La sincronicità dei batteri delle barriere coralline

I batteri presenti nell'acqua, in prossimità delle barriere coralline, mutano radicalmente nel corso della notte rispetto al giorno

Nei ritmi giorno-notte i batteri mutano negli ecosistemi della barriera corallina.

Negli ecosistemi delle barriere coralline, tra coralli sassosi, fronde di alghe e banchi di pesci, i microrganismi sono essenziali per riciclare i nutrienti - trasformando frammenti di materia organica in forme di azoto e fosforo che sono utili agli organismi fotosintetici.

Uno studio, pubblicato recentemente su Nature Communications, (1) svolto da ricercatori della San Diego State University (SDSU), dell'Università di Hawaii a Manoa, dello Scripps Institution of Oceanography e di altre istituzioni scientifiche, ha accertato che i batteri presenti nell'acqua, sovrastante le barriere coralline, mutano radicalmente nel corso della notte. Inoltre, come se queste comunità fossero tutte al corrente dello stesso programma, questi cambiamenti risultano sincronizzati tra barriere coralline distanti fra loro centinaia di chilometri.

“Le indagini sui ritmi giorno-notte dei processi della barriera corallina sono necessarie per comprendere, a livello olistico, i ruoli funzionali dei microbi in questi ecosistemi”, ha detto Linda Wegley Kelly, (2) assistente supplente alla ricerca presso la San Diego State University (SDSU) e autrice principale dello studio.

Nel 2013, un team internazionale di ricercatori ha effettuò una crociera verso le Southern Line Islands, (3) un arcipelago remota di isole equatoriali a sud delle Hawaii, per misurare una serie di processi della barriera corallina. A mezzanotte, per evitare i rischi della navigazione e delle immersioni di notte, un campionatore autonomo fu progettato con lo scopo di raccogliere un campione d'acqua appena sopra la barriera corallina. Raccogliendo campioni in questo modo, i ricercatori misurarono, in numerosi siti, i cambiamenti nella chimica dell'acqua e i tipi di microbi presenti nelle ore notturne per confrontarli con le rilevazioni fatte nelle ore diurne. Il team utilizzò strumenti di genomica per mostrare come questi cambiamenti della comunità determinano i processi microbici nelle barriere che si differenziano tra il giorno e le notte.

"Precedenti studi di microbi marini hanno dimostrato che diversi gruppi funzionali cambiano la loro attività nel corso della giornata, ma le popolazioni microbiche rimangono relativamente costanti nei cicli di diel", ha affermato Craig E. Nelson, (4) assistente professore di oceanografia presso la UH Manoa School of Ocean and Earth Science and Technology e studiare in co-lead. "Coloro che studiano le barriere coralline sanno che questi ecosistemi cambiano significativamente dal giorno alla notte, ma questo studio rivela un aspetto precedentemente invisibile di quel cambiamento: un cambiamento drammatico e prevedibile - non solo in quello che i microbi stanno facendo - ma quali gruppi sono più abbondanti".

Il team ha scoperto che un gruppo di microbi chiamato Psychrobacter può essere considerato in una posizione di supremazia. Sorprendentemente, Psychrobacter può costituire il 40-70% della comunità microbica marina durante il giorno ed è cento volte più abbondante durante la notte. Ma cosa sta influenzando Psychrobacter?

"I cambiamenti osservati nella composizione dei microbi, durante un ciclo diurno-notturno, implicano che gli habitat delle barriere coralline manipolano l'acqua di mare circostante - sia chimica che microbiologica - basata sulle attività diurne e notturne del biota locale collettivo", ha affermato la dottoressa Linda Wegley Kelly. "Questa funzione può modulare il numero di microbi nell'acqua, promuovere il ciclismo di energia attraverso la barriera corallina o fornire effetti stabilizzanti all'ecosistema".

"Questo team di ricerca è uno tra i primi a studiare i cambiamenti nelle comunità microbiche delle barriere coralline sia di giorno che di notte", afferma il dottor Daniel Thornhill, (5) direttore del programma della Divisione Ocean Sciences della National Science Foundation, che ha finanziato lo studio. "Questi scienziati hanno riscontrato differenze sorprendenti e notevoli nei microrganismi a seconda dell'ora del giorno: lo studio ha anche scoperto l'importante ruolo dei microbi notturni nel riciclare i nutrienti sulle barriere coralline".

Data l'importanza del microbo Psychrobacter, il team cerca di riunire il suo genoma, isolare il batterio in coltura e esaminare ulteriormente la biologia di questo organismo.

La ricerca in corso, da parte degli autori, sta dimostrando come la condizione della barriera corallina - cioè, sana o stressata, dominanza di coralli o alghe - possa alterare il numero e il tipo di microbi nell'acqua di mare circostante. Ciò evidenzia le conseguenze ambientali dell'alterazione degli habitat bentonici della barriera corallina dove la perdita degli organismi calcificatori fondamentali elimina i processi che hanno un impatto sulle acque costiere che forniscono connettività tra terra e mare.

Riferimenti:

(1) Diel population and functional synchrony of microbial communities on coral reefs

(2) Linda Wegley Kelly

(3) Southern Line Islands

(4) Craig E. Nelson

(5) Daniel Thornhill

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Diel population and functional synchrony of microbial communities on coral reefs

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