El Oceanográfico y el Instituto de Ciencias del Mar analizan los sedimentos oceánicos profundos

Investigadores del Instituto Oceanográfico Español (IEO-CSIC) y del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) han contribuido a la primera visión unificada de la biodiversidad oceánica mundial, basada en el análisis de las secuencias de ADN desde la superficie hasta los sedimentos oceánicos profundos. Estos hallazgos desvelan la rica y desconocida vida del reino abisal, la última terra incognita de la superficie terrestre.

El fondo oceánico profundo es el ecosistema menos explorado del planeta, a pesar de que cubre más del 60% de la superficie terrestre. La vida de los sedimentos abisales, desde los animales bentónicos hasta los microbios, es en gran medida desconocida y contribuye a reciclar y/o secuestrar la materia (in)orgánica que se hunde procedente de las comunidades pelágicas, dominadas numéricamente por el plancton microscópico.

Los ecosistemas bentónicos sustentan así dos grandes servicios ecosistémicos de importancia planetaria: el buen funcionamiento de las redes alimentarias oceánicas y el enterramiento del carbono en escalas de tiempo geológicas, ambos reguladores críticos del clima de la Tierra.

El trabajo, publicado en la revista Science Advances y firmado por un equipo internacional de ocho países pertenecientes a diferentes centros de investigación, incluye los resultados de una secuenciación masiva del ADN eucariota contenido en los sedimentos de las profundidades marinas de las principales cuencas oceánicas, y compara estos nuevos datos con los conjuntos de datos existentes sobre el plancton a escala mundial de la columna de agua iluminada y oscura, obtenidos por las expediciones circunglobales Tara Oceans y Malaspina.

Esto proporciona la primera visión unificada de toda la biodiversidad eucariota del océano, desde la superficie hasta los sedimentos de las profundidades, lo que permite abordar por primera vez cuestiones ecológicas marinas a escala global y en el espacio tridimensional del océano, lo que representa un paso importante hacia la «ecología de un océano».

«Con casi 1.700 muestras y 2.000 millones de secuencias de ADN desde la superficie hasta el fondo del océano en todo el mundo, la genómica ambiental de alto rendimiento amplía enormemente nuestra capacidad para estudiar y comprender la biodiversidad de las profundidades marinas, su conexión con las masas de agua superiores y con el ciclo global del carbono», afirma Tristan Cordier, investigador del NORCE y del Centro Bjerknes de Investigación Climática de Noruega, y autor principal del estudio.

¿Qué vive en este entorno oscuro y hostil?

Al comparar las secuencias de ADN de los sedimentos con las de los reinos pelágicos, fue posible distinguir los organismos bentónicos autóctonos del plancton que se hunde y que ha llegado al fondo marino desde la columna de agua suprayacente. Los resultados indican que esta biodiversidad bentónica podría ser tres veces mayor que en las masas de agua superiores; y que esta diversidad está compuesta por grupos taxonómicos muy diferentes y en su mayoría desconocidos.

«Comparamos nuestras secuencias de ADN bentónico de aguas profundas con todas las secuencias de referencia disponibles para los eucariotas conocidos. Nuestros datos indican que casi dos tercios de esta diversidad bentónica no pueden asignarse a ningún grupo conocido, lo que revela una importante laguna en nuestro conocimiento de la biodiversidad marina», afirma Jan Pawlowski, profesor del Departamento de Genética y Evolución de la Universidad de Ginebra y del Instituto de Oceanología de la Academia Polaca de Ciencias en Sopot.

¿Qué puede decirnos el ADN del plancton en los sedimentos de las profundidades marinas?

El análisis de la abundancia y la composición del ADN del plancton en los sedimentos de las profundidades marinas confirmó que las regiones polares son focos de captación de carbono. Además, la composición del ADN del plancton en los sedimentos predice la variación de la fuerza de la bomba biológica, un proceso del ecosistema que transfiere el dióxido de carbono atmosférico a las profundidades del océano, regulando así el clima global.

¿Cómo afectarán los cambios globales a las profundidades marinas?
Este conjunto de datos genómicos representa la primera instantánea consistente de la diversidad eucariótica completa en el océano moderno. Proporciona una oportunidad única para reconstruir los océanos antiguos a partir del ADN contenido en el registro de sedimentos acumulados, para evaluar cómo el clima ha impactado en el plancton y las comunidades bentónicas en el pasado.

«Nuestros datos servirán de base para reconstruir el funcionamiento pasado de la bomba biológica a partir de antiguos archivos de ADN sedimentario. A continuación, informarán sobre su fuerza futura en un océano más cálido, lo que es clave para modelar el futuro ciclo del carbono bajo el cambio climático», explica Tristan Cordier.

«Mientras que los estudios en las aguas superficiales ya habían demostrado la prevalencia de una nueva diversidad, esta novedad es mucho más exagerada en el fondo del océano. Estos organismos aún desconocidos desempeñan probablemente un papel clave en los procesos ecológicos y los ciclos biogeoquímicos. Por lo tanto, una mejor comprensión de esta elevada diversidad es crucial si queremos proteger estos vastos ecosistemas, aún relativamente prístinos, de los impactos de posibles incursiones humanas futuras y del cambio climático», concluye Ramón Massana, investigador del ICM-CSIC y coautor del trabajo.

Este trabajo es el resultado de un enorme esfuerzo colectivo, gracias a los datos recogidos en 15 expediciones internacionales en aguas profundas. Una de estas campañas, en aguas del Mediterráneo y del Atlántico Norte, fue t