La asombrosa diversidad se esconde debajo de la superficie del océano donde pequeños microbios trabajan intensamente; transforma el dióxido de carbono de la atmósfera en oxígeno, convierte la luz solar en energía y descompone el gas nitrógeno para servir como alimento. Victoria, investigadora del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de MarylandColes y su equipo han desarrollado una nueva herramienta que mejora nuestra comprensión de cómo estos microbios mantienen esta compleja química oceánica.
El nuevo modelo, publicado en ciencia , simula el impacto de las actividades microbianas en la química en el Atlántico Norte y sugiere que la evolución de una función metabólica en lugar de la evolución de una especie individual da forma al océano tal como lo conocemos. Es el primer modelo que realmente predice genesy transcripción en todo el océano.
"El modelo sugiere que no es la evolución de las especies sino la evolución de los metabolismos microbianos lo que establece nuestra química oceánica actual", dijo Victoria Coles, profesora asociada en el Laboratorio Horn Point del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland.
Los microbios son como máquinas invisibles que juntas realizan las transformaciones bioquímicas que mantienen el equilibrio y la función del océano. El océano puede estar habitado por unas 170,000 especies microbianas diferentes, pero no sabemos casi nada sobre las funciones de la mayoría. Sin embargo, todastrabajar juntos para hacer que el océano funcione de la manera en que lo conocemos.
"La mayoría de los microbios que no podemos traer al laboratorio y aprender porque no sabemos cómo cultivarlos", dijo Coles. "¿Cómo captura un modelo especies que aún no conocemos y que no podemos cultivar?Decidimos comenzar con el menor número de procesos metabólicos diferentes que los microbios pueden realizar. Creamos organismos modelo sintéticos con diferentes funciones y los arrojamos a todos al océano modelo. Luego observamos cómo lo clasifican y comparan los genes predichos de la comunidad.y transcripciones a observaciones directas "
Es como una ciudad SIM, construye tu propio mundo, pero para los microbios. Lanza una gran diversidad de personajes en un grupo y los atributos que quieres que tengan, y mira qué sucede.
"Ganan o pierden. Algunos no funcionan. Si uno muere, agregamos otro", dijo. "Esto nos da la capacidad en nuestro modelo de adaptarnos a las condiciones ambientales como la contaminación por nutrientes o el cambio climático".
Coles dijo que los investigadores ejecutaron este nuevo modelo muchas veces con diferentes microbios, y cada vez que establecieron los mismos patrones básicos de bioquímica en el océano. Descubrieron que la función del gen, influenciada por las condiciones ambientales locales en lugar de las especies de microbios,impulsa las reacciones y procesos bioquímicos en el modelo. En otras palabras, la biblioteca de funciones genéticas disponibles para la comunidad, en lugar de la distribución de funciones entre organismos específicos, influye en la biogeoquímica oceánica.
"Todos los océanos modelo que hacemos nos dan algo que se parece al océano de hoy", dijo. "Cada comunidad es realmente diferente al final del modelo, pero están haciendo lo mismo. No se trata de lo específicoespecies tanto como el proceso. Todos los microbios operan juntos para llegar al medio ambiente que observamos "
Por ejemplo, el proceso de fijación de nitrógeno, tomar gas nitrógeno que se ha disuelto en el océano y convertirlo en fertilizante, puede ser realizado por plantas como las diatomeas que trabajan juntas con cianobacterias o solo con cianobacterias, pero también por bacterias que no están't plantas y derivan energía de compuestos orgánicos. Cada uno de estos son organismos totalmente diferentes con diferentes linajes que realizan la misma función metabólica.
"Los modelos que usamos hoy para comprender el cambio climático se basan fundamentalmente en microbios comunes en el océano actual. No incluyen microbios raros que podrían volverse comunes en el futuro", dijo. "Si los ambientes oceánicoscambios, este modelo tiene la capacidad de cambiar y adaptarse para que podamos obtener mejores predicciones sobre cómo podría cambiar la biogeoquímica oceánica "
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Materiales proporcionado por Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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