En un esfuerzo por revertir el deterioro de la salud de los océanos del mundo, Las Naciones Unidas (ONU) han declarado que 2021 a 2030 será la Década de las Ciencias Oceánicas para el Desarrollo Sostenible. Un requisito clave para la iniciativa científica son los datos sobre las condiciones oceánicas globales existentes. Un importante tesoro de datos ya está disponible gracias a la expedición Tara Oceans, un internacional, emprendimiento interdisciplinario que recaudó 35, 000 muestras de todos los océanos del mundo entre 2009 y 2013. Las muestras fueron recolectadas por investigadores a bordo de una goleta, la Tara, a profundidades que van desde la superficie hasta 1, 000 metros de profundidad.

Dos artículos que se publican el 14 de noviembre en la revista. Celda son los últimos en utilizar muestras y datos recopilados durante la expedición de Tara Oceans para analizar la diversidad en todo el planeta del plancton, organismos microscópicos que se mueven a la deriva en las corrientes oceánicas que son clave para el bienestar de nuestros océanos. Un estudio se centró en la diversidad del plancton en los océanos de la Tierra, mientras que el otro estudio evaluó la expresión génica entre comunidades microbianas como una forma de predecir cómo estas comunidades podrían adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes.

Diversidad del plancton en diferentes latitudes

"Todo en el océano está conectado, lo que significa que tiene el potencial de moverse, "dice Chris Bowler, un científico del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) en el Institut de Biologie de l'Ecole Normale Superieure (IBENS) en París y coautor principal del estudio del plancton. "Esto hace que sea importante reunir todo a escala global. Hacer un análisis profundo también nos permite capturar los organismos raros en la biosfera además de los que son más abundantes".

"Nuestro estudio se centró en el plancton porque es un importante contribuyente a los ecosistemas marinos en términos de biomasa, abundancia, y diversidad, "dice la coautora principal Lucie Zinger de IBENS." Todos los tipos de vida tienen representantes en el plancton:bacterias, arqueas protistas, animales y plantas, así como virus. Pero la gran mayoría de esta diversidad es invisible a simple vista ".

El documento informa que la gran mayoría de los grupos planctónicos, desde virus gigantes hasta animales pequeños, seguir un gradiente de diversidad a lo largo de latitudes, con el nivel más bajo de diversidad más cercano a los polos. "La temperatura del océano es la principal responsable de este patrón, "Zinger señala." Es probable que el calentamiento de los océanos debido al cambio climático conduzca a una 'tropicalización, 'o aumentar, de la diversidad de plancton en aguas templadas y polares. Las consecuencias de esto aún no están claras, pero sabemos que estas áreas geográficas son actualmente muy importantes para diferentes servicios ecosistémicos, incluida la pesca y el secuestro de carbono ".

Un aspecto innovador de este estudio fue que combinó técnicas de imagen y basadas en el ADN para evaluar la diversidad del plancton. "Sabemos mucho sobre cómo procesar información de secuencias de ADN, "Dice Bowler." Pero las imágenes son mucho más complicadas. Observamos muchas morfologías diferentes y diferentes comportamientos de estos organismos. Hay muchos organismos nuevos y nuevos tipos de interacciones entre ellos aún por descubrir ".

Comprensión de la actividad de la vida microbiana en diferentes profundidades y geografías oceánicas

El estudio del transcriptoma combinó datos metagenómicos y metatranscriptómicos, permitiendo al equipo analizar el análisis de qué genes estaban presentes, así como qué genes estaban activados, en comunidades microbianas oceánicas en gradientes de profundidad y latitud. Los estudios anteriores sobre la diversidad de la vida microbiana marina se han centrado principalmente en los genomas. Este fue el primero en analizar los transcriptomas a escala global.

"Observar los transcriptomas es importante para determinar no solo qué microbios están presentes, pero qué están haciendo esos microbios con respecto a actividades como la fotosíntesis y la absorción de nutrientes, "dice el autor principal Shinichi Sunagawa del Instituto de Microbiología y el Instituto Suizo de Bioinformática en ETH Zurich." Uno de nuestros objetivos era saber si las comunidades microbianas se ajustan a las variaciones ambientales y de temperatura con cambios en su composición entre sí o con cambios en los patrones de expresión genética dentro de estas comunidades ".

Los investigadores encontraron que en términos taxonómicos, genómico y composición transcriptómica, Existen distintos límites ecológicos que separan las aguas superficiales de las profundas y las polares de las no polares. Esperaban ver algunos de estos cambios, como diferencias en los niveles de organismos fotosintéticos en relación con la profundidad del agua. Pero algunas otras observaciones fueron bastante inesperadas.

"No esperábamos encontrar patrones biogeográficos para los mecanismos subyacentes de la variación de la composición metatranscriptómica. Específicamente, encontramos diferencias en las comunidades polares dominadas por cambios en la composición del organismo, mientras que en aguas no polares, las diferencias estuvieron dominadas por cambios en la expresión de genes, "Dice Sunagawa. Agrega que su equipo también se sorprendió al encontrar evidencia genómica y transcriptómica de una bacteria fijadora de nitrógeno en las aguas profundas del Ártico.

"Cada gota de agua marina está llena de microbios, que juegan un papel central en muchos procesos relevantes para la vida en la Tierra, ", señala." Comprender los factores ecológicos que determinan la diversidad, composición, y la actividad de estos organismos es esencial para modelar mejor y predecir desviaciones futuras, especialmente a la luz del cambio climático ".

Una limitación de los datos que provienen de la expedición de Tara Oceans es que las muestras se recolectaron durante un período de tiempo relativamente corto. menos de cuatro años. Esto dificulta la observación de tendencias mensurables en los océanos actuales relacionadas con el cambio climático. Los investigadores dicen que se necesitan estudios a más largo plazo para tener en cuenta los cambios en factores como la acidificación, desoxigenación, y contaminación.

Un llamado a la ciencia oceánica frente al cambio climático

Los investigadores examinan las barreras que han impedido los cambios en la política de sostenibilidad de los océanos hasta ahora y sugieren estrategias para superar estos desafíos en una perspectiva que se publicará el 14 de noviembre en la nueva versión Celda Diario de prensa Una tierra .

"Según lo revelado por las publicaciones de la evaluación mundial de la Plataforma Intergubernamental de Política Científica sobre Diversidad Biológica y Servicios de los Ecosistemas y del Informe Especial sobre el Océano y la Criosfera del IPCC, ambos en 2019, ahora existe la urgencia de emprender caminos sostenibles, "dice el autor correspondiente Joachim Claudet del CNRS. Agrega que las principales amenazas para la sostenibilidad del océano son la sobreexplotación de los peces, mariscos, y otros organismos; contaminación terrestre y marina; y cambio de uso de la tierra / mar, incluido el desarrollo costero para infraestructura y acuicultura; y cambio climático.

"Necesitamos ciencia para desarrollar evidencia que pueda informar mejor las políticas para implementar soluciones viables, así como acciones operativas y transformadoras que puedan impactar mejor a las sociedades, de escala local a global, ", dice." Las expediciones de Tara tienen múltiples valores. Nos permiten recolectar naturales locales, químico, y datos físicos in situ a escala oceánica. Estos datos pueden incorporarse tanto a la investigación básica como a la aplicada. Los programas de divulgación de Tara también pueden ser un motor del cambio más necesario en la percepción de que el océano es muy valioso y vulnerable ".