28/06/2018

En el vórtice de desechos del Pacífico Norte

Octavo día de navegación, cruzando el Pacífico Norte, de Honolulu (Hawái) a Portland (Oregón), a través del vórtice de desechos del Pacífico Norte. El "continente de plástico" como tal, no existe. Lejos de ser una "isla", los miles de billones de microplásticos forman una "sopa” de plástico invisible desde el barco. Fragmentos de plástico que varían de 2 milímetros a algunas micras, listas para integrar la cadena alimentaria; Y, sobre todo, imposible de limpiar.

Cuatro veces al día, reducimos la velocidad a 3 nudos para lanzar el Manta. Con su mandíbula de 60 cm por 20, es la red más adecuada para la pesca de microplásticos. El mar agitado que lo hacía rebotar en superficie en días pasados, se ha calmado.

Yohann Mucherie y María Luiza Pedrotti se las ingeniaron para dar con el centro del basurero. Solo disponían de coordenadas geográficas generadas por un estudio reciente publicado en Scientific Reports, y de datos ya antiguos, del 2015 y 2016.

Al mapa existente superpusieron un algoritmo de pronósticos oceanográficos. Usando información recolectada a través de diferentes satélites y boyas in situ que se computan diariamente a los datos compartidos por expediciones anteriores. "Mercator Ocean" modeliza las corrientes marinas, la temperatura, la salinidad y el nivel del mar, así como las variables bioquímicas del océano. Gracias a esta operación, parece que vamos por buen camino.

Estructura permanente pero en movimiento, formada por las corrientes superficiales del océano bajo el efecto del viento, el giro atrapa los plásticos. Sin embargo, no es una zona homogénea. Su área equivalente a más de seis veces Francia presenta áreas de mayor concentración de plásticos que otras. "Para cubrir el mayor espacio posible y recoger la mayor cantidad de micro plásticos, optamos por un camino en zigzag antes de dirigirnos hacia el norte, hacia Portland", explica María.

Su equipo ha pescado un buen botín. Mélanie Billaud lo escarba con el esmero de una buscadora de oro. Primero, devuelve al mar los espléndidos vellidos azul pálido, colonias de pólipos en forma de pequeñas embarcaciones. Luego, coloca en un recipiente de vidrio transparente cada fragmento de plástico para medirlo, y poner en cultivo las especies que los colonizaron. “Buscamos determinar la potencial preferencia de los organismos marinos por un polímero particular"

En el tamiz de malla de 2 mm, ella encuentra desechos de todos colores:  " En su mayoría, son plásticos duros, productos de la fragmentación de las botellas. También hay fibras, filamentos, películas, poliestireno... Pero lo más sorprendente, es la presencia de gránulos que son la materia prima para la fabricación de cualquier objeto de plástico. Por lo tanto no debería salir nunca de las fábricas ".
En los recolectores de la parte inferior de las redes, María Luiza Pedrotti observa claramente más plásticos que plancton. Suficiente para implementar todos los pasos del proyecto que conduce: "Va desde el estudio genómico de la fauna y la flora presentes en los plásticos, hasta los contaminantes asociados con ellos. Incluyendo la diversidad de cianobacterias y de hongos que habitan allí". 

Patricia Jolly.

27/06/2018

La distribución de las especies planctónicas raras

En base al acervo de muestras de plancton recolectadas por la goleta Tara durante su expedición de cuatro años en todos los océanos del mundo, los investigadores del Instituto de Biología de la ENS, en colaboración con el consorcio Tara Oceans, han puesto en evidencia un patrón común en todas las comunidades planctónicas del globo.

La abundancia de cada especie dentro de una comunidad está relacionada con su función ecológica. Las especies más abundantes son aquellas que tienen más éxito en la competencia local. Junto a estos "ganadores", los ecosistemas microbianos, y los del plancton en particular, albergan un gran número de especies de baja abundancia llamadas "biósferas raras", cuyo origen y función aún son misteriosos.

