Este material orgánico recién producido puede luego ser consumido por otros organismos marinos mejorando la productividad del océano.

La mayor parte del carbono del océano oscuro se captura en la zona mesopelágica, que se encuentra entre 200 y 1000 metros por debajo de la superficie del océano. Las identidades de los microorganismos que realizan este proceso y las fuentes de energía involucradas siguen siendo un gran misterio. Al analizar los genomas encontrados en muestras de agua de mar de esta zona, Los científicos del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas ahora han identificado algunos de los contribuyentes más importantes:las bacterias oxidantes de nitritos.

"Sabíamos que estas bacterias estaban ahí e involucradas en el ciclo global del carbono, pero su papel es mucho más grande de lo que los científicos pensaban anteriormente, "dijo Maria Pachiadaki, científico postdoctoral en Bigelow Laboratory.

Estas bacterias obtienen su energía de la oxidación de compuestos nitrogenados. Representan menos del 5 por ciento de las células microbianas en el océano oscuro, lo que anteriormente llevó a los científicos a subestimar en gran medida su contribución. Este estudio revela que a pesar de su abundancia relativamente baja, Las bacterias oxidantes de nitritos capturan anualmente más de 1,1 gigatoneladas de dióxido de carbono en la zona mesopelágica. Esto es comparable a estimaciones anteriores del carbono total capturado en todo el océano oscuro.

El equipo analizó la composición de las comunidades mesopelágicas microbianas basándose en información genética en muestras de agua de mar de 40 lugares en todo el mundo. Luego utilizaron herramientas de genómica de células individuales para secuenciar completamente células individuales y examinar su biología en función de sus planos genéticos.

"Antes de las técnicas de genómica, el océano oscuro era una caja negra, porque los microorganismos de este entorno se niegan a crecer en los laboratorios de investigación, "dijo Ramunas Stepanauskas, un científico investigador senior en Bigelow Laboratory y director del Single Cell Genomics Center. "Ahora, utilizando herramientas contemporáneas que fueron desarrolladas por nuestro grupo, podemos abrir esta caja negra y entender quién vive allí, Que estan haciendo ellos, y cómo lo están haciendo ".

La investigación detrás de esto Ciencias El artículo comenzó con un esfuerzo por identificar nuevos grupos de organismos microscópicos en la zona mesopelágica. Según Pachiadaki, la explicación previamente aceptada para la captura de carbono en el océano oscuro no parecía correcta bajo una inspección minuciosa. Arqueas un grupo de microorganismos mucho más abundante en el océano oscuro, se le había atribuido el mérito de realizar la mayor parte del trabajo, pero las matemáticas simplemente no cuadran. El equipo se propuso descubrir los organismos no identificados que eran los verdaderos campeones de la captura de dióxido de carbono en el vasto océano oscuro.

El equipo analizó casi 3, 500 genomas de bacterias y arqueas. Cuando no encontraron ningún otro organismo que tuviera las vías metabólicas para capturar carbono y que ocurriera en abundancia suficiente, comenzaron a observar más de cerca las bacterias oxidantes de nitritos.

Aproximadamente 100 de los genomas analizados se identificaron como bacterias oxidantes de nitritos, y el equipo seleccionó y secuenció completamente la información genética de 30 organismos representativos.

"Si no tuviéramos los datos genómicos, probablemente nunca hubiéramos pensado en investigar el impacto de estas bacterias en el ciclo del carbono, "Dijo Pachiadaki.

Durante el transcurso del proyecto, Las técnicas genómicas de vanguardia continuaron evolucionando rápidamente, y el Centro de Genómica Unicelular del Laboratorio Bigelow agregaron tecnología avanzada que permitió a los investigadores estimar los diámetros de las células. Repentinamente, los científicos pudieron ver que las bacterias oxidantes de nitritos eran mucho más grandes que las abundantes arqueas que antes se pensaba que eran responsables de la mayor parte de la captura de carbono en el océano oscuro.

"Es posible que solo representen el 5 por ciento de la población, pero las células de las bacterias oxidantes de nitritos son 50 veces más grandes, "Dijo Pachiadaki.

Para verificar su hipótesis, el equipo diseñó una serie de experimentos con colaboradores de la Universidad de Viena. El grupo de investigación del profesor Gerhard Herndl tomó muestras de agua de mar de la zona mesopelágica en varios lugares del Atlántico norte y agregó dióxido de carbono que había sido marcado con una etiqueta radiactiva. Esto les permitió determinar la cantidad absorbida por cada grupo de microorganismos, que confirmó el papel dominante de las bacterias oxidantes de nitritos en la captura de carbono.

"Estos resultados arrojan nueva luz sobre el vínculo entre los ciclos del nitrógeno y el carbono en el interior del océano, Herndl dijo. "Demostramos experimentalmente el papel principal de los oxidantes de nitrito en la captura de dióxido de carbono en el océano oscuro e iluminamos un grupo de microbios que aún no ha recibido la atención adecuada por su impacto en el ciclo del carbono oceánico".