L'Università dell'East Anglia (UEA) sta conducendo un progetto internazionale pionieristico per sequenziare il DNA dei microbi marini nell'Oceano Artico.

I dati risultanti verranno utilizzati per sviluppare modelli per prevedere in che modo il riscaldamento globale influisce sulla diversità e sull'attività dei microbi, come virus, batteri, microalghe e funghi, alterando così i processi ecosistemici, compreso il controllo del ciclo dei nutrienti chiave, cattura e stoccaggio del carbonio, e dinamiche della catena alimentare.

L'ecologia microbica marina è una componente chiave dell'ecosistema artico. Poiché l'Artico sta subendo drastici cambiamenti a causa del riscaldamento globale, tutti gli ecosistemi saranno colpiti con conseguenze sconosciute per le forme di vita sensibili.

I microbi marini artici e i loro adattamenti unici sono lungi dall'essere compresi a causa delle sfide logistiche dell'accesso, e campionamento e sperimentazione in condizioni polari estreme.

Supportato e attingendo all'esperienza del Joint Genome Institute (JGI) negli Stati Uniti, il progetto mira a risolvere questo problema campionando il ghiaccio marino e le acque sotto il ghiaccio su base settimanale per 12 mesi come parte di una spedizione pionieristica. Ciò comporta che il rompighiaccio RV Polarstern venga congelato nel ghiaccio marino artico e alla deriva attraverso la parte superiore dell'Oceano Artico nel corso del prossimo anno.

Il programma dell'Osservatorio multidisciplinare sulla deriva per lo studio del clima artico (MOSAiC) sta esaminando da vicino l'Artico come epicentro del riscaldamento globale per ottenere informazioni fondamentali che sono fondamentali per una migliore comprensione del cambiamento climatico globale. Centinaia di scienziati condurranno una serie di marine, atmosferico, ricerca relativa al ghiaccio marino.

Thomas Mock, professore di microbiologia marina presso la School of Environmental Sciences dell'UEA, sta guidando il progetto di sequenziamento del metagenoma e del metatrascrittoma, che fornirà il maggior numero di sequenze da un ecosistema polare. Coinvolge ricercatori di cinque paesi, compresi i colleghi dell'Istituto Alfred-Wegener per la ricerca polare e marina in Germania, che fanno parte del gruppo dirigente MOSAiC.

Il professor Mock ha dichiarato:"L'Oceano Artico è uno degli ambienti più inesplorati della Terra. Di conseguenza, le nostre conoscenze sulla diversità delle specie artiche, la loro biologia di base, e l'adattamento e l'evoluzione sono molto limitati, soprattutto per i microbi. Per prevedere la loro risposta ai cambiamenti futuri, dobbiamo capire come la loro funzionalità è influenzata dalla variabilità ambientale incluso il riscaldamento globale.

"Questo progetto ci darà una visione senza precedenti per un anno intero sulle comunità microbiche in un'area che non è stata campionata fino a questo punto prima, fornendo una preziosa risorsa di dati per una comunità globale di ricercatori.

"È un'opportunità per acquisire nuove conoscenze sul funzionamento dell'Artico in modo più ampio e per aiutarci a comprendere la traiettoria ecologica complessiva di questa regione. Ci aspettiamo anche di scoprire molti nuovi microbi che hanno sviluppato la capacità di prosperare in questo ambiente difficile".

Nigel Mouncey, Direttore JGI, ha dichiarato:"Questo progetto è un altro nel portafoglio di JGI di rilevamento di ambienti inesplorati per arricchire la comunità scientifica con nuove scoperte fondamentali.

"Il JGI e la nostra comunità di utenti hanno da tempo riconosciuto l'utilità dei microbi come i proverbiali 'canarini nella miniera di carbone' - barometri per fornire avvisi tempestivi sui cambiamenti nel nostro ambiente.

"Questo progetto si basa su precedenti collaborazioni con il laboratorio del professor Mock, compresa l'indagine sulla genomica evolutiva della diatomea adattata al freddo, Fragilariopsis cylindrus nell'Antartico. Progetti come questi rappresentano risorse di dati arricchenti per la comunità di ricerca mondiale".

I tre ambienti principali che verranno campionati sono il ghiaccio marino, acqua sotto il ghiaccio, e si sciolgono gli stagni mentre si sviluppano nella stagione estiva. Nel periodo di 12 mesi, l'intervallo di temperatura complessivo dovrebbe essere compreso tra -30°C e +5°C. Le condizioni di luce saranno molto variabili dall'oscurità totale in inverno alle 24 ore di luce in estate.

Concentrazioni di nutrienti, gas rilevanti per il clima, e le sostanze organiche possono essere molto variabili nell'Oceano Artico, da non rilevabile a quasi il 100% di saturazione all'interno di sacche di ghiaccio marino chiuse.

Di conseguenza, a differenza di molti altri ecosistemi, l'Oceano Artico è caratterizzato da una significativa variabilità ambientale, potenzialmente alla guida di comunità microbiche diverse e complesse.

I bandi futuri per le risorse del DOE Joint Genome Institute possono essere trovati su https://jgi.doe.gov/user-programs/