Il South Pacific Gyre è un deserto oceanico. Però, a causa delle sue vaste dimensioni, gli abitanti microbici del Gyre del Pacifico meridionale contribuiscono in modo significativo ai cicli biogeochimici globali. In un'indagine senza precedenti, scienziati dell'Istituto Max Planck di microbiologia marina di Brema, Germania, hanno ora fatto un inventario completo della comunità microbica del South Pacific Gyre. Questa intuizione è stata ottenuta attraverso lo sviluppo di un nuovo strumento che consente l'analisi a bordo dei più piccoli abitanti dell'oceano.

Il centro del Pacifico meridionale è il più lontano possibile dalla terraferma. L'irraggiamento solare è pericolosamente alto, raggiungendo un indice UV etichettato come "estremo". Non ci sono particelle di polvere o afflussi dal terreno e di conseguenza queste acque hanno concentrazioni di nutrienti estremamente basse, e quindi sono definiti 'ultraoligotrofi'. Il fitoplancton contenente clorofilla (alghe minute) si trova solo a profondità superiori a cento metri, rendendo le acque superficiali del Pacifico meridionale le più limpide del mondo. A causa della sua lontananza e delle sue enormi dimensioni, il Gyre del Sud Pacifico copre 37 milioni di km ² (per confronto, gli USA coprono meno di 10 milioni di km ² )—è anche una delle regioni meno studiate del nostro pianeta.

Nonostante la sua lontananza, misurazioni sia satellitari che in situ indicano che i microrganismi che vivono nelle acque del South Pacific Gyre (SPG) contribuiscono in modo significativo ai cicli biogeochimici globali. Così, gli scienziati di Brema erano interessati a scoprire quali microbi vivono e sono attivi in ​​questo deserto oceanico. Durante una crociera di ricerca di sei settimane sulla nave da ricerca tedesca FS Sonne, organizzato e guidato dal Max Planck Institute for Marine Microbiology, Greta Reintjes, Bernhard Fuchs e Tim Ferdelman hanno raccolto centinaia di campioni lungo una pista di 7000 chilometri attraverso il Gyre del Pacifico meridionale dal Cile alla Nuova Zelanda. Gli scienziati hanno campionato la comunità microbica in 15 stazioni a profondità d'acqua da 20 a più di 5000 metri, questo è, dalla superficie fino al fondale marino.

Numeri di celle bassi e distribuzioni inaspettate

"Con nostra sorpresa, abbiamo trovato circa un terzo in meno di cellule nelle acque superficiali del Pacifico meridionale rispetto ai vortici oceanici nell'Atlantico", Lo riferisce Bernhard Fuchs. "Era probabilmente il numero di cellule più basso mai misurato nelle acque superficiali oceaniche". Le specie di microbi erano per lo più familiari:"Abbiamo trovato gruppi microbici simili nell'SPG come in altre regioni oceaniche povere di nutrienti, come il Proclorococco, SAR11, SAR86 e SAR116", Fuchs continua. Ma c'era anche un ospite a sorpresa tra i gruppi dominanti nelle acque superficiali ben illuminate:AEGEAN-169, un organismo che in precedenza era segnalato solo in acque più profonde.

Reintjes e i suoi colleghi hanno scoperto un modello di distribuzione verticale pronunciato dei microrganismi nell'SPG. "La composizione della comunità è cambiata fortemente con la profondità, che era direttamente legato alla disponibilità di luce", Rapporti di Reintjes. Sorprendentemente, l'organismo fotosintetico dominante, Proclorococco, era presente in numero piuttosto basso nelle acque più alte e più frequente a 100-150 metri di profondità. Il nuovo giocatore del gioco, tuttavia, EGEO-169, era particolarmente numeroso nelle acque superficiali del gyre centrale. "Ciò indica un interessante potenziale adattamento alle acque ultraoligotrofiche e all'elevato irraggiamento solare, " Fa notare Reintjes. "È sicuramente qualcosa che indagheremo ulteriormente". AEGEAN-169 è stato finora segnalato solo a profondità d'acqua intorno ai 500 metri. "È probabile che ci siano più specie ecologiche all'interno di questo gruppo e condurremo ulteriori studi metagenomici per esaminare la loro importanza nelle acque più oligotrofiche dell'SPG."

Pietra miliare metodologica

La ricerca attuale è stata possibile solo grazie a un metodo di nuova concezione che ha permesso agli scienziati di analizzare i campioni subito dopo la raccolta. "Abbiamo sviluppato una nuova pipeline di analisi di bordo, "Reintjes spiega, "che fornisce informazioni sull'identità batterica solo 35 ore dopo il campionamento". Generalmente, queste analisi richiedono molti mesi, raccolta dei campioni, portandoli a casa al laboratorio e analizzandoli lì. Questa pipeline combina il sequenziamento di nuova generazione con l'ibridazione in situ a fluorescenza e l'enumerazione automatizzata delle cellule. "Il risultato dei nostri sviluppi del metodo è un sistema facilmente applicabile per un efficiente, conveniente, basato sul campo, analisi completa della comunità microbica", Reintjes sottolinea. "Consente agli ecologi microbici di eseguire campionamenti più mirati, favorendo così la nostra comprensione della diversità e delle capacità metaboliche dei microrganismi chiave".