Spedizione di astrobiologia al lago Untersee, Antartide: la metagenomica analizzata sul genoma rivela diversi taxa e complessità metaboliche

Il lago Untersee, un lago dell’Antartide permanentemente coperto dal ghiaccio, ospita strutture microbiche non fossilizzate uniche.

Abbiamo valutato la struttura della comunità e il potenziale metabolico attraverso gli strati superiori pigmentati e gli strati più profondi arricchiti con sedimenti di queste strutture microbiche a pinnacolo e cono utilizzando la metagenomica. Queste strutture microbiche sono abitate da comunità distinte.

Strutture microbiche del lago Untersee (A) Strutture microbiche di pinnacolo e cono che si formano in modo contiguo (B) Strutture microbiche di pinnacolo (C) Sezione trasversale della struttura del cono che mostra singoli strati sedimentari con uno strato superiore costituito da poche lamelle molto pigmentate viola e un strato inferiore di lamelle non violacee pigmentate di beige e ricche di argilla sedimentaria (D) Sezione trasversale della struttura sommitale. Fotografia di Dale T. Andersen. – Microbiologia ambientale

Gli strati superiori delle strutture a cono hanno una maggiore abbondanza di cianobatterio MAG Microcoleus, mentre le strutture a forma di apice hanno una maggiore abbondanza di Elainellacea MAG. Ciò suggerisce che i cianobatteri influenzano la forma del tappeto.

Diagramma schematico delle strutture del tappeto microbico, dei coni, dei picchi e dei taxa cianobatterici associati. – Microbiologia ambientale

Abbiamo identificato forti contrasti nella composizione della comunità e nel potenziale metabolico tra gli strati superiore e inferiore del tappeto. Gli strati superiori del tappeto, che ricevono la luce, hanno una maggiore abbondanza di percorsi fotosintetici.

Al contrario, lo strato inferiore ha una maggiore abbondanza di percorsi non autotrofi. I nostri risultati hanno anche mostrato che il Lago Untersee è il primo lago antartico con una presenza significativa di Nitrospiracea ossidante l’ammoniaca e di geni amoA. La capacità genomica di riciclare le molecole biologiche era prevalente nei genomi assemblati con metagenoma (MAG) che coprivano 19 phyla. Ciò evidenzia l’importanza dello smaltimento dei nutrienti in ambienti gravemente scarsi.

Nel complesso, il nostro studio fornisce nuove informazioni sulla composizione delle strutture microbiche e sulla potenziale complessità metabolica dei tappeti microbici incrostanti dell’Antartide. Questi tappeti sono ambienti importanti per la biodiversità che guida il ciclo biogeochimico nei deserti polari.

Grafico a barre dell’abbondanza relativa di letture metagenomiche a livello di famiglia (A) e (B). – Microbiologia ambientale

La metagenomica risolta dal genoma rivela la diversità dei taxon e la complessità metabolica nelle strutture microbiche dei laghi antartici., Carla Greco, Dale T. Anderson e Marianne L. Yallop, Gary Parker, Anne D. Microbiologia ambientale di Jungblut (accesso libero)

Ulteriori resoconti sulle spedizioni e ricerche sul lago Ondersee si trovano qui

aggiunta: Queste sono le grandi strutture coniche di stromatolite (lunghe fino a 70 cm) osservate nel lago Untersee – Immagine: Dale T. Andersen Astrobiology