Inventario della vita microbica del Pacifico

Gli scienziati hanno fatto un inventario della vita microbica nella regione oceanica più remota del mondo, la Gyre del Pacifico Meridionale.

Il South Pacific Gyre è un deserto oceanico. Tuttavia, a causa delle sue enormi dimensioni, gli abitanti microbici del Gyre del Pacifico meridionale contribuiscono in modo significativo ai cicli biogeochimici globali. In un'inchiesta senza precedenti, gli scienziati dell'Istituto Max Planck per la microbiologia marina a Brema, in Germania, hanno ora realizzato un inventario completo della comunità microbica del Gyre del Pacifico meridionale. Questo progetto è stato attuato grazie lo sviluppo di un nuovo strumento che consente l'analisi a bordo degli abitanti più piccoli dell'oceano.

Nel centro del Pacifico meridionale l'irraggiamento solare è pericolosamente alto: raggiunge un indice UV etichettato come “estremo”. Non ci sono particelle di polvere o afflussi dalla terra e, di conseguenza, queste acque hanno concentrazioni di nutrienti estremamente basse e quindi sono definite “ultra-oligotrofiche”. Il fitoplancton contenente clorofilla (alghe minute) si trova solo a profondità superiori a cento metri, rendendo le acque superficiali del Pacifico meridionale le più chiare al mondo. A causa della sua lontananza e delle sue enormi dimensioni, la guglia del Pacifico meridionale copre 37 milioni di km2 (per confronto, gli Stati Uniti coprono meno di 10 milioni di km2), ma è anche una delle regioni meno studiate del nostro pianeta.

Nonostante la sua lontananza, sia le misure satellitari che quelle in situ (1) indicano che i microrganismi viventi nelle acque del South Pacific Gyre (SPG) contribuiscono in modo significativo ai cicli biogeochimici globali. Pertanto, gli scienziati di Brema erano interessati a scoprire quali microbi vivono e sono attivi in questo deserto oceanico. Durante una crociera di ricerca, durata sei settimane, sulla nave di ricerca tedesca FS Sonne, organizzata e guidata dall'Istituto Max Planck per la microbiologia marina, Greta Reintjes, (2) Bernhard Fuchs (3) e Tim Ferdelman (4) hanno raccolto centinaia di campioni lungo un percorso di 7000 chilometri attraverso la Guglia del Pacifico meridionale, dal Cile alla Nuova Zelanda. Gli scienziati hanno campionato la comunità microbica a 15 stazioni in acque profonde da 20 a oltre 5000 metri, cioè dalla superficie fino al fondale marino.

Numeri di cellule basse e distribuzioni impreviste

Il dottor Bernhard Fuchs riferisce: “con nostra sorpresa, abbiamo trovato circa un terzo in meno di cellule nelle acque superficiali del Pacifico meridionale rispetto alle rotte oceaniche nell'Atlantico. Probabilmente era il numero di cellule più basso mai misurato nelle acque superficiali oceaniche. Le specie di microbi erano per lo più familiari. Abbiamo trovato gruppi microbici simili nel South Pacific Gyre (SPG) come in altre regioni oceaniche povere di nutrienti, come Prochlorococcus, SAR11, SAR86 e SAR116. Ma c'era anche AEGEAN-169, un organismo che in precedenza era stato segnalato solo in acque più profonde.”

La dottoressa Greta Reintjes e i suoi colleghi hanno scoperto un pronunciato valore di distribuzione verticale di microrganismi nel SPG.

Ella spiega: “con la profondità la composizione della comunità, che era direttamente collegata alla disponibilità di luce, è cambiata fortemente. Sorprendentemente, l'organismo fotosintetico dominante, Prochlorococcus, era presente in numeri piuttosto bassi nelle acque più elevate e più frequenti a 100-150 metri di profondità. Tuttavia, AEGEAN-169, era particolarmente numeroso nelle acque di superficie del vortice centrale. Questo indica un potenziale adattamento alle acque ultraoligotrofiche e all'elevata irradiazione solare. È sicuramente qualcosa su cui indagheremo ulteriormente. AEGEAN-169 era sempre stato segnalato solo in acque profonde a circa 500 metri. È probabile che ci siano più specie ecologiche all'interno di questo gruppo e condurremo ulteriori studi metagenomici per esaminare la loro importanza nelle acque più oligotrofiche del South Pacific Gyre (SPG).”

Pietra miliare metodologica

L'attuale ricerca è stata possibile solo grazie a un nuovo metodo che ha permesso agli scienziati di analizzare i campioni subito dopo la raccolta.

Greta Reintjes aggiunge: “Abbiamo sviluppato una nuova procedura di analisi a bordo che fornisce informazioni sull'identità batterica solo 35 ore dopo il campionamento. Di solito, queste analisi impiegano molti mesi, raccolgono i campioni, li portano in laboratorio e li analizzano li. Questa procedura combina il sequenziamento di nuova generazione con l'ibridazione, in situ, fluorescente e l'enumerazione cellulare automatizzata. Il risultato dei nostri sviluppi metodologici è un sistema facilmente applicabile per un'analisi della comunità microbica efficiente, economica, basata sul campo e completa. Permette agli ecologi microbici di effettuare un campionamento più mirato, migliorando così la nostra comprensione della diversità e delle capacità metaboliche dei microrganismi chiave.”

Questa ricerca è stata pubblicata su Applied and Environmental Microbiology (Vol. 85, issue 14) (5)

Riferimenti:

(1) In situ

(2) Greta Reintjes

(3) Bernhard Fuchs

(4) Tim Ferdelman

(5) On-Site Analysis of Bacterial Communities of the Ultraoligotrophic South Pacific Gyre

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Remote but remarkable: Illuminating the smallest inhabitants of the largest ocean desert