Distribución de comunidades microbianas marinas en el Océano Austral: influencia del Frente Polar Antártico y el frente límite sur de la Corriente Circumpolar Antártica

Abstract

Esta tesis explora la distribución de comunidades microbianas marinas en el Océano Austral, enfatizando los roles del Frente Polar Antártico (APF) y el límite sur de la Corriente Circumpolar Antártica (sBdyACC). El Paso de Drake, una región marítima dinámica entre América del Sur y la Península Antártica, sirve como un laboratorio natural para entender las dinámicas ecológicas de la vida microbiana. La investigación destaca la estabilidad del APF, que se mantiene consistentemente posicionado a lo largo del año, influyendo significativamente en las condiciones ambientales que moldean las comunidades microbianas. Los hallazgos indican que las características únicas de esta región, incluyendo gradientes de temperatura y variaciones de salinidad, crean nichos ecológicos distintos que sustentan poblaciones microbianas diversas. Utilizando técnicas metagenómicas avanzadas, se investigó la diversidad taxonómica y funcional de las comunidades procariontes. Para evaluar la diversidad taxonómica, se amplificó y secuenció la región V4-V5 del gen del 16S ARNr. Además, se predijeron rutas metabólicas clave y genes que facilitan la asimilación de nutrientes y la producción de energía en ambientes extremos. Los resultados demuestran que las comunidades microbianas exhiben una notable redundancia metabólica, lo que les permite adaptarse a condiciones fluctuantes, como la disponibilidad de nutrientes y los cambios de temperatura. Esta adaptabilidad es fundamental para mantener la estabilidad del ecosistema frente a estresores ambientales. Mediante diversos análisis se evaluó la distribución y dinámica de las comunidades microbianas en el Océano Austral, particularmente en relación con el APF y el sBdyACC, haciendo énfasis en las interacciones entre los límites oceanográficos y la diversidad microbiana. Los resultados demuestran que el Paso de Drake es un sitio adecuado para estudiar la ecología microbiana, revelando patrones que permiten mejorar la comprensión de la biodiversidad en regiones polares. Se sugieren direcciones para futuras investigaciones, incluyendo la integración de análisis metatranscriptómicos y proteómicos para esclarecer aún más las respuestas funcionales de las comunidades microbianas a factores ambientales como la temperatura, la salinidad y la disponibilidad de nutrientes. Este trabajo contribuye a la comprensión de las dinámicas microbianas en el ecosistema marino antártico y su papel en el mantenimiento del equilibrio ecológico.

This thesis explores the distribution of marine microbial communities in the Southern Ocean, emphasizing the roles of the Antarctic Polar Front (APF) and the southern limit of the Antarctic Circumpolar Current (SBDyACC). The Drake Passage, a dynamic maritime region between South America and the Antarctic Peninsula, serves as a natural laboratory for understanding the ecological dynamics of microbial life. The research highlights the stability of the APF, which remains consistently positioned throughout the year, significantly influencing the environmental conditions that shape microbial communities. The findings indicate that the unique characteristics of this region, including temperature gradients and salinity variations, create distinct ecological niches that support diverse microbial populations. Using advanced metagenomic techniques, the taxonomic and functional diversity of prokaryotic communities was investigated. To evaluate taxonomic diversity, the V4-V5 region of the 16S rRNA gene was amplified and sequenced. In addition, key metabolic pathways and genes that facilitate nutrient assimilation and energy production in extreme environments were predicted. The results demonstrate that microbial communities exhibit remarkable metabolic redundancy, allowing them to adapt to fluctuating conditions, such as nutrient availability and temperature changes. This adaptability is essential to maintain ecosystem stability in the face of environmental stressors. Through various analyses, the distribution and dynamics of microbial communities in the Southern Ocean were evaluated, particularly in relation to the Antarctic Polar Front (APF) and the Southern Boundary of the Antarctic Circumpolar Current (SBDyAcc), with emphasis on the interactions between oceanographic boundaries and microbial diversity. The results show that the Drake Passage is a suitable site for studying microbial ecology, revealing patterns that improve the understanding of biodiversity in polar regions. Directions for future research are suggested, including the integration of metatranscriptomic and proteomic analyses to further clarify the functional responses of microbial communities to environmental factors such as temperature, salinity, and nutrient availability. This work contributes to the understanding of microbial dynamics in the Antarctic marine ecosystem and their role in maintaining ecological balance.