Alla scoperta dei segreti dei microbiomi presenti nell’Oceano Atlantico
L’Atlantico, il secondo oceano più grande del mondo, ospita un’enorme varietà di forme di vita, dal mondo microbico perlopiù invisibile a formidabili creature marine, è un ambiente diversificato che fornisce una miriade di servizi ecosistemici e rappresenta un fattore essenziale nella regolazione del clima. Di conseguenza, una migliore comprensione e gestione di questa vasta risorsa può dare impulso alla ricerca sull’ambiente marino, apportando importanti benefici a settori quali l’acquacoltura, la sostenibilità, la biotecnologia e il monitoraggio ambientale. Il progetto AtlantECO(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, ha coinvolto 36 partner provenienti dall’Europa, dal Brasile e dal Sudafrica con l’obiettivo di esplorare le dinamiche degli ecosistemi atlantici, offrendo nuove intuizioni sul microbioma(si apre in una nuova finestra) di questo oceano e sul ruolo da esso rivestito all’interno del sistema terrestre.
Esplorazioni marine alla ricerca di nuove conoscenze
Tra il 2020 e il 2023, sei spedizioni faro e cinque crociere condotte da terzi sotto la guida dei partner e dei collaboratori di AtlantECO hanno portato a termine missioni in mare al fine di raccogliere nuove osservazioni sulle dinamiche dell’Oceano Atlantico. I team hanno unito le loro competenze in materia di biologia molecolare, ecologia e oceanografia mettendo alla prova approcci all’avanguardia, quali l’analisi dei dati metagenomici e la modellizzazione matematica, per fornire le migliori pratiche di campionamento e creazione di biobanche, nonché indicatori e predittori dello stato dell’ecosistema. Grazie all’impiego di set di dati aperti e standardizzati sul microbioma atlantico, è stato possibile generare una solida base per la futura ricerca oceanica. «AtlantECO ha tracciato un quadro dettagliato dei microrganismi che popolano l’Oceano Atlantico e delle loro interazioni con altri organismi e con l’ambiente circostante», spiega Daniele Iudicone, il coordinatore del progetto, illustrando il fulcro del lavoro svolto. Un altro pilastro della ricerca ha riguardato lo studio delle interazioni tra i microrganismi marini e la plastisfera(si apre in una nuova finestra). Il progetto ha inoltre approfondito l’interconnessione tra i processi fisici oceanici, quali la temperatura e la disponibilità di risorse, e il movimento di organismi, nutrienti e altri materiali attraverso l’oceano.
Nuove frontiere nella biotecnologia marina
Tra le innovazioni messe in campo da AtlantECO figurano uno strumento autonomo per la raccolta di campioni di DNA ambientale, sensori genetici per assistere gli impianti di acquacoltura nell’individuazione precoce di organismi nocivi o di cambiamenti nella qualità dell’acqua e un sistema di laboratorio su chip a basso costo per il rilevamento rapido di alghe produttrici di tossine. Il progetto si è inoltre concentrato sulla bioprospezione(si apre in una nuova finestra) e ha sviluppato AtlantECO-META, una risorsa che armonizza i dati metagenomici provenienti da tutta l’area atlantica consentendo agli operatori del settore di accedere alla diversità genetica dei microrganismi marini. I risultati possono essere testati e ulteriormente sviluppati per applicazioni quali il monitoraggio dell’inquinamento, la scoperta di nuovi enzimi e processi di produzione più sostenibili. Una scoperta fondamentale ha riguardato l’identificazione della «materia oscura» genomica nei microbi marini, la cui funzione è tuttora sconosciuta: AtlantECO ne ha messo in evidenza l’importanza per il metabolismo, le interazioni ecologiche e l’adattamento. «Abbiamo iniziato a colmare questa lacuna di conoscenza utilizzando dati genomici innovativi su larga scala integrati con l’intelligenza artificiale, la previsione della struttura proteica e la modellizzazione della dinamica molecolare», afferma Iudicone.
Un tuffo nel futuro della ricerca oceanica
AtlantECO ha tradotto le proprie scoperte in raccomandazioni pronte per essere adottate a livello politico, fornendo prove e indicazioni utili all’integrazione dei microbiomi marini nella protezione della biodiversità, nella governance degli oceani e nelle strategie di economia blu sostenibile. Inoltre, il progetto ha posto grande enfasi sul coinvolgimento del pubblico nei propri sviluppi attraverso vari canali mediatici, pubblicazioni, la diffusione regolare di aggiornamenti e il podcast AtlantECO(si apre in una nuova finestra), che ha pubblicato 55 episodi nel corso della durata del progetto. Sulla base di questo lavoro, AtlantECO punta a portare avanti la propria eredità attraverso progetti di follow-up che si concentreranno sulla modellizzazione metabolica e sulla biotecnologia marina. «Queste informazioni dispongono del potenziale per migliorare le previsioni sulle modalità attraverso cui gli ecosistemi marini rispondono ai cambiamenti ambientali e contribuire a identificare le aree da proteggere in via prioritaria», conclude Iudicone.
