Nuovo approccio alla valutazione degli ecosistemi
La fissazione dell’azoto è la principale fonte di azoto negli oceani, ed è un fattore determinante della produzione primaria alla base della rete alimentare. Questa è a sua volta collegata allo scambio di biossido di carbonio tra l’atmosfera e il mare, dove viene consumato durante la produzione di biomassa ed emesso durante la respirazione. Il ferro può essere un nutriente limitante per la fissazione dell’azoto e/o la produzione primaria, e affluisce negli oceani principalmente tramite la sedimentazione delle polveri. In quanto riflesso dell’aumentata desertificazione e del cambiamento nell’uso del suolo, la sedimentazione globale delle polveri suscita un interesse internazionale. Il progetto PROTEON (Proteomic approaches to assess the oceanic nitrogen biogeochemistry), finanziato dall’UE, ha sviluppato un approccio con una capacità di trattamento unica per collegare l’attività metabolica degli organismi alla loro identità in un determinato campione. L’analisi si basa sugli isotopi naturali del carbonio (e dell’azoto) nelle proteine presenti in un ecosistema. Due colture batteriche sono state usate per sviluppare l’approccio ad alto rendimento, che deve ancora essere testato su un campione proveniente da un lago meromittico (lago con strati che non si mescolano). Il lavoro preliminare sulla comunità microbica e il ciclo dello zolfo nel lago è stato pubblicato su Geobiology. La tecnica, il fingerprinting proteico a isotopi stabili (protein stable isotope fingerprinting, P-SIF), finora è stata sviluppata per gli isotopi di carbonio. I dettagli del lavoro sono stati pubblicati sulla rivista sottoposta a revisione paritaria Analytical Chemistry. Gli isotopi di azoto si sono dimostrati più problematici, ma il lavoro sta proseguendo per risolvere le difficoltà tecniche. È anche in programma l’estrazione delle proteine dall’acqua di mare, e i ricercatori lavoreranno sull’aumento della quantità di proteine da immettere nella P-SIF per migliorare la risoluzione e allo scopo di analizzare i campioni provenienti dall’Atlantico del Nord tropicale raccolti durante una crociera. I campioni sono stati raccolti durante un viaggio di ricerca in Guadalupa (Antille francesi) e sulle isole di Capo Verde (Africa occidentale), e i sottocampioni sono stati analizzati per quanto riguarda la produzione primaria di massa e i tassi di fissazione N2 e la prevalenza della comunità di fissazione N2. Questi esperimenti sono stati condotti insieme a misurazioni dello spessore degli strati di polvere/aerosol, consentendo un confronto indiretto dei tassi di fissazione N2 con l’apporto previsto di polveri nell’Atlantico tropicale settentrionale. La tecnica P-SIF sviluppata durante PROTEON rappresenterà uno strumento prezioso per valutare il collegamento tra i microrganismi marini e il loro ruolo nell’ecosistema. Consentirà lo studio di microbi in precedenza sconosciuti che potrebbero rivelarsi fondamentali nella comprensione di processi biogeochimici nell’ambiente e potrebbero aiutare nella valutazione dei cambiamenti nell’utilizzo del suolo.
Parole chiave
Ecosistema, carbonio oceanico, ciclo dell’azoto, deposito della polvere, meromittico, ciclo dello zolfo, PROTEON, fingerprinting proteico a isotopi stabili, diazotrofi
