La Universidad Jiao Tong de Shanghai, junto con varias instituciones colaboradoras, incluida la Universidad de Copenhague y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, han llevado a cabo una extensa investigación sobre los ecosistemas microbianos en la zona hadal de las profundidades oceánicas.
Por Justin Jackson, Phys.org
Los hallazgos revelan un nivel de novedad taxonómica sin precedentes, ya que el 89,4 % de las especies microbianas identificadas no se habían registrado previamente. El estudio demostró que las presiones de selección, que favorecen estrategias de adaptación simplificadas o versátiles, dominan sobre la deriva neutral en la conformación de estos ecosistemas microbianos extremos .
Los entornos hadales, ubicados a profundidades superiores a los 6.000 metros bajo el nivel del mar, siguen estando entre los ecosistemas menos explorados de la Tierra. Los sumergibles tripulados capaces de alcanzar la profundidad total del océano han sido escasos: antes de 2019, menos de una docena de individuos visitaron el punto más profundo de la Fosa de las Marianas.
La inmensa presión hidrostática, las temperaturas cercanas al punto de congelación y las limitaciones extremas de nutrientes de la zona hadal crean condiciones aparentemente imposibles para que la vida prospere. Investigaciones anteriores sugirieron que la diversidad microbiana en estas profundidades podría ser limitada, pero la falta de muestreo directo ha limitado la certeza de estas sugerencias.
Los avances en la tecnología de aguas profundas, en particular el sumergible Fendouzhe, han revolucionado la investigación hadal, permitiendo un muestreo más preciso y frecuente. Con una capacidad de muestreo de 220 kg y un tiempo de operación bentónica extendido de seis horas, Fendouzhe ha superado los métodos tradicionales, como la gravedad y los núcleos de caja.
El proyecto de Investigación Ambiental y Ecológica de la Fosa de las Marianas (MEER) proporciona la primera exploración sistemática de la vida microbiana y macrofaunal en estas profundidades, revelando un nivel sin precedentes de diversidad biológica y estrategias de adaptación.
En el estudio, «Ecosistemas microbianos y fuerzas impulsoras ecológicas en los sedimentos oceánicos más profundos», publicado en Cell , los investigadores llevaron a cabo una secuenciación metagenómica a gran escala y una secuenciación del gen ARNr 16S para investigar la diversidad microbiana y las estrategias de adaptación en la zona hadal.
Durante la expedición TS21 (agosto-noviembre de 2021), los investigadores realizaron 33 inmersiones y recolectaron 1.648 muestras de sedimentos , 12 filtrados de agua de mar in situ y múltiples especímenes de macroorganismos a lo largo de 6.000 a 10.900 metros en la Fosa de las Marianas, la Fosa de Yap y la Cuenca de Filipinas.
El muestreo cubrió diversas características geológicas, incluidas fallas cóncavas y convexas, pendientes de trincheras y llanuras abisales, sentando las bases para el conjunto de datos ecológicos hadales más completo hasta la fecha.
La secuenciación metagenómica de 1194 muestras generó el conjunto de datos de 92 terabase pairs (Tbp) de Mariana Trench Environment and Ecology Research (MEER), que identificó 7564 especies microbianas, el 89,4 % de las cuales no se habían notificado anteriormente. El análisis genómico comparativo confirmó que el conjunto de datos MEER tenía poca superposición con los conjuntos de datos globales de aguas profundas, lo que refuerza su novedad.
Los análisis integraron metodologías geofísicas, geoquímicas y biológicas, empleando un proceso semiautomatizado de extracción y secuenciación de ADN. Los datos revelaron niveles excepcionalmente altos de novedad, diversidad y heterogeneidad microbiana, en particular entre procariotas y virus, influenciados tanto por presiones ambientales extremas como por intrincadas variaciones topográficas.
Más allá de los microorganismos, la investigación destaca dos especies representativas de la macrofauna hadal: los anfípodos hadal (Hirondellea gigas), con intercambios poblacionales horizontales a través de fosas, y el pez caracol hadal (Pseudoliparis swirei), que exhibe una invasión vertical de vertebrados desde las profundidades marinas hacia la zona hadal.
Los mecanismos de adaptación compartidos entre microbios y macrofauna sugieren estrategias evolutivas convergentes en ambientes hadales. Se observaron mecanismos mejorados de antioxidación y acumulación intracelular de solutos compatibles en todos los dominios biológicos, lo que refuerza el concepto de respuestas fisiológicas universales a condiciones de presión ultraalta.
Las conclusiones extraídas de los datos confirman que la selección ambiental, y no la deriva aleatoria, es el factor determinante clave de la formación de comunidades microbianas en las profundidades oceánicas. Los hallazgos sugieren además que los ecosistemas microbianos abisales operan bajo presiones evolutivas distintas a las de los entornos marinos más superficiales.
El conjunto de datos recién generado proporciona un trampolín para futuros estudios sobre la adaptación microbiana de las profundidades marinas con posibles aplicaciones en biotecnología y ciencias ambientales.
Los conjuntos de datos MEER ahora son de acceso público, lo que ofrece a los investigadores un repositorio integral de nuevos datos microbianos y macrofaunales hadales.
Más información: Xiang Xiao et al, Ecosistemas microbianos y fuerzas impulsoras ecológicas en los sedimentos oceánicos más profundos, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.036
Xiang Xiao et al, MEER: Ecosistema floreciente extraordinario en el océano más profundo, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.037
