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» » Descubriendo la diversidad en un mundo oceánico invisible

Referencia: News.MIT.edu .
"Uncovering diversity in an invisible ocean world"
por Cassie Martin, 26 de mayo 2015
* * * * *
El plancton es vital para la vida en la Tierra, absorbe el dióxido de carbono, genera casi la mitad del oxígeno que respiramos, descompone los residuos, y es la piedra angular de la cadena alimentaria marina. Ahora, una nueva investigación nos indica que estas criaturas diminutas no sólo son más diversas de lo que se pensaba, sino que están profundamente afectadas por su entorno.

Mezcla de organismos multicelulares, pequeños
animales zooplanctónicas, larvas y células protistas
individuales recogidas en el Océano Pacífico.
Foto: Christian Sardet/CNRS/Tara Expeditions
Tara Oceans, un consorcio internacional de investigadores del MIT y otros sitios han estado explorando los océanos del mundo con la esperanza de aprender más sobre esos pequeños habitantes, ellos publicaron sus resultados iniciales esta semana en un número especial de Science. De 2009 a 2012, la pequeña tripulación navegó en su goleta de 110 pies, recogiendo 35.000 muestras de microbios marinos y virus de 200 ubicaciones a lo largo del mundo, enfrentándose a piratas, fuertes vientos y tormentas de hielo en el camino. Pero el esfuerzo valió la pena. Entre los hallazgos se hallan millones de nuevos genes, miles de nuevos virus, nuevas interacciones microbianas, y el impacto de la temperatura del océano en la diversidad de especies.

Los investigadores identificaron 40 millones de genes en la capa superior del océano, la mayoría de las cuales son nuevos para la ciencia. En comparación, el microbioma intestinal humano sólo tiene 10 millones de genes. Además, los investigadores identificaron más de 5.000 virus, de los cuales sólo el 39 eran conocidos con anterioridad.

Debajo de la superficie del océano, los virus, el plancton y tantos otros microbios luchan entre sí por la supervivencia. Estas interacciones, encontraron los autores del estudio, la gran mayoría son de naturaleza parasitaria, pero vitales para el mantenimiento de la diversidad, ya que impiden que una especie de domine el medio ambiente. La expedición también reveló que la diversidad de especies está configurada por la temperatura del océano, la cual va en aumento. La nueva gran cantidad de datos debe permitir a los investigadores para construir modelos predictivos que muestran cómo las comunidades microbianas va a cambiar en un mundo de calentamiento y sus impactos resultantes sobre la producción de oxígeno, la absorción de dióxido de carbono, y la dinámica de los ecosistemas.

"El hallazgo de que la temperatura da forma a las especies presentes, por ejemplo, es especialmente relevante en el contexto del cambio climático, aunque hasta cierto punto esto es sólo un comienzo", señala Chris Bowler, biólogo del Centro Nacional de Investigaciones Científicas. "Los recursos que hemos generado nos permitirán ahondar con más profundidad y, finalmente, empezar a entender realmente el funcionamiento de este mundo invisible."

Mick Follows, oceanógrafo del MIT, y co-autor de uno de los estudios hicieron precisamente eso, proporcionar una nueva comprensión de cómo la física y la química del océano afectan a la diversidad microbiana. Los remolinos anillados son remolinos que transportan las aguas del Océano Índico al Atlántico Sur, llevando con ellos las poblaciones enteras de plancton. Como las corrientes viajan desde el Océano Índico y alrededor de la punta de Sudáfrica, barriendo el plancton en su camino, los grandes remolinos (o anillos) conforman, mezclan y enfrían a estos autoestopistas microscópicos. Sólo una fracción de las especies sobrevive al viaje. Es más, el ambiente tan único que existe dentro de los anillos, caracterizado por un ciclo complejo de nitrógeno, puede actuar como filtro.

"La oceanografía controla la comunicación de los diferentes organismos a través del canal," apunta Follows. "Nuestra contribución ha sido ayudar a desenredar el complejo ciclo del nitrógeno dentro de los anillos".

Los miembros de la tripulación de la expedición Tara recogieron muestras de algunos de estos anillos y examinaron cómo los marcadores biológicos del agua cambian con el tiempo. Descubrieron un gran aumento en los niveles de nitrito en los anillos más pequeños, pero no tenía la menor idea de su causa. Ahí es donde Follows y sus colegas, Oliver Jahn y Chris Hill, centraron su labor.

Usando el General Circulation Model del MIT, descubrieron que la combinación de energía proporcionada por las tormentas y un gradiente débil de temperatura en el agua, contribuían a una fuerte mezcla en los anillos, lo que ponía en marcha un ciclo de nitrógeno único. La mezcla fuerte saca a relucir el nitrato y otros nutrientes, y ello desata una explosión de poblaciones de plancton. La fiesta del plancton va convirtiendo el nitrato en amonio, que luego es devorado por otros microbios y convertido en nitrito.

"La nitrificación es un proceso de importancia mundial", observa Follows. "Lo que sucede en un anillo no es necesariamente una cantidad de significancia mundial, pero es tan exagerado que podemos interpretarlo como uno de los factores ambientales que impulsan la mismo."

Otro de los co-autores examinaron la abundancia de genes relacionados con el ciclo del nitrógeno de los anillos, que reveló un conjunto muy complejo de interacciones. "Eso es algo que me sorprendió", dijo. "Todo un conjunto de genes que se han regulado para todo tipo de procesos del ciclo de nitrógeno. No es una calle de sentido único. Hay un complejo de mejoramiento del ciclo del nitrógeno local, lo cual llevará algún tiempo desentrañar completamente."

La investigación de Follows es una pequeña parte de un esfuerzo mayor para entender las complejidades de este ecosistema. Los cinco estudios publicados esta semana presentaron los principales puntos de vista de solamente 579 de las 35.000 muestras. Los miembros del equipo de investigación, de más de 200 personas, compuesto por expertos de 18 instituciones, continúan analizando la montaña de datos, que ahora está disponible al público.

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