La invisible biodiversidad de los océanos

La biodiversidad  real de la tierra es invisible, nos guste o no.

Nee, S. Nature 429, 804 (2004).

“Aquello que Darwin no vio: el océano microbiano explorado en las expediciones globales Malaspina y Tara Oceans”, Dr. Josep M. Gasol (Institut de Ciències del Mar-CSIC).

El Ciclo de conferencias ‘Los lunes de ciencia’, organizado por la Residencia de Investigadores, CSIC-Delegación en Cataluña y el Institut de Ciències del Mar (ICM), arrancó ayer en el contexto del vivo debate sobre el cambio climático. Del 9 al 21 de diciembre, se celebran distintas conferencias con los océanos como protagonistas: ‘El Planeta Azul: Aproximaciones al Conocimiento del Medio Marino’. Temática que es también protagonista, por primera vez, en la Conferencia de las Partes de París (COP21).

“Adentrarse en el conocimiento científico de los océanos y los mares, elementos activos en la configuración de la vida en nuestro planeta, el planeta azul, es más que pertinente dada su importancia y magnitud, como un ecosistema necesario que genera el 50% del oxígeno que respiramos y consume el 30% del CO2“, advierten los organizadores del ciclo.

Parte de este ecosistema son las diatomeas, micro-algas unicelulares rodeadas de un caparazón único a base de silicio, que “constituyen un componente mayor del fitoplancton y participan activamente en la producción de carbono y oxígeno, compuestos químicos imprescindibles de la vida”; así lo explica el director científico de la expedicón Tara Oceans Polar Circle, Chris Bowler.

Diatomeas. Imagen microscópica Malaspina de 2010. Fuente: Malaspina 2010.

Expediciones oceanográficas globales

El investigador Josep M. Gasol, del Institut de Ciències del Mar-CSIC, dedicado a comprender el mundo microbiano y toda su actividad, explica durante la conferencia qué llevó a los científicos a participar y organizar las expediciones globales Malaspina y Tara Oceans, alrededor del mundo. Dos expediciones que querían hacer lo mismo que había hecho Darwin a bordo del Beagle: explorar el planeta para conocer más sobre el mar. “Queríamos descubrir las cosas del mar que todavía no conocíamos”, destaca Gasol.

Malaspina

La expedición oceanográfica de circunnavegación Malaspina 2010 es un proyecto interdisciplinar del Ministerio de Ciencia e Innovación con una participación destacada de la Armada Española. Desde finales de 2010 hasta julio de 2011, el Buque de Investigación Oceanográfica (BIO) Hespérides y el Sarmiento de Gamboa del CSIC, recorrieron los principales océanos del planeta con 250 investigadores  a bordo. Con el objetivo principal de estudiar la biodiversidad y el impacto del cambio global en el océano. Para “generar un inventario coherente y de alta resolución del impacto del cambio global en el ecosistema del océano y explorar su biodiversidad, particularmente en el océano profundo”.

Tara Oceans

Entre el 2009 y el 2013, a bordo del velero ‘Tara’, un equipo internacional de científicos recogió miles de muestras en los océanos de todo el mundo, en la expedición científica Tara Oceans. El objetivo del proyecto, tal como explica el biólogo y director científico de la expedición Eric Karsenti, era “mejorar nuestra comprensión del plancton, cómo evoluciona, cómo se interconecta y se mueve constantemente de un océano a otro. ¿Cómo son los microorganismos distribuidos en los océanos y cuál es su biodiversidad? Sólo sabemos una décima, tal vez una centésima , de lo que hay que saber…”

En las expediciones Tara Océanos y Malaspina los científicos utilizaron las herramientas de la biología molecular para evaluar la diversidad de especies y de función ecológica; para averiguar el máximo posible de los organismos que habitan el mar. “La mayoría de estos organismos son microscópicos y conforman una diversidad de especies y de metabolismos enorme, muy superior a la de los organismos más visibles”, explica el investigador. En el famoso viaje de Darwin alrededor del mundo a bordo del Beagle, “no tenían las herramientas ni el conocimiento para descubrirlo”.

¿Cuántos microorganismos hay en el océano?

Aunque no puede conocerse el número de microorganismos con exactitud, los investigadores realizan la siguiente aproximación:

106 células bacterianas en 1 ml (una gota de agua).

1029 en el océano.

El proyecto de expedición de Malaspina, se escribió coincidiendo con el Año Internacional de la Biodiversidad Biológica. “Un concepto que valoramos en ecología, en la medida en que sabemos que necesitamos piezas diferentes con funciones diferentes que permiten que un ecosistema funcione bien y sea capaz de responder a los cambios”, subraya Gasol. “En el mar, predominan los organismos microscópicos muy pequeños. Cuando miramos el agua del mar, hay cosas que están pasando y no somos capaces de verlas”.

epifluorescencia_Malaspina_CSIC

Imagen de muestra natural de fitoplancton obtenida mediante microscopía de epifluorescencia. Fuente: Malaspina 2010.

La biodiversidad de los organismos marinos

“Queríamos saber qué especies viven en el mar (identidad), cuántas especies viven en el mar (diversidad) y qué hace cada especie (función). Nos dimos cuenta de que todavía sabíamos muy poco de los organismos que hay en la naturaleza. Para descubrirlo, utilizamos herramientas de la biología molecular cómo el análisis del ARN ribosómico (ARNr): genes muy conservados distribuidos universalmente en todos los organismos vivos,  que nos permiten clasificar a los seres vivos“; explica Gasol.

El proceso que siguen los investigadores va desde la recolección de biomasa, a la extracción del ADN y la amplificación de los genes ARNr. A partir de este proceso, es posible hacer un árbol de la vida. La evolución de esta molécula (ARNr) tiene que ver con la distancia en el tiempo. “La distribución de los organismos nos da ramas que tienen una determinada característica que tiene que ver con la evolución de los organismos“, destaca el investigador. Charles Darwin fue el primero que dibujo en forma de árbol la evolución de las especies. “Nosotros lo utilizamos en términos de clasificación. Una clasificación que nos dé más información”, señala Gasol.

Cultivos_microorganismos_malaspina_CSIC

Cultivos de microorganismos de Malaspina 2010. Fuente: Malaspina 2010.

La expedición global de Malaspina duró siete meses y medio y se centró en los virus, bacterias y protistas que pueblan el océano hasta los 4.000 metros de profundidad. “Cogimos muestras de hasta 4.000 metros de profundidad para estudiar qué organismos hay en el fondo del mar. Estos organismos los secuenciamos, obteniendo una media de 38.700 genes en cada muestra. Entre el 46 y el 57% de lo que veíamos era desconocido, nadie lo había visto nunca”, destaca Gasol.

Tara Oceans, por su parte, muestreó entre la superficie y los 900 metros de profundidad, generando una base de datos de 40 millones de genes (‘Ocean Microbial Reference Gene Catalog’),  un 80% de los cuales son nuevos.

El investigador Josep M. Gasol explica que los resultados de Tara Oceans serán complementarios a los de la expedición Malaspina, y concluye enfatizando el potencial del análisis de los genes de los organismos de la naturaleza, de los cuales no sabemos nada.

Llúcia Ribot Lacosta

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