Negli ecosistemi delle barriere coralline, tra coralli duri, fronde di alghe e banchi di pesci, i microrganismi sono essenziali per riciclare i nutrienti, trasformando frammenti di materia organica in forme di azoto e fosforo, Per esempio, utili agli organismi fotosintetici.

Uno studio pubblicato oggi su Comunicazioni sulla natura dai ricercatori della San Diego State University (SDSU), l'Università delle Hawaii a Mānoa, Scripps Institution of Oceanography e altri hanno rivelato che i batteri presenti nell'acqua sovrastante dozzine di barriere coralline sono cambiati drasticamente durante la notte, e poi tornò alla stessa comunità diurna osservata la mattina prima. Ulteriore, come se queste comunità fossero tutte al corrente dello stesso programma, questi cambiamenti sono stati sincronizzati su barriere coralline separate da centinaia di miglia.

"Sono necessarie indagini sui ritmi giorno-notte dei processi della barriera corallina per comprendere in modo olistico i ruoli funzionali degli attori microbici in questi ecosistemi, " ha detto Linda Wegley Kelly, professore aggiunto assistente di ricerca presso SDSU e co-autore principale dello studio.

Nel 2013, un team internazionale di ricercatori ha condotto una crociera alle Isole della Linea Meridionale, una remota catena di isole equatoriali a sud delle Hawaii, per misurare una serie di processi di barriera. Per evitare i rischi delle operazioni notturne in barca e in immersione, un campionatore autonomo è stato progettato per raccogliere un campione d'acqua appena sopra la barriera corallina a mezzanotte. Raccogliendo campioni in questo modo, i ricercatori hanno misurato i cambiamenti nella chimica dell'acqua e nei tipi di microbi presenti rispetto al giorno in numerosi siti. Il team ha anche utilizzato strumenti genomici per mostrare come questi cambiamenti della comunità determinano i processi microbici nelle barriere coralline che differiscono di giorno e di notte.

"Precedenti studi sui microbi marini hanno dimostrato che diversi gruppi funzionali cambiano la loro attività nel corso della giornata, ma le popolazioni microbiche rimangono relativamente costanti durante i cicli di diel, " ha detto Craig Nelson, assistente professore di oceanografia presso la UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology e co-responsabile dello studio. "Coloro che studiano le barriere coralline sanno che questi ecosistemi cambiano in modo significativo dal giorno alla notte, ma questo studio rivela un aspetto precedentemente invisibile di quel cambiamento:un cambiamento drammatico e prevedibile, non solo in ciò che stanno facendo i microbi, ma in quali gruppi sono più abbondanti".

Il team ha scoperto che un gruppo di microbi chiamato Psicrobatteri sembra aprire la strada. Sorprendentemente, Psicrobatteri può costituire il 40-70% della comunità microbica marina durante il giorno, ed è cento volte più abbondante che durante la notte. Ma cosa sta influenzando? Psicrobatteri ?

"I cambiamenti che abbiamo osservato nella composizione dei microbi nel corso di un ciclo giorno-notte implicano che gli habitat della barriera corallina manipolano l'acqua di mare circostante, sia la chimica che la microbiologia, in base alle attività diurne e notturne del biota locale collettivo, " ha detto Kelly. "Questa funzione può modulare il numero di microbi nell'acqua, promuovere il ciclo dell'energia attraverso la rete alimentare della barriera corallina, o fornire effetti stabilizzanti all'ecosistema."

"Questo team di ricerca è tra i primi a esaminare i cambiamenti nelle comunità microbiche delle barriere coralline sia di giorno che di notte, "dice Dan Thornhill, un direttore di programma nella Divisione di scienze oceaniche della National Science Foundation, che ha finanziato lo studio. "Questi scienziati hanno trovato differenze sorprendenti e notevoli nei microrganismi a seconda dell'ora del giorno. Lo studio ha anche scoperto l'importante ruolo dei microbi notturni nel riciclaggio dei nutrienti sulle barriere coralline".

Data l'apparente importanza di Psicrobatteri , il team poi cerca di assemblare il suo genoma, isolare il batterio in coltura, ed esaminare ulteriormente la biologia di questo organismo.

Il lavoro in corso degli autori sta mostrando come le condizioni della barriera corallina, ovvero, sano o stressato, predominanza di coralli o alghe:può alterare il numero e i tipi di microbi nell'acqua di mare circostante. Ciò evidenzia le conseguenze ambientali dell'alterazione degli habitat bentonici della barriera corallina; dove la perdita degli organismi calcificanti fondamentali elimina i processi che hanno un impatto sulle acque costiere che forniscono connettività tra terra e mare.