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

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

Evaluamos la estructura de la comunidad y el potencial metabólico en las capas pigmentadas superiores y las capas más profundas enriquecidas con sedimentos en estas estructuras de conos y pináculos microbianos utilizando metagenómica. Estas estructuras microbianas están habitadas por comunidades distintas.

Las estructuras microbianas del lago Untersee (A) Estructuras microbianas del pináculo y el cono que se forman adyacentes (B) Estructuras microbianas del pináculo (C) Sección transversal de una estructura de cono que muestra capas sedimentarias individuales con una capa superior que consta de unos pocos pigmentados de color púrpura láminas y una capa inferior de láminas sin pigmentar, de color beige y rica en arcilla sedimentaria (D) Corte transversal de una estructura pináculo. Fotografía de Dale T Andersen. — Microbiología ambiental

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

Ilustración esquemática de estructuras, conos y pináculos de la estera microbiana y sus taxones de cianobacterias asociados. — Microbiología ambiental

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

Por el contrario, la capa inferior muestra una mayor abundancia de vías heterótrofas. Nuestros resultados también mostraron que el lago Untersee es el primer lago de la Antártida con una presencia sustancial de genes oxidantes de amoníaco Nitrospiracea y amoA. La capacidad genómica para reciclar moléculas biológicas estaba muy extendida en los genomas ensamblados en metagenomas (MAG) que abarcan 19 filos. Esto resalta la importancia de la recuperación 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 de la Antártida. Estas esteras constituyen ambientes importantes para la biodiversidad que determina el ciclo biogeoquímico en los desiertos polares.

Gráfico de barras de la abundancia relativa de lecturas de metagenoma a nivel de filo (A) y familia (B). — Microbiología ambiental

La metagenómica resuelta por el genoma revela diversos taxones y complejidad metabólica de las estructuras microbianas en los lagos antárticosCarla 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.

Astrobiología