Utilizando el método de metabarcoding*, los investigadores pudieron evaluar la abundancia de especies eucariotas unicelulares presentes en la superficie del Océano global, y compararlas en las muestras recolectadas en 121 sitios diferentes.

Demostraron que, a pesar de una gran variabilidad geográfica en la composición, la biosfera rara parece seguir principios comunes. La disminución en cantidad de 99% de las especies menos abundantes sigue una misma ley; Su tasa se puede cuantificar con un error de menos del 10%, con mayor precisión que la mayoría de los patrones ecológicos conocidos.

Esta sorprendente regularidad, esta firma común en todas las partes del océano, sugiere la existencia de procesos comunes y globales que rigen la ecología de la "biosfera rara". Los investigadores plantean la hipótesis de que esta parte de la comunidad no respondería local y puntualmente al medio ambiente, sino que dependería de fenómenos de gran extensión geográfica, como la mezcla inducida por la circulación oceánica mundial, que permitiría que las especies integren, en el tiempo y el espacio, las fluctuaciones del entorno marino.

Esta investigación proporciona pistas adicionales sobre el funcionamiento y la ecología de las especies de plancton no dominantes. Se cree que juegan un papel importante en el ecosistema de plancton marino en su conjunto.

*Metabarcoding: una técnica de secuenciación masiva del ADN de una parte de las células que permite caracterizar las especies presentes en la muestra.

24/06/2018

Los desafíos de una navegación científica

Cuarto día en alta mar. Después del desayuno, Yohann Mucherie, nuestro magnánimo capitán, nos regala algunas horas de placer: navegar solo con velas. Casi con viento en contra, Tara progresa lentamente. "No avanzamos y no estamos en el rumbo correcto, pero compensaremos eso más tarde", decide el capitán.

De tareas domésticas, Justine "Juju" Jacquin, estudiante de doctorado en biodegradación de los plásticos, afectada por un mareo persistente, aprovecha la oportunidad para pasar la aspiradora por la sala común y el pasillo. Dopada por esta navegación natural, ella incluso se habría puesto a lavar la ropa si la lavadora, la secadora y el tendedero no estuvieran tan cerca de los motores y de los gatos hidráulicos del piloto automático.

Nuestro colectivo de trece almas se esfuerza por observar una higiene aceptable, si no rigurosa. Pero Tara no es lo que se llama un barco "limpio". Sus flancos de aluminio contienen 40,000 litros de diésel para alimentar los motores, sin los cuales esta etapa de Honolulu a Portland, dominada por vientos en contra, duraría seis semanas en lugar de las tres planeadas.

"Debemos aceptar un compromiso", argumenta Daniel Cron, el segundo. “Los instrumentos de los investigadores requieren un generador. Los científicos tienen obligaciones de presencia en sus laboratorios en tierra. Debemos respetar un calendario, así como organizar las rotaciones de tripulación. Sería imposible navegando solo a vela. También debemos ser capaces de mitigar un posible problema técnico".

Tara se esfuerza por ser una buena estudiante en otras áreas. Producida por desalinizador a partir de agua de mar, renovada a 250 litros por hora, nuestra reserva de 6,000 litros de agua dulce alimenta las dos duchas, el fregadero en la cocina, y los chorros utilizados por científicos para enjuagar sus redes de muestreo en popa.

Tratamos de no usar más de 500 litros en total por día. Para la higiene personal, la cocina, la lavandería y la limpieza general, usamos productos 100% biodegradables. El único protector solar tolerado a bordo se ha desarrollado en asociación con una marca comercial, según una fórmula que no tiene impacto alguno en la vida acuática.

Para limitar el empaquetado y los desechos a bordo, la chef, Sophie Bin, administra un inventario de productos frescos o secos embarcados en Honolulu. Eso no impide que esta alsaciana de 33 años, veterana de las expediciones en montaña y mar en Escandinavia, entrenada a navegar en el Rin entre Francia y Alemania, se esmere en gastronomía. Desde latas de harina, azúcar, nueces, quinua, sémola, muesli, frutas y verduras, ella elabora ensaladas, pasteles y otras preparaciones caseras. Se muestra intransigente en la separación de desechos, de las latas y conservas.

