O pla¢ncton ocea¢nico éo derivador do mundo marinho. Eles incluem algas, animais, bactanãrias e protistas que estãoa  mercaª da marée das correntes. Muitos são microsca³picos, enquanto outros, como as a¡guas-vivas, podem atingir tamanhos relativamente grandes.

Durante décadas, os pesquisadores ficaram intrigados com o fato de a diversidade entre pla¢ncton ocea¢nico ser muito maior do que o esperado. Geralmente, em qualquer amostra do oceano, existem muitas espanãcies raras de pla¢ncton e um pequeno número de espanãcies abundantes. Pesquisadores da Universidade de Pa³s-Graduação em Ciências e Tecnologia do Instituto Okinawa (OIST) publicaram um artigo no Science Advances que combina modelos matema¡ticos com metagena´mica e ciências marinhas para descobrir por que isso pode ser o caso.

"Durante anos, os cientistas perguntam por que existem tantas espanãcies no oceano", disse a professora Simone Pigolotti, que lidera a Unidade de Complexidade Biola³gica do OIST . O professor Pigolotti explicou que o pla¢ncton pode ser transportado por grandes distâncias por correntes, para que não parea§am ser limitados pela dispersão. Isso sugeriria que a preferaªncia de nicho éo fator que determina a diversidade de espanãcies - em outras palavras, uma única espanãcie superara¡ todas as outras espanãcies se o ambiente for mais adequado para elas, levando a comunidades com apenas algumas espanãcies altamente abundantes.

"Nossa pesquisa explorou a teoria de que as correntes oceânicas: promovem a diversidade de espanãcies , não porque elas ajudam o pla¢ncton a se dispersar, mas porque na verdade podem limitar a dispersão criando barreiras", disse o professor Pigolotti. "Em contraste, quando analisamos amostras de lagos, onde hápouca ou nenhuma corrente, encontramos espanãcies mais abundantes, mas menos espanãcies".

Aprimeira vista, isso pode parecer contra-intuitivo. Mas, embora as correntes possam transportar pla¢ncton de uma área para outra, elas também impedem que o pla¢ncton atravesse para o outro lado da corrente. Assim, essas correntes reduzem a competição e forçam cada espanãcie de pla¢ncton a coexistir com outras espanãcies, embora em pequeno número.

Por mais de um século, os ecologistas medem a diversidade contando o número de espanãcies, como pa¡ssaros ou insetos, em uma determinada área. Isso lhes permitiu encontrar as proporções de espanãcies abundantes versus espanãcies raras. Hoje, a tarefa ésimplificada por meio de modelagem quantitativa que pode prever a distribuição de espanãcies e a metagena´mica - em vez de apenas contar espanãcies, os pesquisadores podem coletar com eficiência todo o DNA de uma amostra.

"Simplesmente contar a quantidade de espanãcies em uma amostra consome muito tempo", disse o professor Tom Bourguignon, que lidera a Unidade de Gena´mica Evolutiva do OIST . "Com os avanços nas tecnologias de sequenciamento, podemos executar apenas um teste e ter milhares de sequaªncias de DNA, o que representa uma boa estimativa da diversidade plancta´nica".

Para este estudo, os pesquisadores estavam particularmente interessados ​​em protistas - organismos plancta´nicos microsca³picos, geralmente unicelulares. O grupo criou um modelo matema¡tico que considerava o papel das correntes oceânicas: na determinação da genealogia dos protistas atravanãs de simulações. Eles não podiam simplesmente simular uma comunidade protista noníveldo DNA, porque haveria um grande número de indiva­duos. Em vez disso, eles simularam os indivíduos em uma determinada amostra do oceano.

Para descobrir como os indivíduos estavam intimamente relacionados e se eram da mesma espanãcie, os pesquisadores então olharam para o passado. "Criamos uma trajeta³ria que remonta a cem anos", disse o professor Pigolotti. "Se dois indivíduos vieram de um ancestral comum na escala de tempo de nossa simulação, então os classificamos como a mesma espanãcie".

O que eles estavam medindo especificamente era o número de espanãcies e o número de indivíduos por espanãcie. O modelo foi simulado com e sem correntes oceanicas. Como os pesquisadores haviam levantado a hipa³tese, mostrou que a presença de correntes oceânicas: causava um aumento acentuado no número de espanãcies protistas, mas um decla­nio no número de indivíduos por espanãcie.

Para confirmar os resultados desse modelo, os pesquisadores analisaram conjuntos de dados de dois estudos de protistas aqua¡ticos. O primeiro conjunto de dados foi de sequaªncias de DNA de protistas oceânicos e o segundo, sequaªncias de DNA de protistas de águadoce. Eles descobriram que, em média, as amostras oceânicas: continham espanãcies mais raras e espanãcies menos abundantes e, em geral, possua­am um número maior de espanãcies. Isso concordou com as previsaµes do modelo.

"Nossos resultados apoiam a teoria de que as correntes oceânicas: afetam positivamente a diversidade de protistas aqua¡ticos raros, criando essas barreiras", disse o professor Pigolotti. "O projeto foi muito interdisciplinar. Ao combinar a física tea³rica, a ciência marinha e a metagena´mica, lana§amos uma nova luz sobre um problema cla¡ssico em ecologia, que érelevante para a biodiversidade marinha".