El calentamiento puede cambiar la forma en que utilizan el hierro unas abundantes arqueas
Las aguas profundas se están calentando debido a las olas de calor y al cambio climático, y esto podría significar problemas para el delicado equilibrio químico y biológico de los océanos.
Sin embargo un nuevo estudio demuestra que el microbio Nitrosopumilus maritimus puede ya estar adaptándose bien a aguas más cálidas y pobres en nutrientes. Los investigadores predicen que estas arqueas oxidantes de amoníaco dependientes del hierro, sorprendentemente adaptables, desempeñarán un importante papel en la remodelación de la distribución de nutrientes oceánicos en un clima cambiante.
Nitrosopumilus maritimus y sus parientes representan aproximadamente el 30% de la población de plancton microbiano marino, y muchos investigadores coinciden en que los océanos dependen de estos microbios para impulsar las reacciones químicas que sustentan la vida marina.
La actividad oxidante del amoníaco de las arqueas las convierte en actores clave del ciclo de nutrientes de los océanos. Al alterar las formas de nitrógeno disponibles en el agua de mar, controlan el crecimiento del plancton microbiano —la base de la cadena alimentaria marina— y contribuyen al mantenimiento de la biodiversidad marina.
Imagen: Wei Qin, profesor de microbiología de Illinois. Foto de Fred Zwicky.
"Los efectos del calentamiento del océano pueden extenderse a profundidades de 1.000 metros o más", dijo Wei Qindijo Wei Qin, profesor de microbiología de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, quien también está afiliado al Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica.
"Antes creíamos que las aguas más profundas estaban mayoritariamente aisladas del calentamiento de la superficie, pero ahora está quedando claro que el calentamiento de las profundidades marinas puede cambiar la forma en que estas abundantes arqueas utilizan el hierro (un metal del que dependen en gran medida), lo que podría afectar la disponibilidad de metales traza en las profundidades oceánicas".
El estudio, dirigido por Qin y el profesor de biología del cambio global de la Universidad del Sur de California, David Hutchins, utilizó experimentos controlados y limpios de metales traza para exponer un cultivo puro de Nitrosopumilus maritimus a una variedad de temperaturas y concentraciones de hierro.
Los investigadores observaron que aumentar la temperatura en condiciones limitadas de hierro reducía los requerimientos de hierro de los microbios y aumentaba la eficiencia del uso fisiológico del hierro, lo que demuestra que los microbios se aclimatan bien al estrés de las temperaturas más altas y la menor disponibilidad de hierro.
"Combinamos estos hallazgos con el modelado biogeoquímico global del océano realizado por Alessandro Tagliabue, de la Universidad de Liverpool", afirmó Qin. "Los resultados sugieren que en un clima más cálido las comunidades arqueales de las profundidades oceánicas podrían mantener o incluso potenciar su papel en el ciclo del nitrógeno y el apoyo a la producción primaria en vastas regiones con escasez de hierro".
Imagen: Este verano, Qin será codirector científico a bordo del buque de investigación Sikuliaq. Junto con otros 20 investigadores, trabajará para validar los hallazgos experimentales del estudio en un entorno real. Foto cortesía de Wei Qin.
Este verano, Qin y Hutchins actuarán como codirectores científicos a bordo del buque de investigación Sikuliaq para una expedición de investigación desde Seattle hasta el Golfo de Alaska y luego hasta el giro subtropical, con parada en Honolulu, Hawái.
A Qin se unirán otros 20 investigadores cuyo objetivo será validar los nuevos hallazgos experimentales en un entorno del mundo real y centrarse en los efectos interactivos de la temperatura y la limitación de metales en las poblaciones arqueales naturales.
El estudio se ha publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: Ocean warming enhances iron use efficiencies of marine ammonia-oxidizing archaea
