Il Team di Tara Oceans, guidato dall’istituto di ricerca Genoscope (CEA) e di cui fa parte anche la Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli, ha appena raggiunto un nuovo traguardo, analizzando e identificando l’espressione di oltre 100 milioni di geni appartenenti a decine di migliaia di specie, da alghe microscopiche a piccoli animali planctonici. La spedizione Tara Oceans (2009-2013) ha permesso la raccolta di plancton campioni in tutti gli oceani del mondo a bordo della goletta “Tara” e la creazione di cataloghi di specie e geni su una scala mai effettuata prima.
Portando avanti l’analisi del più grande database sull’ecosistema planctonico, gli studiosi hanno dimostrato che geni molto diversi si esprimono in maniera diversa, a seconda della temperatura dell’acqua o della concentrazione dei nutrienti. La metà di questi geni è sconosciuta, confermando così come l’oceano possa essere considerato un meraviglioso ecosistema per la sua biodiversità. Usando metodi di caratterizzazione genetica di cellule singole, i ricercatori hanno esplorato il ruolo dei geni presenti in specie non conosciute fino ad ora, poiché non coltivabili in laboratorio ma abbondanti nel plancton. Questi risultati sono stati oggetto di due articoli pubblicati nella rivista Nature Communications del 22 e 25 gennaio 2018. Il plancton, che è la base della catena alimentare oceanica, costituisce il più grande ecosistema terrestre e garantisce il corretto funzionamento dei cicli biogeochimici che sono essenziali per la sopravvivenza di tutti gli organismi, compreso il nostro. Costituito da milioni di specie diverse, la complessità del plancton rappresenta una sfida considerevole per la comprensione dei flussi di materia ed energia da cui dipende tutta la vita terrestre. <<Il database creato durante la spedizione resterà a lungo come punto di riferimento sulla biologia ed ecologia del plancton marino. Infatti, la quantità di dati raccolti è tale da richiedere molti anni per arrivare ad una vera comprensione dei processi>>, ha spiegato Daniele Iudicone, Ricercatore-Sezione EMI della Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli. Sappiamo che il Plancton è costituito da organismi molto diversi, i più semplici dei quali (batteri e virus) stanno iniziando a essere geneticamente riconosciuti grazie, tra gli altri studi, proprio al lavoro di Tara Oceans. Di fatto, organismi più complessi, come ad esempio alghe, parassiti o animali microscopici, sono molto meno conosciuti, anche se loro rappresentano la stragrande maggioranza delle specie oceaniche. In questo ambito, fondamentale è stato il ruolo della Stazione Zoologica Anton Dohrn, che ha contribuito all’analisi della relazione tra l’espressione dei geni e le condizioni ambientali in cui gli organismi vivevano al momento della loro raccolta. <<Stiamo collaborando con specialisti in intelligenza artificiale per proseguire l’analisi dei dati che sono troppo complessi e numerosi per essere analizzati con metodi statistici classici>>, ha affermato Daniele Iudicone.
Il più grande catalogo di geni collegato a un ecosistema
Al fine di affrontare questa mancanza e definire le condizioni di espressione di questi geni, i ricercatori del team Tara Oceans hanno creato il più grande catalogo di geni mai compilato per un ecosistema planetario. Comprendendo circa 117 milioni di sequenze diverse, questo catalogo è stato creato grazie all’identificazione dei geni espressi in oltre 400 condizioni ambientali diverse, che vanno dai mari freddi dell’Antartide ai mari Tropicali, passando per il Mar Mediterraneo. Questo massiccio sequenziamento di DNA e RNA, senza l’isolamento degli organismi, fornirà la base per studi di tipo biologico (inclusa la farmaceutica), ecologico ed evolutivo.
Milioni di geni il cui ruolo è ancora sconosciuto
Questo studio rivela anche una proporzione particolarmente alta (oltre la metà del catalogo ottenuto) di geni le cui funzioni rimangono sconosciute. Sembra che questi geni, senza una funzione definita, si esprimano prima e soprattutto in condizioni ambientali particolari. Potrebbero quindi fornire una spiegazione funzionale all’immensa diversità degli organismi osservati nel plancton oceanico.
