Un team di ricerca internazionale ha scoperto due gruppi di fitoplancton - a differenza di qualsiasi specie conosciuta - in aree sensibili al clima di tutto il mondo. Sebbene appaiano relativamente rari rispetto ad altri fitoplancton, gli scienziati affermano che la loro prevalenza nelle acque calde suggerisce che potrebbero essere importanti nei futuri ecosistemi oceanici.

Le scoperte, pubblicato il 9 gennaio in Biologia attuale , ha tracciato i geni del fitoplancton alle loro potenziali origini antiche e li ha abbinati alle sequenze in circa 200 campioni contemporanei. I nuovi gruppi di fitoplancton erano sempre più abbondanti nelle zone più calde, acque superficiali a basso contenuto di nutrienti in siti tra cui il Mar dei Sargassi, Giro del Golfo del Bengala e del Pacifico settentrionale.

"Questo nuovo fitoplancton sembra prosperare nelle acque più desertiche del mondo, dove la maggior parte delle altre specie eucariotiche diminuiscono, " ha detto Alexandra Z. Worden, un senior fellow presso l'Istituto canadese per la ricerca avanzata, che ha guidato il team del Monterey Bay Aquarium Research Institute (USA) insieme ai collaboratori dell'Oregon State University (USA), Woods Hole Oceanographic Institution (USA) e il National Institute of Oceanography (India).

Entrambi i gruppi di fitoplancton sono stati trovati in numero maggiore in zone più calde, acque superficiali a basso contenuto di nutrienti rispetto ai numeri nelle acque più fredde, regioni più ricche di nutrienti. Questo modello ha sorpreso i ricercatori perché più grande, il fitoplancton eucariotico spesso declina a numeri incredibilmente bassi in queste condizioni, che tipicamente favoriscono i piccoli cianobatteri.

Il riscaldamento della superficie dell'oceano crea uno strato di acqua a basso contenuto di nutrienti separato dal più fresco, acqua ricca di sostanze nutritive sottostante. Questo processo si verifica ogni anno in vaste regioni dell'oceano aperto dove il mescolamento invernale punteggiato consente una breve "fioritura" della vita del fitoplancton che è seguita da una stagione estiva di caldo, acque superficiali a basso contenuto di nutrienti. La maggior parte delle specie a fioritura scompare durante l'estate perché non sono concorrenti efficaci per i nutrienti a basse concentrazioni. Il riscaldamento della superficie dell'oceano sta portando a un'espansione di questi ambienti a basso contenuto di nutrienti in un processo noto come desertificazione dell'oceano.

"Poiché i microbi nei nostri oceani sono costretti ad adattarsi ai cambiamenti climatici, questi sono i tipi di organismi che abbiamo davvero bisogno di capire, " ha detto Worden.

Gli scienziati hanno avuto difficoltà a misurare l'impatto del riscaldamento degli oceani sui gruppi microbici residenti a causa della mancanza di informazioni coerenti sui microbi, come il fitoplancton che effettua la fotosintesi marina. Il team di Worden ha istituito l'iniziativa Baselines per superare questo ostacolo con più di 6, 000 sequenze di RNA a lunghezza intera e campionamento di serie temporali, dove lo stesso luogo viene campionato ripetutamente nel corso delle stagioni e nel corso degli anni. L'obiettivo finale di queste serie temporali oceanografiche è quello di catturare le informazioni del giorno corrente rispetto alle quali possono essere valutati i futuri cambiamenti nell'oceano.

I ricercatori hanno scoperto per la prima volta uno dei nuovi gruppi di fitoplancton nel 2006 quando hanno notato una sequenza "strana" su milioni. Pensavano che i dati di un'isola tropicale al largo della Costa Rica potessero essere stati un errore fino a quando non hanno visto sequenze identiche nel Pacifico settentrionale e nelle barriere coralline al largo di Curaçao. Per verificare i loro risultati, hanno filtrato il DNA degli organismi dall'acqua di mare. Prossimo, hanno generato la sequenza completa del gene dell'RNA e l'hanno confrontata con altri organismi per collocarla in un albero evolutivo. Finalmente, hanno mappato gli organismi attraverso campioni del BIOS Bermuda Atlantic Time-Series Study, la spedizione TARA Oceans e l'iniziativa Baselines, compreso il progetto SeaFar Curaçao del Programma integrato di biodiversità microbica.

La prima linea di fitoplancton sembra essere un gruppo completamente nuovo di specie di fitoplancton. I ricercatori ritengono che il suo antenato potrebbe essere un gruppo protistan unicellulare che ha preso un percorso evolutivo separato dalle alghe aptofite, sorto tra 1 miliardo e 637 milioni di anni fa. Il secondo lignaggio sembra essere strettamente correlato agli aptofiti. Però, è un nuovo gruppo che non appartiene a nessuna specie o classe conosciuta.

"Per comprendere i futuri oceani, il campionamento una tantum non funzionerà. Se avessimo scattato un'istantanea dell'oceano in primavera, avremmo pensato che questo fitoplancton non avesse importanza, ma poiché abbiamo continuato a tornare indietro, ci siamo resi conto che sono importanti - ci vuole un campionamento delle stagioni durante tutto l'anno per vederlo, " ha detto Worden.

Il laboratorio di Worden tornerà nel Mar dei Sargassi ea Curaçao per comprendere meglio l'ecologia dei due gruppi di fitoplancton. Il modo in cui questi gruppi contribuiscono alla catena alimentare e al ciclo del carbonio è attualmente sconosciuto. Worden crede che una possibilità sia che ottengano i loro nutrienti attraverso una combinazione di fotosintesi e nutrendosi di altre cellule.