Así, los científicos pueden no sentirse demasiado culpables. Despliegan la red Manta, de 60 cm de ancho, parecida a un raya, por media hora, dos veces cada tarde. La pesca de micro plásticos entrega también unos desechos macro. Como un cepillo de dientes desteñido, colonizado por algas y pequeños cangrejos.  ¿Habrá caído de un barco, o proviene de un río chino acarreando montones de desechos? El fotógrafo Samuel Bollendorff captura cada paso de esta "pesca".

Anticipando nuestra entrada en el Great Pacific Garbage Patch (GPGP), María Luiza Pedrotti, investigadora en biología marina, en el laboratorio oceanográfico de Villefranche-sur-Mer, jefa de la misión científica en esta etapa, aclara: "nombrar esta zona ‘continente’ o incluso ‘isla’ de plástico es abusivo. Estoy esperando verla para darle un nombre más apropiado".

Del tamaño de Europa del oeste, el GPGP aún disimula secretos. Se sabe que está compuesto esencialmente de micro plásticos de un tamaño inferior a un grano de arroz. Se estima que 1,8 trillón de piezas flotan en la superficie, apenas visibles a simple vista, y que no forman una masa continua. Pero el GPGP también es una trampa de macro desechos; Esos representan la mayor parte de su masa total, estimada en 80,000 toneladas.
 
Patricia Jolly

22/06/2018

Vórtice del Pacífico Norte

Del 19 de junio al 2 de julio, después de estudiar los arrecifes coralinos de Hawái, cruzaremos el giro ubicado en el noreste del Pacífico, comúnmente llamado "Vórtice de desechos del Pacífico Norte", el Great Pacific Garbage Patch , una de las zonas de mayor concentración de plásticos en el mundo. El equipo científico, dirigido por María Luiza Pedrotti, del Laboratorio Oceanográfico de Villefranche-sur-Mer, estudiará la vida de los organismos marinos que se desarrollan en estos vórtices de plásticos, para comprender sus interacciones con los microplásticos.

¿Qué es el Vórtice de Desechos del Pacífico Norte?
Las corrientes oceánicas circulares crean un inmenso giro (remolino), en el centro del cual se acumulan restos de plástico, así como el plancton y las algas de fuentes cercanas al giro. Los datos de circunnavegaciones, estudios regionales e informes anteriores, han confirmado la existencia de 5 giros en el mundo, caracterizados por concentraciones relativamente altas de plásticos flotantes: en el Pacífico norte y sur, en el Atlántico norte y sur, y en el Océano Índico.

Plásticos y vida marina: ¿un nuevo ecosistema?
Este gran parche de basura del Pacífico, el Great Pacific Garbage Patch, equivalente a la superficie de Europa, hospeda una abundante vida de algas, de insectos y bacterias que forman y establecen equilibrios y nuevos ecosistemas en la superficie del Océano. La comunidad científica sabe poco del tema, todavía. ¿Cuál es el impacto real de estas "nuevas áreas de vida plástico-biológicas"?

Objetivo 1: evaluar la estructura del ecosistema del plancton en contacto con los desechos plásticos
Una amplia gama de criaturas marinas interactúa regularmente con los desechos plásticos, pero hasta ahora, poca investigación ha documentado la relación entre el zooplancton y los microplásticos. El equipo científico a bordo de Tara cruzará esta área para estudiar la posible ingesta de plástico por parte de los organismos (filter feeders). Debido a su pequeño tamaño y colores, los microplásticos son vistos como alimentos y se ingieren. Objetivo: calcular la relación plástico / plancton para una amplia variedad de zooplancton, y un amplio espectro de concentraciones de partículas plásticas recolectadas en esta área tan extensa.

