El tiempo lo es todo en el océano

roseta oceánica

El trabajo por turnos ayuda a los microbios marinos a compartir los escasos recursos oceánicos

Aunque pueden ser pequeños, los microorganismos son la forma de vida más abundante en el océano. Los microbios marinos son responsables de producir aproximadamente la mitad del carbono orgánico utilizable por la vida. Muchos microbios marinos viven cerca de la superficie y dependen de la energía del sol para la fotosíntesis.

Sin embargo, en el océano abierto entre el bajo suministro y la alta competencia por algunos nutrientes clave, como el nitrógeno, los científicos se han desconcertado con la gran diversidad de especies microbianas que se encuentran allí. Investigadores de la Universidad de Washington, en colaboración con investigadores de otras 12 instituciones, muestran que la hora del día es clave.

El trabajo comenzó en 2015, cuando los científicos de Simons Collaboration on Ocean Processes and Ecology, un programa ahora codirigido por la profesora de oceanografía de la Universidad de Washington, Ginger Armbrust, observaron microbios en la superficie del Giro Subtropical del Pacífico Norte, la mayor extensión de océano contiguo de la Tierra.

"Estábamos interesados ​​en comprender cómo esa fluctuación de la fotosíntesis durante el día y la ausencia de la misma durante la noche se propaga a través de la comunidad microbiana en el océano", explicó la coautora Angela Boysen, quien hizo el trabajo como estudiante de doctorado en la UW y ahora es investigadora postdoctoral en la Universidad de Chicago. "Eso influye en cómo funciona el ecosistema en general, cuánto carbono se almacena, dónde se mueve el carbono y cómo pueden interactuar entre sí los organismos".

Mediante la integración de datos sobre el momento de los procesos metabólicos de diferentes microbios en la superficie del océano a lo largo del ciclo de luz de 24 horas — desde la transcripción de genes para proteínas utilizadas en el metabolismo hasta la síntesis de moléculas, como lípidos, en las células de los microbios — los investigadores descubrieron que la coexistencia de microbios tan diversos puede no estar dictada por la competencia, sino por el momento de su absorción de nitrógeno.

buque de investigaciónImagen derecha: Uno de los dos barcos involucrados en la recopilación de datos para el estudio navegando en el giro subtropical del Pacífico Norte.Tara Clemente/Simons Collaboration on Ocean Processes and Ecology

Con la absorción escalonada del nutriente esencial nitrógeno, "en lugar de tener que competir con todo el campo, los microbios solo tienen que competir con los organismos que comparten ese cambio específico con ellos. Tal vez esa es una forma en que se alivia un poco la competencia y puede facilitar que todos estos microbios diversos puedan vivir de la misma fuente de nutrientes", dijo el coautor principal Daniel Muratore, estudiante de doctorado en Georgia Tech.

Gracias al equipo interdisciplinario presente en el crucero de investigación de 2015, los datos de casi todo el proceso metabólico se recolectaron simultáneamente de la misma agua cada cuatro horas, lo que les dio a los investigadores una visión sin precedentes de cómo difiere la actividad metabólica entre estos microbios a lo largo del ciclo de 24 horas.

"Recolectar todos estos tipos de muestras diferentes al mismo tiempo es realmente una primera forma de ver todo el ecosistema a la vez desde todas estas diferentes perspectivas", dijo Matthew Harke, coautor y científico investigador del Instituto de Genómica Marina de Gloucester.

Los datos revelaron que la mayor parte de la actividad ocurrió en cuatro momentos: atardecer (6 p. m.), noche (2 a. m.), mañana (6 a. m.) y tarde (entre las 10 a. m. y las 2 p. m.). Si bien estos tiempos fueron importantes para muchos tipos de microbios, no fueron uniformes las actividades de los diferentes grupos en cada momento.

"Darse cuenta de que varios tipos de microbios adquieren nitrógeno en diferentes momentos del día ayuda a responder una pregunta de larga data en oceanografía: ¿Cómo puede haber una diversidad de vida tan increíble, esencialmente en el mismo lugar al mismo tiempo?", dijo la coautora Anitra Ingalls, profesora de oceanografía de la Universidad de Washington. "Ser capaz de explicar las razones subyacentes de esta diversidad ayudará a los oceanógrafos a predecir mejor cómo pueden cambiar estas comunidades a medida que cambia el océano".

El estudio ha sido publicado el 20 de enero en Nature Ecology & Evolution: Complex marine microbial communities partition metabolism of scarce resources over the diel cycle

Imagen de cabecera: Angela Boysen (izquierda) y sus colegas en julio de 2015 bajan un instrumento en el sitio de estudio en el Giro Subtropical del Pacífico Norte, al norte de Hawái. Este instrumento recolectó muestras de agua a diferentes profundidades que los investigadores analizaron. Dror Shitrit/Simons Collaboration on Ocean Processes and Ecology

Etiquetas: ConsumoNitrógenoMicrobioMarino

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