Odkrywanie tajemnic mikrobiomów z Oceanu Atlantyckiego
Ocean Atlantycki, drugi co do wielkości ocean naszego globu, jest siedliskiem ogromnej różnorodności form życia – od w większości niewidocznego świata mikroorganizmów po ogromne zwierzęta morskie. To zróżnicowane środowisko jest źródłem ogromnej ilości usług ekosystemowych i stanowi kluczowy czynnik dla regulacji klimatu. W związku z tym lepsze zrozumienie tego olbrzymienia zasobu i zarządzanie nim przyczyniłoby się do rozwoju badań nad środowiskiem morskim, przynosząc istotne korzyści dla takich sektorów, jak akwakultura, zrównoważony rozwój, biotechnologia i monitorowanie środowiska. W finansowanym przez UE projekcie AtlantECO(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wzięło udział 36 partnerów z Europy, Brazylii i Republiki Południowej Afryki. Celem było zbadanie dynamiki ekosystemów atlantyckich oraz uzyskanie nowych informacji na temat mikrobiomu(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Atlantyku i jego roli w systemie ziemskim.
Poszukiwanie danych na morzu
W latach 2020–2023 w ramach sześciu flagowych ekspedycji i pięciu rejsów prowadzonych przez podmioty zewnętrzne pod kierownictwem partnerów i współpracowników projektu AtlantECO przeprowadzono misje morskie mające na celu zebranie nowych obserwacji dotyczących dynamiki Oceanu Atlantyckiego. Zespoły połączyły swoją wiedzę specjalistyczną z dziedziny biologii molekularnej, ekologii i oceanografii oraz przetestowały najnowocześniejsze podejścia, takie jak analiza danych metagenomicznych i modelowanie matematyczne. Opracowały najlepsze praktyki w zakresie pobierania próbek i tworzenia banków biologicznych, a także wskaźniki i czynniki prognostyczne stanu ekosystemu. Ogólnodostępne i znormalizowane zbiory danych dotyczące mikrobiomu Atlantyku stworzyły solidną podstawę dla przyszłych badań oceanicznych. „W projekcie AtlantECO powstał szczegółowy obraz mikroorganizmów żyjących w Oceanie Atlantyckim oraz ich powiązań z innymi organizmami i otoczeniem”, wyjaśnia koordynator projektu Daniele Iudicone, przedstawiając istotę prac. Kolejnym zasadniczym obszarem było badanie interakcji między mikroorganizmami morskimi a plastisferą(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Zbadano również wzajemne powiązania między fizycznymi procesami oceanicznymi, takimi jak temperatura i dostępność zasobów, a przemieszczaniem się organizmów, składników odżywczych i innych materiałów w oceanie.
Nowe horyzonty w dziedzinie biotechnologii morskiej
Wśród innowacji powstałych w ramach projektu AtlantECO znalazło się autonomiczne urządzenie do pobierania próbek środowiskowego DNA; czujniki genetyczne wspomagające zakłady akwakultury we wczesnym wykrywaniu szkodliwych organizmów lub zmian jakości wody; oraz niedrogi system typu „laboratorium na chipie” służące do szybkiego wykrywania glonów wytwarzających toksyny. Położono również nacisk na poszukiwanie zasobów biologicznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Zespół stworzył AtlantECO-META – zasób, który harmonizuje dane metagenomiczne z całego obszaru Atlantyku i zapewnia interesariuszom branżowym dostęp do różnorodności genetycznej mikroorganizmów morskich. Wyniki badań można testować i dalej rozwijać pod kątem zastosowań takich jak monitorowanie zanieczyszczeń, odkrywanie nowych enzymów oraz opracowywanie bardziej zrównoważonych procesów produkcyjnych. Kluczowym dokonaniem było zidentyfikowanie genomowej „ciemnej materii” w mikroorganizmach morskich. Funkcja tych genów pozostaje nieznana, ale zespół AtlantECO zwrócił uwagę na ich znaczenie dla metabolizmu, interakcji ekologicznych i adaptacji. „Zaczęliśmy wypełniać tę lukę w wiedzy, wykorzystując innowacyjne dane genomiczne na dużą skalę w połączeniu ze sztuczną inteligencją, technikami przewidywania struktury białek oraz modelowaniem dynamiki molekularnej”, tłumaczy Iudicone.
Przyszłość badań oceanicznych
W projekcie AtlantECO przekształcono odkrycia naukowe w gotowe do wdrożenia zalecenia, dostarczając dowodów i wytycznych dotyczących włączenia mikrobiomów morskich do strategii ochrony różnorodności biologicznej, zarządzania oceanami oraz zrównoważonej niebieskiej gospodarki. Ponadto położono duży nacisk na angażowanie opinii publicznej w jego postępy poprzez różne media, publikacje, regularne publikowanie aktualności oraz podcast AtlantECO(odnośnik otworzy się w nowym oknie), w ramach którego w trakcie trwania projektu opublikowano 55 odcinków. Opierając się na dotychczasowych wynikach, zespół AtlantECO zamierza kontynuować swoje dokonania poprzez kolejne projekty, które skupią się na modelowaniu metabolicznym i biotechnologii morskiej. „Wiedza ta może poprawić prognozy dotyczące reakcji ekosystemów morskich na zmiany środowiskowe oraz pomóc w identyfikacji obszarów, których ochronę należy potraktować priorytetowo”, podsumowuje Iudicone.
