Pe măsură ce apele de adâncime ale oceanelor se încălzesc, oamenii de știință se așteptau ca microorganismele care mențin echilibrul chimic marin să fie afectate. Însă surpriza a fost alta: Nitrosopumilus maritimus s-a dovedit capabil să se adapteze la temperaturi mai ridicate și la condiții cu deficit de fier, folosindu-l mai eficient.
Aceste microorganisme controlează reacții esențiale ale azotului, care susțin viața marină. Prin urmare, capacitatea lor de adaptare ar putea contribui la menținerea productivității oceanelor. Într-o lume în curs de încălzire, rolul lor în reglarea nutrienților marini ar putea deveni și mai important.
Creșterea temperaturii oceanelor, alimentată de valurile de căldură marine și de schimbările climatice, ajunge tot mai adânc în ape, generând îngrijorări privind perturbarea sistemelor chimice și biologice fragile ale oceanelor. Însă noi cercetări sugerează că un microb marin esențial, Nitrosopumilus maritimus, ar putea deja să se adapteze la condiții mai calde și mai sărace în nutrienți.
Oamenii de știință cred că aceste microorganisme adaptabile, care depind puternic de fier și realizează oxidarea amoniacului, ar putea influența semnificativ modul în care nutrienții sunt distribuiți în oceane pe măsură ce clima continuă să se schimbe.
Rezultatele au fost publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences.
Nitrosopumilus maritimus și microbii înrudiți reprezintă aproximativ 30% din planctonul microbian marin. Mulți cercetători îi consideră esențiali pentru chimia oceanelor, deoarece susțin reacții fundamentale pentru ecosistemele marine.
Aceste archaea oxidează amoniacul, un proces central în ciclul azotului din ocean. Prin transformarea azotului în diferite forme chimice în apa de mare, ele reglează creșterea planctonului microbian — baza întregului lanț trofic marin. Astfel, activitatea lor contribuie direct la menținerea biodiversității oceanice.
„Efectele încălzirii oceanelor pot ajunge la adâncimi de 1.000 de metri sau chiar mai mult”, a declarat Wei Qin, profesor de microbiologie la University of Illinois. „Se credea că apele adânci sunt protejate de încălzirea de la suprafață, dar devine tot mai clar că acest fenomen poate modifica modul în care aceste archaea folosesc fierul — un element de care depind puternic — influențând disponibilitatea metalelor în oceanul profund.”
Echipa de cercetare, condusă de Wei Qin și David Hutchins, profesor de biologie a schimbărilor globale la University of Southern California, a realizat experimente controlate pentru a evita contaminarea cu metale.
Culturile de Nitrosopumilus maritimus au fost expuse la temperaturi diferite și la niveluri variate de fier. Rezultatele au arătat că, în condiții de deficit de fier, temperaturile mai ridicate au permis microorganismelor să folosească mai eficient acest metal și să aibă nevoie de cantități mai mici. Acest lucru sugerează că ele își pot adapta metabolismul pentru a face față atât încălzirii, cât și lipsei de nutrienți.
„Am integrat aceste rezultate în modele biogeochimice globale realizate de Alessandro Tagliabue de la University of Liverpool”, a spus Qin. „Rezultatele sugerează că aceste comunități de archaea din adâncuri ar putea menține sau chiar amplifica rolul lor în ciclul azotului și în susținerea producției primare în regiunile sărace în fier, într-un climat în încălzire.”
În această vară, cercetătorii vor conduce o expediție pe nava de cercetare Sikuliaq, care va pleca din Seattle către Golful Alaska și apoi către zona subtropicală, cu oprire în Honolulu.
Echipa, formată din peste 20 de cercetători, va analiza populațiile naturale de archaea pentru a confirma rezultatele în condiții reale și pentru a înțelege mai bine cum interacționează temperatura și disponibilitatea metalelor în oceanul profund.