¿Cómo estudiar la relación entre el zooplancton y los microplásticos? Recolectados por nuestras redes (Manta, red de Alta Velocidad, ...) las muestras deben permitir contar, clasificar y medir la relación plancton / plástico, usando un sistema ZooScan. Este instrumento digitaliza y analiza semiautomáticamente las muestras recolectadas, lo que permite a los investigadores estudiar simultáneamente el espacio ocupado por las comunidades planctónicas y los microplásticos.

Objetivo 2: identificar fauna, flora y hongos
La segunda parte de la investigación ayudará a comprender cómo las partículas de plástico se convierten en verdaderas balsas para los organismos marinos no nativos. Estos organismos colonizan nuevos ambientes y constituyen un riesgo importante para el equilibrio de los ecosistemas marinos. Estos plásticos no solo son utilizados por organismos marinos, sino también por diferentes patógenos. "La identificación de especies asociadas a restos plásticos ayudará a determinar las zonas biogeográficas de la colonización, y a comprender la posible dispersión de estos organismos", explica Maria Luiza Pedrotti, coordinadora científica de esta etapa.
Objetivos específicos:
1) Evaluar la distribución espacial de los plásticos flotantes (0.3 - 50 mm y 0.02 - 0.3 mm) dentro del vórtice de desechos del Pacífico Norte.
2) Evaluar la estructura del ecosistema del plancton en contacto con fragmentos de plástico, para determinar un indicador de relación plancton / plástico.
3) Analizar las comunidades microbianas fijas y los contaminantes orgánicos asociados con los microplásticos.
4) Secuenciar el ADN de las comunidades microbianas fijadas.
5) Caracterizar químicamente los diferentes tipos de plásticos, para conocer la composición (tipos de polímeros) y el estado de oxidación de los desechos presentes en el giro.

Tara Big Data: enriquecer la base de datos de las expediciones Tara
Estas informaciones ampliarán la base de datos Tara, la base de datos más grande del mundo en materia de ecosistemas marinos, al proporcionar parámetros físicos, información sobre los plásticos y el plancton recolectados.

Este trabajo y estos análisis se realizarán en colaboración con:
El laboratorio oceanográfico de Villefranche-sur-Mer (LOV), el CNRS, el Génoscope-CEA, la Universidad Paris-Sorbonne, Mercator, la Universidad de Maine, Oceanomed, el Laboratorio de Oceanografía Microbiana (LOMIC), el Centro científico de Mónaco (CSM), el Museo Nacional de Historia Natural (MNHM), la Universidad de Nice Sophia-Antipolis, el Laboratorio Universitario de Biodiversidad y Ecología Microbiana (LUBEM-ESIAB).

19/06/2018

Las patologías coralinas, con Explorations de Mónaco

Del 12 al 25 de junio, el coral en Hawái es el tema de la misión de Explorations Mónaco, dirigida por el Centro Científico de Mónaco, en colaboración con la Fundación Príncipe Alberto II de Mónaco y la Fundación Tara.

En las últimas décadas, se ha observado un fuerte aumento de las enfermedades que afectan a los corales constructores de arrecifes, ilustrando el impacto del cambio climático y de la acidificación en la salud de los ecosistemas marinos. Este estrecho vínculo entre el destino del océano y el clima hace temer un aumento exponencial del número de patologías que afectan a los arrecifes. Desde 2009, la Fundación Prince Albert II y la Fundación Tara se han asociado para estudiar estas evoluciones del ecosistema marino

Especializado en el estudio del funcionamiento de los ecosistemas coralinos (tropicales, mediterráneos y profundos), el Centro Científico de Mónaco (CSM) es uno de los principales socios de la expedición Tara Pacific 2016-2018. 

En los arrecifes hawaianos y a bordo de la goleta, el CSM en colaboración con Explorations de Mónaco y la Universidad de Hawái, realizará una misión de muestreo de coral dedicada al estudio de las patologías de corales en Kaneohe Bay, en la costa este de la isla de Oahu.

