Les scientifiques annoncent un diagnostic régional complet de la vie microbienne des océans à l’aide de tests ADN

Des scientifiques de la Scripps Institution of Oceanography de l’UC San Diego, du J. Craig Venter Institute (JCVI) et de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) ont utilisé des outils de recherche génétique similaires à ceux utilisés dans la recherche généalogique pour évaluer la diversité de la vie marine. au large des côtes californiennes.

Le résultat est une technique révolutionnaire que les chercheurs pourront utiliser pour diagnostiquer les conditions à la base du réseau trophique océanique qui affectent l’abondance de poissons commercialement importants ou créent des proliférations d’algues nuisibles. À partir des informations recueillies par une méthode appelée « métabarcoding », les scientifiques peuvent également utiliser ce que l’on appelle l’ADN environnemental (eDNA) pour évaluer l’efficacité avec laquelle les océans peuvent protéger la planète des effets du changement climatique.

L’équipe rend compte des résultats le 4 mai dans le journal Communication Nature.

« C’est la méthode d’échantillonnage écologique du futur », a déclaré le premier auteur de l’étude, Chase James, étudiant diplômé à Scripps Oceanography et chercheur au JCVI. « Cette étude représente le premier déploiement de cette approche dans un contexte d’échantillonnage écologique à long terme. Elle révèle ce que vous pouvez voir lorsque toute cette diversité cachée est enfin montrée. »

La nouvelle façon d’évaluer les microbiomes océaniques – des collections de plantes, d’animaux et d’autres organismes microscopiques vivant dans des habitats donnés – améliore considérablement la capacité des scientifiques à effectuer des diagnostics sur les océans. Dans le cas de cette étude, les chercheurs ont pu utiliser des informations génétiques pour identifier le facteur le plus important régissant le nombre d’organismes dans l’océan dans les eaux de surface au large de la côte californienne et où ils sont distribués. Ils ont découvert que l’apport de nutriments façonne le profil de la vie microbienne dans le courant de Californie encore plus que la température. Cette conclusion n’aurait pas pu être atteinte par des moyens traditionnels.

James a comparé le processus à la lecture des codes-barres de tous les produits d’une épicerie pour en obtenir un inventaire. Le conseiller de James, Andrew Allen, a lancé l’effort, intitulé NOAA CalCOFI Ocean Genomics Project (NCOG), en 2014, en commençant par des échantillons d’eau recueillis lors des croisières de l’emblématique CalCOFI sondages, un programme trimestriel que Scripps cogère depuis 1949. Les échantillons recueillis dans des bouteilles de deux litres ont été filtrés, et les filtres ont été congelés et ramenés au laboratoire. Les scientifiques ont ensuite profilé tout l’ADN qu’ils ont trouvé dans ces échantillons de la même manière que les sociétés commerciales de tests ADN identifient les profils génétiques des personnes, en identifiant tous les micro-organismes dans les échantillons. Ils ont également estimé le nombre de spécimens de toutes les espèces identifiées dans l’échantillon.

La méthode est une amélioration par rapport aux techniques traditionnelles telles que la microscopie optique, qui capture les espèces sentinelles que l’on trouve couramment dans l’eau de mer ou sur les mesures d’indicateurs en vrac telles que la quantité de chlorophylle dans l’eau. Par rapport au métabarcodage, ces méthodes donnent simplement des informations générales sur ce que la vie vit où. Le métabarcodage permet une identification plus précise des espèces et l’acquisition de plus de données avec le même effort.

CalCOFI a été créé juste après la Seconde Guerre mondiale pour aider les responsables et l’industrie de la pêche à comprendre ce qui a causé l’effondrement soudain des populations de sardines au large de la côte ouest. Le programme organise des croisières trimestrielles dans un éventail de stations au large de la côte. Là, les scientifiques répètent une suite de mesures physiques et biogéochimiques révélant les conditions écologiques. A partir des relevés, les scientifiques ont recueilli une histoire de l’environnement marin inégalée dans le monde.

« Il est intéressant de noter qu’il y a 70 ans, CalCOFI n’aurait même pas pu imaginer que l’on pouvait échantillonner deux litres d’eau de mer et obtenir des données complètes sur la communauté microbienne marine », a déclaré James, « mais l’un des principaux objectifs futurs de cette étude est d’atteindre le objectifs initiaux que CalCOFI s’est fixés pour accomplir, qui est de comprendre les processus qui pilotent le succès et l’échec de nos pêcheries régionales. Cette recherche tranchante peut être employée pour répondre à des questions de 70 ans.