La Universidad de East Anglia (UEA) lidera un proyecto internacional pionero para secuenciar el ADN de microbios marinos en el Océano Ártico.

Los datos resultantes se utilizarán para desarrollar modelos para predecir cómo el calentamiento global impacta la diversidad y la actividad de los microbios, como los virus, bacterias microalgas y hongos, alterando así los procesos del ecosistema, incluido el control del ciclo de nutrientes clave, captura y almacenamiento de carbono, y dinámica de la cadena alimentaria.

La ecología microbiana marina es un componente clave del ecosistema ártico. A medida que el Ártico está experimentando cambios drásticos debido al calentamiento global, todos los ecosistemas se verán afectados con consecuencias desconocidas para las formas de vida sensibles.

Los microbios marinos del Ártico y sus adaptaciones únicas están lejos de entenderse debido a los desafíos logísticos de acceso, y muestreo y experimentación en condiciones polares extremas.

Apoyado por y aprovechando la experiencia del Joint Genome Institute (JGI) en los Estados Unidos, El proyecto tiene como objetivo abordar esto mediante el muestreo de hielo marino y aguas subterráneas de forma semanal durante 12 meses como parte de una expedición innovadora. Esto implica que el rompehielos RV Polarstern se congela en el hielo marino del Ártico y se desplaza a la deriva por la parte superior del Océano Ártico durante el próximo año.

El programa del Observatorio multidisciplinario a la deriva para el estudio del clima ártico (MOSAiC) está analizando de cerca el Ártico como epicentro del calentamiento global para obtener conocimientos fundamentales que son clave para una mejor comprensión del cambio climático global. Cientos de científicos llevarán a cabo una variedad de actividades marinas, atmosférico, investigación relacionada con el hielo marino.

Thomas Mock, profesor de microbiología marina en la Facultad de Ciencias Ambientales de la UEA, lidera el proyecto de secuenciación de metagenomas y metatranscriptomas, que proporcionará la mayor cantidad de secuencias de un ecosistema polar. Involucra a investigadores de cinco países, incluidos colegas del Instituto Alfred-Wegener de Investigación Polar y Marina en Alemania, que forman parte del equipo de liderazgo de MOSAiC.

El profesor Mock dijo:"El Océano Ártico es uno de los entornos menos explorados de la Tierra. En consecuencia, nuestro conocimiento sobre la diversidad de especies árticas, su biología básica, y la adaptación y la evolución es muy limitada, especialmente para microbios. Para predecir su respuesta a cambios futuros, necesitamos comprender cómo su funcionalidad se ve afectada por la variabilidad ambiental, incluido el calentamiento global.

"Este proyecto nos dará una visión sin precedentes durante un año completo de las comunidades microbianas en un área que no ha sido muestreada hasta ahora, proporcionando un recurso de datos valioso para una comunidad global de investigadores.

"Es una oportunidad para obtener nuevos conocimientos sobre el funcionamiento del Ártico de manera más amplia y para ayudarnos a comprender la trayectoria ecológica general de esta región. También esperamos descubrir muchos microbios novedosos que han desarrollado la capacidad de prosperar en este entorno desafiante".

Nigel Mouncey, Director de JGI, dijo:"Este proyecto es otro en la cartera de JGI de topografía de entornos poco explorados para enriquecer a la comunidad científica con nuevos descubrimientos fundamentales.

"El JGI y nuestra comunidad de usuarios han reconocido desde hace mucho tiempo la utilidad de los microbios para servir como los proverbiales 'canarios en la mina de carbón':barómetros para proporcionar una alerta temprana sobre los cambios en nuestro medio ambiente.

"Este proyecto se basa en colaboraciones anteriores con el laboratorio del profesor Mock, incluida la investigación sobre la genómica evolutiva de la diatomea adaptada al frío, Fragilariopsis cylindrus en la Antártida. Proyectos como estos representan recursos de datos enriquecedores para la comunidad de investigación mundial ".

Los tres entornos principales que se muestrearán son el hielo marino, agua bajo el hielo, y estanques de deshielo a medida que se desarrollan en la temporada de verano. Durante el período de 12 meses, Se espera que el rango general de temperatura esté entre -30 ° C y + 5 ° C. Las condiciones de luz serán muy variables desde la oscuridad total en invierno hasta las 24 horas de luz en verano.

Concentraciones de nutrientes, gases relevantes para el clima, y las sustancias orgánicas pueden ser muy variables en el Océano Ártico, desde indetectable hasta casi el 100% de saturación dentro de bolsas de hielo marino encerradas.

Como resultado, a diferencia de muchos otros ecosistemas, el Océano Ártico se caracteriza por una variabilidad ambiental significativa, potencialmente impulsando comunidades microbianas diversas y complejas.

Las futuras convocatorias de recursos del DOE Joint Genome Institute se pueden encontrar en https://jgi.doe.gov/user-programs/