Sotto il mare ghiacciato dell’Artico che si scioglie c’è un tesoro biologico

Il progetto MOSAIC EcoOmics inizia a rivelare le ricchezze biologiche sconosciute dell’Oceano Antartico centrale

[19 Ottobre 2022]

Lo studio “‘Multiomics in the central Arctic Ocean for benchmarking biodiversity change”,  pubblicato su PLOS Biology  da un team internazionale di scienziati sotto la guida congiunta University of East Anglia (UEA) e dell’Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), illustra i primi risultati di un nuovo importante progetto che aiuterà a valutare il cambiamento della biodiversità nell’Oceano Artico e indirizzerà gli sforzi di conservazione identificando specie uniche e valutandone il rischio di estinzione.

Il team di ricerca, che comprende scienziati di Deutsche Forschungsgemeinschaft, (DFG), Joint Genome Institute (JGI, USA) e dell’Earlham Institute (UK) e di altre istituzioni, ha sviluppato EcoOmics – il primo grande dataset di dati “omics” o sequenza del genoma per qualsiasi ecosistema polare –  che supporterà anche la bioprospezione per affrontare la carenza di antibiotici e farmaci antivirali, oltre a rivelare i risultati di un anno di ricerche sulla vita biologica dell’Oceano Artico centrale, con particolare attenzione ai microbiomi, comunità di microrganismi che vivono insieme in un habitat e le prove dell’esistenza di una nuova biologia che potrebbe influenzare la nostra comprensione dell’evoluzione della vita sulla Terra.

I ricercatori ricordano che «Gli ecosistemi artici sono tra i più colpiti dal riscaldamento globale e l’Oceano Artico funge da indicatore delle conseguenze dei cambiamenti climatici, nonché della persistenza della biodiversità sul nostro pianeta. Tuttavia, a causa delle sfide logistiche e di accessibilità, l’Artico, in particolare l’Oceano Artico centrale, rimane uno degli ambienti meno conosciuti».

Il lavoro del team di EcoOmics punta ad affrontare questo problema, fornendo una risorsa genomica “open access” per la comunità scientifica. Utilizza i dati dei campioni raccolti durante l’innovativo programma Multi-Disciplinary drifting Observatory for the study of Arctic Climate (MOSAiC) che si è svolto da settembre 2019 a ottobre 2020: la più grande spedizione polare della storia, ha visto la nave di ricerca RV Polarstern andare alla deriva nel ghiaccio marino attraverso la parte superiore dell’Oceano Artico. Centinaia di scienziati hanno condotto in modo coordinato una serie di ricerche marine, atmosferiche, legate al ghiaccio marino e di altro tipo, dedicate a migliorare la comprensione del ruolo dell’Oceano Artico nei processi climatici.
Thomas Mock, della School of Environmental Sciences dell’UEA, che co-dirige il progetto EcoOmics con Katja Metfies dell’AWI, ha sottolineato che «Questo è il primo e il più grande sforzo per sequenziare l’Oceano Artico centrale attraverso lo spazio e il tempo. Fornisce la prima prova di una nuova biologia poiché il lavoro è stato svolto in un’area che non è mai stata studiata prima utilizzando la tecnologia multiomica, ovvero il sequenziamento di geni, genomi e trascrittomi dalle comunità microbiche naturali dalla superficie alle profondità dell’Oceano Artico centrale».

La Metfies ha aggiunto che «Questo dataset ci fornirà una visione senza precedenti della rilevanza del ghiaccio marino e dei suoi organismi associati per sostenere la funzionalità e i servizi dell’ecosistema marino artico, che sta affrontando la drastica pressione del cambiamento climatico. MOSAiC ci fornisce uno sguardo importante sul futuro degli ecosistemi artici oltre il 2050, quando si prevede che l’Oceano Artico sarà privo di ghiaccio durante l’estate. Questo approccio scientifico integrativo non ha precedenti per gli oceani polari, ma è necessario per migliorare le nostre proiezioni delle risposte delle specie interagenti ai cambiamenti climatici nell’Artico».

In questo ecosistema in rapido mutamento, i microbi marini presenti nel ghiaccio marino e nell’acqua di mare sono importantissimi e svolgono un ruolo fondamentale nei feedback climatici e nel sostenere le reti alimentari, che sono fondamentali per la conservazione e i servizi ecosistemici come la fornitura di un habitat per le specie e la pesca. Grazie alla loro rapida risposta adattativa al cambiamento ambientale, i microbi fungono anche da indicatori biologici.

I risultati iniziali del team MOSAiC EcoOmics forniscono la prima prova del “filtraggio” dell’habitat nell’Oceano Artico, che descrive il processo mediante il quale le caratteristiche dell’habitat selezionano le specie adattate.  Inoltre, dimostrano che «L’Oceano Artico centrale è un “tesoro” per la scoperta di una nuova biologia che potrebbe essersi evoluta a causa dei processi di adattamento necessari per prosperare in questo ambiente duro e poco studiato».

Mock conclude: «MOSAiC EcoOmics è in buona posizione per costruire l’inventario genetico e genomico più completo e integrativo di qualsiasi ecosistema polare sulla Terra. EcoOmics contribuirà agli sforzi di conservazione e estenderà le questioni fondamentali della biologia, inclusa l’evoluzione della vita sul pianeta Terra, che rimane incompleta a meno che non vengano presi in considerazione gli organismi polari. Questi organismi sono probabilmente una miniera di tesori per la scoperta di una nuova biologia grazie al loro adattamento unico. Resta da vedere come la nostra comprensione della biodiversità globale sarà influenzata dalla nuova biologia polare, ma le nostre intuizioni preliminari sono molto promettenti».