Valutazione delle comunità procariotiche nelle profondità dell'Atlantico sudoccidentale

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12782 (2023) Citare questo articolo

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I pendii continentali possono dare un contributo significativo alla produttività marina e al riciclaggio del carbonio. Queste regioni possono ospitare caratteristiche geologiche distinte, come diapiri salini e pockmarks, in cui le loro depressioni possono fungere da trappole naturali di sedimenti in cui possono accumularsi diversi composti. Abbiamo studiato le comunità procariotiche nei sedimenti superficiali (0–2 cm) e sotterranei (18–20 o 22–24 cm) da un diapir salino e un campo di pockmark nel bacino di Santos, nell'Oceano Atlantico sudoccidentale. La metabarcoding di 16 campioni ha rivelato che i sedimenti superficiali erano dominati dalla classe arcaica Nitrososphaeria, mentre la classe batterica Dehalococcoidia era la più diffusa nei campioni sotterranei. Si è scoperto che gli strati di sedimenti sono un fattore significativo che spiega il 27% della variabilità nella composizione della comunità. Tuttavia, non è stata osservata alcuna differenza significativa tra le caratteristiche geomorfologiche. Abbiamo anche eseguito un'analisi metagenomica di tre campioni di superficie e analizzato il genoma assemblato con metagenoma di altissima qualità recuperato, che apparteneva alla famiglia CSP1–5, phylum Methylomirabilota. Questo metilotrofo non metanotrofico contiene geni che codificano per l'ossidazione del metanolo e le vie del ciclo di Calvin, insieme a diverse funzioni che possono contribuire al suo adattamento agli habitat delle profondità marine e alle condizioni ambientali oscillanti. Integrando approcci metabarcoding e metagenomici, abbiamo riportato che CSP1–5 è prevalente nei campioni di sedimenti del pendio del bacino di Santos, indicando la potenziale importanza del metabolismo del metanolo in questa regione. Infine, utilizzando un approccio filogenetico che integra le sequenze di rRNA 16S assegnate a Methylomirabilota in questo studio con quelle di un database pubblico, abbiamo sostenuto che le sequenze pubbliche CSP1-5 potrebbero essere erroneamente classificate come Methylomirabilaceae (il clade metanotrofico) e, quindi, il ruolo di questi organismi e il ciclo del metanolo potrebbe essere trascurato anche in altri ambienti.

I margini continentali sono ambienti complessi e unici che interconnettono processi terrestri e marini, svolgendo un ruolo significativo nei cicli biogeochimici del carbonio e dell'azoto1. Sebbene le piattaforme e i pendii continentali rappresentino solo il 20% della superficie oceanica, queste regioni possono rappresentare fino al 50% della produttività marina2,3. La mineralizzazione della materia organica in queste aree avviene a un ritmo molto più rapido rispetto a quanto avviene nei sedimenti del mare aperto, consentendo ai nutrienti rigenerati di ritornare rapidamente ai loro cicli naturali4,5. I pendii continentali spesso comprendono un’ampia gamma di caratteristiche fisiche e geologiche che possono influenzare la distribuzione dei nutrienti e, di conseguenza, la biodiversità6. Questa variabilità è particolarmente importante per le comunità microbiche bentoniche, che sono note per rispondere ai cambiamenti nella disponibilità dei nutrienti e nel tipo di substrato di carbonio7. Poiché i processi microbici sono essenziali per la biogeochimica oceanica e la mineralizzazione della materia organica5, è fondamentale comprendere il loro ruolo nei cicli del carbonio locali e regionali.

Il bacino di Santos (SB) è un bacino marginale situato sul margine dell'Atlantico sudoccidentale. In questa regione, il versante continentale medio-alto presenta un'elevata pendenza ed è caratterizzato da numerose caratteristiche del fondale marino su scala chilometrica, tra cui butteri e diapiri salini esumati8,9. I butteri sono depressioni simili a crateri formate dal rilascio improvviso di fluido (prevalentemente metano) sotto forma di gas o liquido in superficie10,11. Nel bacino di Santos, l'espulsione dei liquidi è facilitata dallo spostamento di grandi volumi di sale, indebolendo gli strati sedimentari superiori9. A causa delle forze gravitazionali, queste masse saline mostrano un movimento verticale (diapir), che può o meno essere esposto sulla superficie sedimentaria marina8,12. È stato segnalato che il campo pockmark sulla scarpata continentale del SB contiene più di novecento depressioni legate a questa caratteristica geologica e ai diapiri salini. Sebbene si ritenga che la maggior parte dei pockmark in quest'area non trasmetta attivamente gas, i dati acustici e i proxy dei metalli hanno suggerito la presenza di attività di infiltrazione da recenti a subrecenti in alcuni dei pockmark9,13,14,15,16. Inoltre, le caratteristiche uniche del fondale marino in quest’area possono fornire una miriade di habitat per comunità microbiche diverse ma ancora poco esplorate17.