Microbios marinos se adaptan al calentamiento del océano y mejoran su eficiencia

El aumento de las temperaturas oceánicas, impulsadas por las olas de calor marinas y el cambio climático, ha generado preocupaciones sobre las alteraciones en los sistemas químicos y biológicos del océano. Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que un microbio marino clave, Nitrosopumilus maritimus, podría estar ajustándose a condiciones más cálidas y con menor disponibilidad de nutrientes. Los científicos creen que estos microorganismos adaptables, que dependen en gran medida del hierro y realizan la oxidación de amoníaco, podrían influir significativamente en la distribución de nutrientes en los océanos a medida que el clima sigue cambiando.

Los hallazgos de la investigación fueron publicados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

Microbios que impulsan los ciclos de nutrientes del océano

Nitrosopumilus maritimus y otros microbios relacionados representan aproximadamente el 30% del plancton microbiano marino. Muchos científicos los consideran esenciales para la química oceánica, ya que impulsan reacciones que sustentan los ecosistemas marinos. Estos arqueas oxidan amoníaco, un proceso que juega un papel central en el ciclo del nitrógeno en el océano.

Al convertir el nitrógeno en diferentes formas químicas en el agua de mar, estos microbios regulan el crecimiento del plancton microbiano. Estos pequeños organismos forman la base de la cadena alimentaria marina, lo que significa que la actividad de los arqueas que oxidan amoníaco, en última instancia, ayuda a mantener la biodiversidad oceánica.

El calentamiento de las profundidades marinas puede alterar el uso del hierro

"Los efectos del calentamiento oceánico pueden extenderse a profundidades de 1,000 metros o más", comentó el profesor de microbiología de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Wei Qin. "Antes pensábamos que las aguas más profundas estaban mayormente aisladas del calentamiento superficial, pero ahora está claro que el calentamiento de las profundidades marinas puede cambiar cómo estos abundantes arqueas utilizan el hierro, un metal del que dependen en gran medida, afectando potencialmente la disponibilidad de metales traza en el océano profundo."

Experimentos demuestran que los microbios utilizan el hierro de manera más eficiente en aguas más cálidas

El equipo de investigación, dirigido por Qin y el profesor de biología del cambio global de la Universidad del Sur de California, David Hutchins, llevó a cabo experimentos controlados cuidadosamente diseñados para evitar la contaminación por metales traza. Expusieron cultivos puros de Nitrosopumilus maritimus a diferentes temperaturas y niveles de hierro.

Los resultados mostraron que, cuando las temperaturas aumentaron en condiciones limitadas de hierro, los microbios requerían menos hierro y lo utilizaban de manera más eficiente. Este hallazgo indica que los organismos pueden ajustar su metabolismo para hacer frente tanto a temperaturas más altas como a la disponibilidad reducida de hierro.

Modelado sugiere un mayor papel futuro en la química oceánica

"Acoplamos estos hallazgos con el modelado biogeoquímico oceánico global realizado por Alessandro Tagliabue de la Universidad de Liverpool", afirmó Qin. "Los resultados sugieren que las comunidades arqueales del océano profundo pueden mantener o incluso mejorar su papel en el ciclo del nitrógeno y el apoyo a la producción primaria en vastas regiones limitadas de hierro en un clima en calentamiento."

Próxima expedición oceánica para probar los hallazgos

Más adelante este verano, Qin y Hutchins servirán como co-jefes de científicos en el barco de investigación Sikuliaq. La expedición viajará desde Seattle hasta el Golfo de Alaska y luego continuará hacia el giro subtropical, con una parada en Honolulu, Hawái.

El viaje incluirá a 20 investigadores adicionales que examinarán las poblaciones naturales de arqueas en el océano. Su objetivo es confirmar los resultados experimentales en condiciones del mundo real y comprender mejor cómo interactúan los cambios de temperatura y la disponibilidad de metales para dar forma a la actividad microbiana en el océano profundo.

Qin también está afiliado al Instituto Carl R. Woese para la Biología Genómica.

Este estudio recibió apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación Simons, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y la Universidad de Oklahoma.

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