Une équipe de recherche internationale a découvert deux groupes de phytoplancton - contrairement à aucune espèce connue - dans des zones sensibles au climat à travers le monde. Bien qu'ils semblent relativement rares par rapport aux autres phytoplanctons, les scientifiques disent que leur prévalence dans les eaux chaudes suggère qu'ils pourraient être importants dans les futurs écosystèmes océaniques.

Les résultats, publié le 9 janvier dans Biologie actuelle , ont retracé les gènes du phytoplancton jusqu'à leurs origines anciennes potentielles et les ont mis en correspondance avec des séquences dans environ 200 échantillons contemporains. Les nouveaux groupes de phytoplancton étaient de plus en plus abondants dans les régions plus chaudes, les eaux de surface pauvres en nutriments sur des sites tels que la mer des Sargasses, Golfe du Bengale et tourbillon du Pacifique Nord.

"Ces nouveaux phytoplanctons semblent prospérer dans les eaux les plus désertiques du monde où la plupart des autres espèces eucaryotes diminuent, " a déclaré Alexandra Z. Worden, chercheur principal à l'Institut canadien de recherches avancées, qui a dirigé l'équipe du Monterey Bay Aquarium Research Institute (USA) aux côtés de collaborateurs de l'Oregon State University (USA), Woods Hole Oceanographic Institution (États-Unis) et National Institute of Oceanography (Inde).

Les deux groupes de phytoplancton ont été trouvés en plus grand nombre dans les régions plus chaudes, les eaux de surface à faible teneur en nutriments par rapport aux nombres dans les refroidisseurs, régions les plus riches en nutriments. Ce modèle a surpris les chercheurs parce que plus grand, le phytoplancton eucaryote décline souvent à des nombres extrêmement faibles dans ces conditions, qui favorisent généralement les petites cyanobactéries.

Le réchauffement de la surface de l'océan crée une couche d'eau à faible teneur en nutriments séparée de l'eau plus froide, eau riche en nutriments ci-dessous. Ce processus se produit chaque année dans de vastes régions de l'océan ouvert où un mélange hivernal ponctué permet une courte « floraison » de la vie phytoplanctonique qui est suivie d'une saison estivale de chaleur, eaux de surface pauvres en nutriments. La plupart des espèces de fleurs disparaissent pendant l'été parce qu'elles ne sont pas des compétitrices efficaces pour les éléments nutritifs à de faibles concentrations. Le réchauffement de la surface des océans entraîne une expansion de ces environnements pauvres en nutriments dans un processus connu sous le nom de désertification des océans.

« Alors que les microbes de nos océans sont obligés de s'adapter au changement climatique, ce sont les types d'organismes que nous devons vraiment comprendre, " dit Worden.

Les scientifiques ont eu du mal à mesurer l'impact du réchauffement des océans sur les groupes microbiens résidents en raison d'un manque d'informations cohérentes sur les microbes, comme le phytoplancton qui réalise la photosynthèse marine. L'équipe de Worden a établi la Baselines Initiative pour surmonter cet obstacle avec plus de 6, 000 séquences d'ARN pleine longueur et échantillonnage de séries chronologiques, où le même emplacement est échantillonné à plusieurs reprises au cours des saisons et au fil des ans. L'objectif ultime de ces séries chronologiques océanographiques est de capturer des informations du jour actuel par rapport auxquelles les changements futurs de l'océan peuvent être évalués.

Les chercheurs ont découvert pour la première fois l'un des nouveaux groupes de phytoplancton en 2006 lorsqu'ils ont remarqué une séquence "étrange" parmi des millions. Ils pensaient que les données d'une île tropicale au large du Costa Rica pouvaient être une erreur jusqu'à ce qu'ils voient des séquences identiques dans le Pacifique Nord et dans les récifs coralliens au large de Curaçao. Pour vérifier leurs conclusions, ils ont filtré l'ADN des organismes de l'eau de mer. Prochain, ils ont généré la séquence complète du gène d'ARN et l'ont comparée à d'autres organismes pour la placer dans un arbre évolutif. Finalement, ils ont cartographié les organismes à travers des échantillons de l'étude BIOS Bermuda Atlantic Time-Series Study, l'expédition TARA Oceans et l'Initiative Baselines, y compris le projet SeaFar Curaçao du Programme intégré de biodiversité microbienne.

La première lignée de phytoplancton semble être un tout nouveau groupe d'espèces de phytoplancton. Les chercheurs pensent que son ancêtre pourrait être un groupe de protistes unicellulaires qui a emprunté un chemin évolutif distinct de celui des algues haptophytes, qui a surgi il y a entre 1 milliard et 637 millions d'années. La deuxième lignée semble être étroitement liée aux haptophytes. Cependant, c'est un nouveau groupe qui n'appartient à aucune espèce ou classe connue.

"Pour comprendre les futurs océans, l'échantillonnage ponctuel ne fonctionnera pas. Si nous avions pris un instantané de l'océan au printemps, nous aurions pensé que ces phytoplancton n'avaient pas d'importance, mais parce que nous avons continué à revenir en arrière, nous avons réalisé qu'ils sont importants - il faut un échantillonnage des saisons tout au long de l'année pour voir que, " dit Worden.

Le laboratoire de Worden retournera dans la mer des Sargasses et à Curaçao pour mieux comprendre l'écologie des deux groupes de phytoplancton. La manière dont ces groupes contribuent à la chaîne alimentaire et au cycle du carbone est actuellement inconnue. Worden pense qu'une possibilité est qu'ils obtiennent leurs nutriments grâce à une combinaison de la photosynthèse et de l'alimentation d'autres cellules.