El cambio climático global está provocando el deshielo y cambios en los parámetros físico-químicos del ecosistema polar marino. Estos cambios en las condiciones ambientales a su vez provocan cambios en la estructura de las comunidades microbianas, sus interacciones y procesos ecológicos. En nuestro laboratorio estamos investigando estos cambios en la estructura y actividad bacterianas debido al efecto del cambio climático, y su impacto en los ciclos biogeoquímicos.

El Océano Ártico tiene una extraordinaria diversidad de microorganismos. Algas, protistas y bacterias heterótrofos, arqueas y virus conviven en todos los habitats (agua de mar, nieve, hielo y salmuera) que representan este ecosistema. Estos pequeños organismos desempeñan un papel fundamental en el ecosistema Ártico, haciendo posible el resto de la vida macroscópica que habita allí.

A pesar de la inmensidad de la cubierta de hielo marino en el Ártico, la diversidad molecular en el hielo marino esta practicamente sin caracterizar. El Ártico es la region del planeta más amenazada por el calentamiento global, y sin una comprensión básica de los organismos microbianos clave en la estructuración de la función en este ecosistema, no podemos prepararnos adecuadamente para enfrentar las consecuencias de los presentes y futuros cambios, y por tanto tomar decisiones informadas sobre el uso de los recursos en esta región.

Nuestra misión gracias a varios proyectos tanto financiados en Chile como en colaboración con otros países, es la de recopilar información sobre la estructura de la comunidad microbiana y su interacción con parámetros tanto bióticos como abióticos que lideran este ecosistema marino. Nuestro proyecto tiene como objetivo establecer la línea base necesaria de datos de la comunidad microbiana mediante la recolección de muestras de los diferentes habitats (nieve, hielo, agua de mar), donde aplicar tecnologías de secuenciación de última generación para realizar estudios de metagenómica y la metatranscriptómica.

 

Buque rompehielos sueco Oden, en el Polo Norte
Expedición en Océano Ártico a bordo del buque rompehielos Oden, Verano 2012

Investigar la dinámica de las comunidades microbianas en respuesta a cambios físicos, químicos y biológicos debido a cambios estacionales y a la desglaciación en regiones costeras de la Antártica son el objetivo de nuestro proyecto en esta región del planeta. Durante el verano austral, el aumento de la temperatura induce el derretimiento del hielo marino y el de los glaciares, lo que conduce a la entrada de nutrientes, metales, partículas y microorganismos de agua dulce junto a una fuerte estratificación de la parte superior de la columna de agua. Para predecir y modelar el impacto de estos eventos, que se han acelerado en las últimas décadas, necesitamos comprender mejor los cambios en sucesiones, funciones e interacciones biológicas, como consecuencia de esta entrada de agua dulce. En el presente proyecto, la estructura de la comunidad microbiana, su función e interacciones se estudiaran en aguas costeras marinas de la Antártica (en la Bahía Chile de la isla Greenwich). Nuestro grupo de investigación está estudiando en el verano austral la composición de la comunidad en Bahía Chile, usando metagenómica y metatranscriptómica. Este trabajo proporciona datos para explorar el efecto de la entrada de (i) agua dulce, (ii) macro y micronutrientes y (iii) microorganismos en aguas costeras de la Antártica debido al aporte de agua de deshielo. Comparaciones taxonómicas y funcionales se complementarán con metadatos (temperatura, salinidad, O2, nutrientes, metales traza, clorofila a, carbono y nitrógeno orgánico particulado así́ como su composición isotópica y tasas de asimilación). En experimentos manipulados se estudia la respuesta de las comunidades microbianas a diferentes factores que potencialmente ejercen cambios en el sistema marino por procesos de deshielo. Esto ayudará a entender cómo los cambios ecológicos en respuesta a factores específicos afectarán a la bomba biológica y el ciclo del C y el N, con el objetivo final de informar a los modelos de cómo la aceleración de la desglaciación influirá́ en las aguas antárticas costeras.

 

Grupo en Base Prat

Durante el muestreo en aguas de Bahía Chile, Isla Greenwich (Islas Shetland del Sur, Antártica) usando las instalaciones de la base chilena Prat. De izquierda a derecha Cynthia Sanhueza (estudiante de magíster), María Estrella Alcamán (estudiante de doctorado), Dra. Beatriz Díez y Dra. Mónica Vásquez.