El zinc, vital para la evolución de la vida compleja en océanos polares
Una nueva investigación proporciona la primera evidencia de por qué tenemos formas de vida complejas en los océanos polares y destaca la amenaza que representa para ellos el calentamiento global.
Revela el papel vital del metal traza zinc, sin el cual estos océanos se verían privados de vida biológicamente más compleja que las bacterias. Diversas algas no habrían colonizado los océanos polares, y sin las algas, la biodiversidad marina se habría reducido mucho porque las algas son la base de la red alimentaria marina.
El estudio involucró a un equipo internacional de 46 investigadores de cinco países, incluidos científicos de la Universidad de East Anglia (UEA), en el Reino Unido; el Instituto de Investigación Pesquera del Mar Amarillo (China), el Instituto Conjunto del Genoma (JGI) del Departamento de Energía de EE.UU. y el Instituto Alfred-Wegener de Investigaciones Polares y Marinas (Alemania).
Los hallazgos, publicados en Nature Ecology & Evolution, muestran que los océanos polares pertenecen a los ecosistemas marinos más productivos del planeta debido al zinc, que parece haber permitido la fotosíntesis en las condiciones polares extremas de bajas temperaturas y fuerte estacionalidad de la luz.
El investigador principal Thomas Mock, de la Facultad de Ciencias Ambientales de la UEA, dijo en un comunicado: "Este es el primer artículo que vincula el papel de un metal traza esencial para la vida con la evolución adaptativa de muchos grupos de organismos diferentes y, por lo tanto, relacionados de forma lejana con un ecosistema significativo en la Tierra.
"Esta evolución parece haber permitido a estos productores primarios hacer frente a las desafiantes condiciones de los océanos de la superficie polar. Sin zinc no tendríamos algas y, a su vez, no tendríamos peces u otros animales marinos. Por lo tanto, el zinc parece haber impulsado la evolución de complejos vida en los océanos polares.
"Sin embargo, si las concentraciones de zinc se reducen en las aguas superficiales polares, por ejemplo, debido a la estratificación debido al calentamiento global, la vida polar desaparecerá potencialmente más rápido que en otros océanos, ya que la vida en los océanos no polares no depende de concentraciones elevadas de zinc".
En los seres humanos, el zinc es compatible con una serie de funciones, incluido el sistema inmunológico y el metabolismo. En los océanos, es compatible con varios procesos biológicos fundamentales, como la replicación y regulación del ADN, la fotosíntesis y la fijación de carbono.
Las razones detrás del mayor requerimiento de zinc por parte de las comunidades de algas polares naturales, especialmente en el Océano Austral alrededor de la Antártida, siguen sin estar claras, pero estos nuevos datos implican que las microalgas polares tienen una demanda de zinc intrínsecamente mayor.
El autor principal, el profesor Naihao Ye, del Instituto de Investigación Pesquera del Mar Amarillo, dijo: "Este estudio muestra que las concentraciones elevadas de zinc en la superficie de los océanos polares han facilitado la evolución adaptativa de las algas a las condiciones de estos ambientes de baja temperatura permanente. Por lo tanto, el zinc ha permitido la formación de algunas de las redes alimentarias más productivas de la Tierra.
"En términos más generales, las demandas particularmente altas de zinc del fitoplancton polar y el papel que desempeña en el ciclo biogeoquímico del zinc indican que los cambios en su abundancia y biodiversidad debido a un clima cambiante modularán directamente el ciclo del zinc en todo el océano global".
Investigaciones anteriores han encontrado que las aguas superficiales oceánicas muestran una variabilidad significativa en sus concentraciones de zinc disuelto, que van desde concentraciones superiores al promedio en el Océano Austral hasta niveles muy bajos en los océanos tropicales.
También se cree que las demandas particularmente altas de zinc de las algas polares regulan una gran parte de la distribución mundial de zinc.
Los autores de este estudio, que utilizaron enfoques que van desde el trabajo de campo hasta la aplicación de métodos habilitados por el genoma para modelar especies de algas, advierten que el cambio climático podría reducir potencialmente las concentraciones de zinc en los océanos no polares y, por lo tanto, causar limitaciones de zinc.
La fotosíntesis en los ecosistemas polares requiere regulación para hacer frente a la estacionalidad extrema de 24 horas de luz en verano y largos períodos de oscuridad en invierno.
Para el extremo oscuro del espectro de luz, las algas adaptadas al frío han desarrollado mecanismos para reducir significativamente su punto de compensación de luz (la intensidad de luz en la que la producción de oxígeno es igual al consumo) para realizar la fotosíntesis en niveles de luz extremadamente bajos.
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