Un nouveau projet majeur aidera à évaluer l’évolution de la biodiversité dans l’océan Arctique et à orienter les efforts de conservation en identifiant des espèces uniques et en évaluant leur risque d’extinction.
Développé par une équipe internationale de scientifiques sous la direction conjointe de l’Université d’East Anglia (UEA) au Royaume-Uni et du Centre Helmholtz de l’Institut Alfred-Wegener pour la recherche polaire et marine (AWI) en Allemagne, l’ensemble de données EcoOmics soutiendra également la bioprospection pour lutter contre la pénurie d’antibiotiques et de médicaments antiviraux, ainsi que pour révéler les preuves d’une nouvelle biologie qui pourrait influencer notre compréhension de l’évolution de la vie sur Terre.
L’équipe – qui comprend des chercheurs de l’Association allemande Helmholtz, de la Fondation allemande pour la recherche (DFG), du Joint Genome Institute (JGI, USA) et de l’Earlham Institute (Royaume-Uni), ainsi que de plusieurs autres institutions – discute de l’initiative et des trouvailles dans la revue PLOS Biologie, publié aujourd’hui.
EcoOmics – le premier grand ensemble de données « omiques », ou de séquences génomiques pour tout écosystème polaire – révèle une année dans la vie biologique de l’océan Arctique central en mettant l’accent sur les microbiomes, les communautés de micro-organismes vivant ensemble dans un habitat.
Les écosystèmes arctiques sont parmi les plus touchés par le réchauffement climatique et l’océan Arctique sert d’indicateur des conséquences du changement climatique, ainsi que de la persistance de la biodiversité sur notre planète.
Pourtant, en raison de problèmes logistiques et d’accessibilité, l’Arctique – en particulier l’océan Arctique central – reste l’un des environnements les plus mal compris.
Les travaux de l’équipe EcoOmics visent à résoudre ce problème, en fournissant une ressource génomique « en libre accès » à la communauté scientifique. Il utilise les données d’échantillons recueillis lors du programme révolutionnaire Observatoire multidisciplinaire dérivant pour l’étude du climat arctique (MOSAiC), qui s’est déroulé de septembre 2019 à octobre 2020.
La plus grande expédition polaire de l’histoire, elle a vu le navire de recherche RV Polarstern gelé dans la banquise arctique et dériver au sommet de l’océan Arctique. Des centaines de scientifiques ont mené une gamme de recherches coordonnées marines, atmosphériques, liées aux glaces de mer et autres visant à améliorer notre compréhension du rôle de l’océan Arctique dans les processus climatiques.
Le professeur Thomas Mock, de l’École des sciences de l’environnement de l’UEA, codirige le projet EcoOmics avec le Dr Katja Metfies de l’AWI.
« Il s’agit du premier et du plus grand effort pour séquencer l’océan Arctique central à travers l’espace et le temps », a déclaré le professeur Mock. « Il fournit la première preuve d’une nouvelle biologie car le travail a été effectué dans un domaine qui n’a jamais été étudié auparavant à l’aide de la technologie multiomique, c’est-à-dire le séquençage de gènes, de génomes et de transcriptomes de communautés microbiennes naturelles de la surface au centre profond de l’Arctique. Océan.
Le Dr Metfies a déclaré: « Cet ensemble de données nous donnera un aperçu sans précédent de la pertinence de la glace de mer et de ses organismes associés pour maintenir la fonctionnalité et les services de l’écosystème marin arctique, qui fait face à la pression drastique du changement climatique.
« MOSAiC nous donne un aperçu important de l’avenir des écosystèmes arctiques au-delà de 2050, lorsque l’océan Arctique devrait être libre de glace pendant l’été. Cette approche scientifique intégrative est sans précédent pour les océans polaires, mais elle est nécessaire pour améliorer nos projections d’interaction réponses des espèces au changement climatique dans l’Arctique.
En particulier, les microbes marins dans la glace de mer et l’eau de mer sont une pierre angulaire de cet écosystème et jouent un rôle central dans les rétroactions climatiques et dans le maintien des réseaux trophiques, qui sont essentiels pour la conservation et les services écosystémiques tels que la fourniture d’un habitat pour les espèces, y compris la pêche. Les microbes servent également d’indicateurs biologiques en raison de leur réponse adaptative rapide aux changements environnementaux.
Les premiers résultats du groupe MOSAiC EcoOmics fournissent la première preuve du filtrage de l’habitat dans l’océan Arctique, qui décrit le processus par lequel les caractéristiques de l’habitat sélectionnent les espèces qui leur sont adaptées. En outre, que l’océan Arctique central est un « trésor » pour découvrir une nouvelle biologie qui a peut-être évolué en raison des processus adaptatifs nécessaires pour prospérer dans cet environnement difficile et peu étudié.
« MOSAiC EcoOmics est bien placé pour construire l’inventaire génétique et génomique le plus complet et le plus intégratif de tous les écosystèmes polaires sur Terre », a déclaré le professeur Mock. « EcoOmics contribuera aux efforts de conservation et étendra les questions fondamentales de la biologie, y compris l’évolution de la vie sur la planète Terre, qui reste incomplète à moins que les organismes polaires ne soient pris en compte.
« Ces organismes sont probablement un trésor pour découvrir une nouvelle biologie en raison de leur adaptation unique. Comment notre compréhension de la biodiversité mondiale sera influencée par la nouvelle biologie polaire reste à voir, mais nos connaissances préliminaires sont très prometteuses. »