Expedición de astrobiología al lago Untersee, Antártida: la metagenómica resuelta por el genoma revela diversos taxones y complejidad metabólica

El lago Untersee, un lago en la Antártida que está permanentemente cubierto de hielo, alberga estructuras microbianas únicas que no están litificadas.

Evaluamos la estructura de la comunidad y el potencial metabólico a través de capas superiores pigmentadas y capas más profundas enriquecidas con sedimentos en estas estructuras microbianas en forma de cono y aguja utilizando metagenómica. Estas estructuras microbianas están habitadas por comunidades distintas.

Las estructuras microbianas del lago Untersee (A) Estructuras microbianas de pináculo y cono que se forman adyacentes (B) Estructuras microbianas de pináculo (C) Sección transversal de una estructura de cono que muestra capas sedimentarias individuales con una capa superior que consta de algunas láminas pigmentadas de color muy púrpura y láminas inferiores sin pigmentar , de color beige y rico en arcilla sedimentaria (D) Sección transversal de la estructura del pináculo. Fotografía de Dale T Andersen. – Microbiología Ambiental

Las capas superiores de las estructuras en forma de cono tienen una mayor abundancia de la cianobacteria MAG Microcoleus, mientras que las estructuras en forma de pináculo tienen una mayor abundancia de Elainellacea MAG. Esto sugiere que las cianobacterias influyen en las morfologías de las esteras.

Ilustración esquemática de estructuras microbianas, conos y agujas y sus taxones de cianobacterias asociados. – Microbiología Ambiental

Identificamos contrastes sorprendentes en la composición de la comunidad y su potencial metabólico entre las capas superior e inferior de la estera. Las capas superiores de la estera, que reciben la luz, tienen una mayor abundancia de vías fotosintéticas.

Por el contrario, la capa inferior tiene una mayor abundancia de vías heterótrofas. Nuestros resultados también mostraron que el lago Untersee es el primer lago antártico con una presencia sustancial de genes Nitrospiracea y amoA que oxidan el amoníaco. La capacidad genómica para reciclar moléculas biológicas fue predominante en los genomas ensamblados en metagenomas (MAG) que abarcan 19 filos. Esto resalta la importancia de la eliminación de nutrientes en ambientes ultraoligotróficos.

En general, nuestro estudio proporciona nuevos conocimientos sobre la formación de estructuras microbianas y la posible complejidad metabólica de las esteras microbianas laminadas antárticas. Estas esteras son entornos importantes para la biodiversidad que impulsa el ciclo biogeoquímico en los desiertos polares.

El gráfico de barras de la abundancia relativa del metagenoma se lee a nivel de (A) filo y (B) familia. – Microbiología Ambiental

La metagenómica resuelta por el genoma revela diversos taxones y complejidad metabólica en las estructuras microbianas de los lagos antárticos.Carla Greco, Dale T. Andersen, Marian L. Yallop, Gary Barker, Anne D. Jungblut Microbiología ambiental (acceso libre)

Puede encontrar informes adicionales sobre expediciones e investigaciones en el lago Undersee aquí.

Apéndice: Estas son las grandes estructuras estromatolíticas cónicas (de hasta 70 cm de altura) que se han observado en el lago Untersee – imagen: Dale T. Andersen Astrobiology