Los equipos de CSM enfocarán su trabajo en la anomalía de crecimiento, un fenómeno que afecta a más de 40 especies de corales Scleractinia del Indo-Pacífico y del Caribe, un fenómeno cuya etiología permanece desconocida. La patología se caracteriza por la formación, en parte de la colonia coralina, de crecimientos anormales que para algunos investigadores son similares a los tumores, pero cuya malignidad aún no se ha establecido.

El origen de este fenómeno podría implicar microorganismos que pueblan los tejidos enfermos.
El estudio de estos "tumores" puede enriquecer nuestro conocimiento sobre el funcionamiento de los corales, pero también sobre un sistema inmune innato muy similar al nuestro. De hecho, la observación de patologías para comprender el funcionamiento normal de los organismos fue erigida en el dogma de la medicina experimental por Claude Bernard, a mediados del siglo XIX, el fundador de la medicina moderna. Si este dogma es cierto para los humanos, los investigadores monegascos lo aplicarán hoy al coral.

Más allá del interés de este estudio para tratar de mejorar el futuro de los arrecifes de coral, también proporcionará información clave para la aprehensión de problemas biológicos o biomédicos, como las relaciones entre la enfermedad del anfitrión y los microorganismos asociados. Con su doble competencia en biología coralina y en biología médica, el CSM es uno de los pocos laboratorios en el mundo con la expertise necesaria para analizar estas anormalidades de crecimiento del individuo hasta los genes.

Se preparará una primera recolección de organismos sanos e infectados para la extracción inmediata de moléculas de interés, en el Instituto de Biología Marina de Hawái (HIMB), antes de enviarla a Mónaco para su análisis. Otras muestras serán puestas en cuarentena y enviadas vivas a Mónaco para su cultivo controlado. Se tomarán un total de 120 muestras, idealmente de las tres especies principales de coral hawaiano: Porites lobata, P. compressa y Montipora capitata.
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18/06/2018

Ocean Gene Atlas


Ocean Gene Atlas, u OGA, es el nombre dado al nuevo sitio web que permite una exploración de los numerosos y complejos datos producidos por la expedición Tara Oceans. Un equipo del Instituto Mediterráneo de Oceanología (MIO), adscrito al consorcio científico y liderado por Emilie Villar y Pascal Hingamp, ha construido esta herramienta. Ella permite a los científicos interesados interrogar a la enorme base de datos genéticos, medioambientales y taxonómicos de Tara Oceans.

Los datos recolectados por el muestreo global del plancton oceánico realizado por la goleta son públicos y gratuitos. Pero en la práctica, la experiencia necesaria en programación informática para explorarlos era una barrera para muchos científicos. Para superar esto, el equipo de MIO ha creado OGA, que reúne todos los datos complejos y los hace legibles para cualquier investigador interesado en la vida y evolución del plancton marino. Esta iniciativa hace que el potencial de los datos de Tara Oceans sea explotado al máximo y derive en nuevos conocimientos.

Con un simple “clic” y unos pocos segundos de paciencia, un oceanógrafo podrá conocer la distribución global y la abundancia de un gen de interés, todo ello en relación con las condiciones ambientales (temperatura, concentración de oxígeno, pH, salinidad, etc.). También podrá saber qué tipos de organismos llevan este gen en el océano global. Este análisis rápido y detallado puede permitir validar hipótesis sobre la función de un gen, o revelarlo donde no se esperaba, por ejemplo, en el genoma de otros organismos. Todo esto proporciona información valiosa sobre la evolución y la capacidad de adaptación del plancton marino, del que dependen el resto de la cadena alimentaria marina y los equilibrios climáticos.

En la actualidad, la mayoría de los datos disponibles en OGA provienen de la expedición Tara Oceans: más de 150 millones de genes, sin hablar de los datos ambientales y taxonómicos. El catálogo de OGA se expandirá gradualmente, al ritmo de las campañas oceanográficas. Por ejemplo, pronto se agregarán datos de las muestras de Tara Polar Circle. Algunas características del sitio también se mejorarán, en particular el análisis taxonómico.