Proyecto de Consolidación Investigadora 2024 (CNS2024-154750, IP. Emilio Garcia-Robledo))
Explorando el Metabolismo Microbiano Bajo Estrés de Oxígeno
El proyecto Oxy-Ocean (Competencia microbiana en un océano que se desoxigena: procesos microbianos bajo estrés óxico) aborda un desafío crítico de la oceanografía moderna: la creciente desoxigenación oceánica y su impacto en el ciclo global del carbono y el nitrógeno, así como en el clima. Liderado por el IP Emilio G. Garcia Robledo, este proyecto busca comprender cómo las comunidades microbianas marinas gestionan la transición de procesos aeróbicos a anaeróbicos en entornos con muy bajo oxígeno, como las Zonas de Mínimo de Oxígeno (OMZs, por sus siglas en inglés).
El Corazón del Problema: La Transición Metabólica
En los ambientes marinos, la vida microbiana realiza una transición crucial de la respiración aeróbica (que usa O2) a metabolismos anaeróbicos (como la denitrificación y el anammox, que usan compuestos de nitrógeno oxidado como NOX−) a medida que el oxígeno disminuye. Esta transición tiene consecuencias directas y significativas:
- Ciclo del Nitrógeno (N): La denitrificación y el anammox convierten el N bio-disponible en N2 (gaseoso) no disponible, lo que afecta la productividad marina global. Por otro lado, la Denitrificación Reductiva Asimilatoria a Amonio (DNRA) retiene N en el sistema.
- Clima Global: El ciclo del N en estas zonas puede producir óxido nitroso (N2O), un potente gas de efecto invernadero.
Históricamente, se ha asumido que el cambio a vías anaeróbicas está directamente ligado a la ausencia total de O2. Sin embargo, el umbral de O2 para este cambio es muy variable, lo que afecta la modelización global.
Objetivos Clave del Proyecto Oxy-Ocean
El objetivo principal es evaluar cómo la concentración de oxígeno y la estabilidad ambiental de las condiciones óxicas influyen en la transición y coexistencia del metabolismo aeróbico y anaeróbico.
- Desarrollo de Metodología de Precisión:
- Validar nuevos recipientes de incubación para controlar con precisión las concentraciones de O2 a niveles traza y anóxicos.
- Desarrollar procedimientos para usar un Espectrómetro de Masas para medir simultáneamente las tasas de consumo de O2 y los procesos del ciclo del N (denitrificación y anammox) en condiciones de O2 traza y anóxicas.
- Cuantificación en OMZ:
- Participación en una campaña oceanográfica a la Zona de Mínimo de Oxígeno de la Bahía de Bengala para muestrear estaciones con condiciones óxicas estables e inestables.
- Medición simultánea de la respiración aeróbica y los procesos del metabolismo del N en un rango de concentraciones de O2 bajas y traza.
- Caracterización de la distribución de O2 a alta resolución usando sensores STOX y SBE−43.
- Análisis de la abundancia y composición microbiana (citometría de flujo) y expresión génica (metagenoma/metatranscriptoma) de genes clave relacionados con los metabolismos de O2 y N.
Impacto Esperado
Los resultados de Oxy-Ocean no solo generarán conocimiento científico de vanguardia sobre la ecología microbiana marina y su respuesta a la desoxigenación, sino que también tendrán un impacto directo en la sociedad y en la modelización climática:
- Mejora de Modelos: Los datos de O2 a nivel nanomolar y los umbrales de transición metabólica permitirán mejorar los modelos actuales de biogeoquímica marina, estimando con mayor precisión las áreas marinas desoxigenadas y la producción de N2O.
- Información para la Gestión: La información es crucial para organizaciones como la Red Global de Desoxigenación Oceánica (GO2NE/UNESCO) y los gestores de entornos costeros vulnerables, ayudando a informar estrategias para mitigar las consecuencias de la desoxigenación en ecosistemas y servicios como la pesca y la acuicultura.
