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Un oceano di virus sconosciuti

Reading Time: 6 minutes

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livello elementare
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ARGOMENTO: BIOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: OCEANI
parole chiave: ciclo del carbonio

 

La vita al microscopio … un’incredibile biodiversità nel microcosmo degli oceani. All’interno delle innumerevoli forme di vita sono stati scoperti anche i virus, entità biologiche con caratteristiche di parassiti obbligati che si replicano esclusivamente all’interno delle cellule di altri organismi. Quali sono i pericoli per l’Uomo? Possono influenzare gli ecosistemi marini? I ricercatori ritengono che potrebbe essere possibile manipolare aree specifiche dell’oceano per aumentare la capacità della comunità virale di spostare il biossido di carbonio dalle acque basse all’oceano profondo  a favore dell’ambiente.

Un recente studio dell’Ohio State University di Columbus ha rivelato che gli oceani del mondo ospitano circa 200.000 specie di virus, due ordini di grandezza in più di quanto gli scienziati avevano precedentemente registrato in un’indagine sui microbi marini, con una inaspettata diversità virale nel gelido Oceano Artico. I risultati, pubblicati il 25 aprile 2019 su Cell,  forniscono agli scienziati le basi per comprendere in che modo i virus influenzano gli ecosistemi marini, inclusi gli effetti che hanno sul modo in cui gli organismi interagiscono e la risposta dell’oceano ai cambiamenti climatici.

la nave da ricerca per il progetto Tara Oceans

Ogni goccia di acqua di mare, sebbene limpida e trasparente, contiene milioni di virus e batteri. Per fortuna la maggior parte sono innocui sugli umani ma possono infettare diverse forme di vita marina.

fitoplancton

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In altre parole dovremmo rivedere il detto popolare sano come un pesce. In realtà pesci, cetacei e crostacei sono sensibili come noi a certi batteri e virus. Ciò che lo studio sottolinea va però oltre gli aspetti sanitari delle diverse forme di vita marine e sottolinea la necessità di approfondire il contributo agli ecosistemi ed al clima del Pianeta da parte dei batteri e dei virus marini.

Secondo i ricercatori la mappatura della biodiversità virale potrebbe fornire una descrizione più accurata di ciò che sta accadendo nell’oceano e consentirà ai ricercatori di prevederne meglio il suo futuro. Tra il 2009 e il 2013 i ricercatori hanno raccolto dalle acque superficiali fino alle profondità di 4.000 metri dei campioni di acqua di mare in quasi 80 siti in tutto il mondo. Lo studio ha fatto parte di due importanti progetti chiamati Tara Oceans e Malaspina, intesi a studiare il biossido di carbonio ed il cambiamento climatico negli oceani della Terra. In una precedente analisi dei dati raccolti in questi due progetti erano state identificate più di 15.000 specie. Un’intuizione fondamentale derivante dallo studio Tara fu che il 72% delle associazioni tra organismi era positivo cioè la maggior parte coesisteva in relazioni simbiotiche o parassite predette, piuttosto che in relazioni esclusive.

 

(A) Grafici di livellamento a dispersione localmente stimati (LOESS) che mostrano le distribuzioni latitudinali di macro e microdiversità. (B) Proiezioni equirettangolari del globo che mostrano la macrodiversità. (C) Proiezione equirettangolare del globo che mostra i livelli di micro diversità all’interno di ciascun campione attraverso l’oceano globale. I campioni raccolti a diverse profondità dalla stessa latitudine e longitudine sono sovrapposti e i colori che rappresentano i loro valori di macro e microdiversità vengono uniti. (D) proiezione artica dell’oceano globale che mostra la divisione geografica tra le stazioni ARC-H e ARC-L. Gli schemi sono in gran parte concordanti con la divisione artica derivata dalla climatologia N *. Mentre abbiamo fatto il campionamento in diverse stagioni, i valori N * calcolati non dipendono dalla stagione (vedi “Impatto della costa, profondità e stagioni” nei metodi STAR). (E) Boxplot che mostrano mediana e quartili di macrodiversità (a sinistra) e microdiversità (a destra) delle regioni ARC-H e ARC-L. Le statistiche erano le stesse della Figura 2. (F) LESSA i grafici lisci che mostrano le distribuzioni di profondità della diversità di macro e micropopolazioni. Su tutti i grafici lisci, la linea rappresenta il migliore adattamento di LOESS, mentre la banda più chiara corrisponde alla finestra di confidenza del 95% della misura. Abbreviazioni: N *, la partenza dalla dissoluzione N: P stechiometria nel rapporto Redfield e un tracciante geochimico della massa idrica del Pacifico e dell’Atlantico (metodi STAR). da studio citato

I ricercatori hanno analizzato il DNA virale negli ultimi campioni e ne hanno separato le sequenze trovando circa 200.000 popolazioni in cinque zone oceaniche. Le comunità più diverse erano in acque superficiali temperate e tropicali ma anche nell’Oceano Artico – una regione geograficamente e politicamente difficile da raggiungere, e una delle più a rischio dai cambiamenti climatici. Usando questa nuova mappa della diversità virale, gli scienziati potrebbero manipolare aree specifiche dell’oceano per aumentare la capacità della comunità virale di spostare il biossido di carbonio dalle acque basse all’oceano profondo.
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Gli oceani del mondo supportano vaste popolazioni di organismi unicellulari (fitoplancton) che attraverso la fotosintesi, rimuovono circa la metà del biossido di carbonio tanto quanto le foreste pluviali e tutti gli altri sistemi terrestri combinati. Ad esempio, un gruppo di fitoplancton, i coccolitoforidi, producono carbonato di calcio all’interno delle loro cellule, secreto per formare una corazza protettiva sulla superficie cellulare. Su scala globale questo processo di calcificazione rappresenta un flusso significativo di carbonio dalla superficie dell’oceano. Attraverso la morte di tali cellule anche i residui di carbonato di calcio “affondano” nell’oceano andando a costituire i cosiddetti sedimenti oceanici.

(A) La proiezione artica dell’oceano globale evidenziando le nuove stazioni di campionamento di viromi nel set di dati GOV 2.0. Dataset da campioni non artici sono stati precedentemente pubblicati in Brum et al. (2015) e Roux et al. (2016). (B) Istogrammi delle lunghezze dei componenti assemblati medi per le popolazioni virali> 10 kb condivisi tra GOV e GOV 2.0. Inserto: oltre il 92% delle popolazioni virali GOV non rivestite sono state ricomposte e identificate nelle popolazioni GOV 2.0> 10 kb. (C) Grafici a torta che mostrano quante delle 488.130 popolazioni virali totali comprendenti GOV 2.0 possono essere annotate e, di queste, la loro tassonomia a livello familiare virale. (D) Barplot che mostra le affiliazioni host per ogni popolazione virale a livello di dominio. da studio citato

In sintesi, gli oceani contribuiscono a catturare il biossido di carbonio nell’atmosfera terrestre (il primo è la fotosintesi clorofilliana, che preleva CO2 e restituisce ossigeno). Di fatto gli oceani rappresentano un vero e proprio sistema tampone che raccoglie e immagazzina gran parte della CO2 prodotta dai sistemi terrestri attraverso la calcificazione di organismi come il fitoplancton.

Non tutti sanno che gli oceani della Terra contengono quantità enormi di diossido di carbonio sotto forma di ioni bicarbonato e carbonato. Attraverso queste reazioni, gli oceani vanno a contrastare le variazioni di concentrazione del diossido di carbonio nell’atmosfera producendo rocce costituite da carbonati che sono andati che vanno poi a depositarsi sui fondali marini. Questo processo dipende fortemente dal pH, ed è probabile che tale processo sia contrastato dall’aumento dei livelli di anidride carbonica che stanno rendendo il mare sempre più acido.

 

Il ruolo dei virus?
Assorbendo gli oceani metà del biossido di carbonio che pompiamo nell’atmosfera terrestre, i virus marini potrebbero aiutare a guidare il carbonio presente nelle acque superficiali dell’oceano fino alle sue profondità, bloccandolo lontano dall’atmosfera. La rivelazione che i virus oceanici formino vaste comunità negli oceani del mondo sottolinea quanto poco sappiamo su di loro. Sebbene i ricercatori possiedano ora una quantità notevole di dati sui virus oceanici, ci sono ancora molte regioni degli oceani non conosciute. Le aree non campionate includono vaste porzioni dell’Oceano Indiano occidentale e dell’Oceano Pacifico orientale che potrebbero riservare molte sorprese.

La ricerca continua

 

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