I cambiamenti climatici potrebbe portare a una drammatica diminuzione legata alla temperatura degli acidi grassi omega-3 essenziali
Le indagini su scala globale delle comunità di plancton che utilizzano tecniche “omiche” hanno rivoluzionato la nostra comprensione dell'oceano. La lipidomica ha dimostrato il potenziale per aggiungere ulteriori informazioni essenziali sulla funzione dell'ecosistema oceanico, ma deve ancora essere applicata su scala globale. Gli effetti del cambiamento climatico globale stanno già provocando la perdita di ghiaccio marino, l'innalzamento accelerato del livello del mare e ondate di calore più lunghe e intense, tra le altre minacce.
Ora, la prima indagine in assoluto sui lipidi planctonici nell'oceano globale prevede una diminuzione legata alla temperatura nella produzione di acidi grassi essenziali omega-3, un importante sottoinsieme di molecole lipidiche.
Un'implicazione significativa dell'indagine è che con il procedere del riscaldamento globale, ci saranno sempre meno acidi grassi omega-3 prodotti dal plancton alla base della rete alimentare, il che significherà meno acidi grassi omega-3 disponibili per i pesci e per le persone. L'acido grasso Omega-3 è un grasso essenziale che il corpo umano non può produrre da solo ed è ampiamente considerato un grasso “buono” che collega il consumo di frutti di mare alla salute del cuore.
L'indagine ha analizzato 930 campioni lipidici attraverso l'oceano globale utilizzando un flusso di lavoro analitico di spettrometria di massa accurato e uniforme ad alta risoluzione, “rivelando caratteristiche finora sconosciute dei lipidomi planctonici oceanici”, che è l'insieme di centinaia di migliaia di specie lipidiche in un campione, secondo un nuovo documento guidato da autori della Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).
“Concentrandoci su dieci classi di glicerolipidi molecolarmente diverse abbiamo identificato 1.151 specie lipidiche distinte, scoprendo che l'insaturazione degli acidi grassi (cioè il numero di doppi legami carbonio-carbonio) è fondamentalmente vincolata dalla temperatura. Prevediamo cali significativi dell'acido grasso essenziale eicosapentaenoico [EPA] nel prossimo secolo, che potrebbero avere gravi effetti deleteri sulla pesca economicamente critica”, afferma il documento, “I lipidomi oceanici globali mostrano una relazione universale tra temperatura e insaturazione lipidica”, pubblicato su Science. (1)
L'EPA è uno degli acidi grassi omega-3 più nutrienti, è stato collegato a numerosi benefici per la salute ed è ampiamente disponibile come integratore alimentare. «I lipidi nell'oceano influenzano la tua vita», afferma il coautore dell'articolo, il dottor Benjamin Van Mooy, (2) oceanografo e scienziato senior presso la Woods Hole Oceanographic Institution situata a Woods Hole, egli opera nel dipartimento di chimica e geochimica marina dell'OMS. «Abbiamo scoperto che la composizione dei lipidi nell'oceano cambierà con il riscaldamento dell'oceano. Questo è motivo di preoccupazione. Abbiamo bisogno di quei lipidi che si trovano nell'oceano perché influenzano la qualità del cibo che l'oceano produce per l'umanità».
«Tutti gli organismi nell'oceano devono fare i conti con la temperatura dell'acqua. Con questo studio, abbiamo rivelato uno degli importanti modi biochimici in cui le cellule lo stanno facendo», afferma l'autore principale dell'articolo Henry C. Holm, (3) uno studente di dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT) - WHOI Joint Program in Oceanography/Applied Ocean Science and Engineering. «Questi risultati sull'EPA sono emersi utilizzando un metodo che ci fornisce un quadro molto completo dei glicerolipidi in ciascun campione. Abbiamo visto che la temperatura era collegata alla saturazione delle membrane cellulari ovunque guardassimo nell'oceano».
I lipidi sono una classe di biomolecole prodotte e utilizzate da organismi di tutti i domini della vita per l'accumulo di energia, la struttura della membrana e la segnalazione. Costituiscono circa il 10-20% del plancton nell'oceano di superficie, dove la produzione e le scorte di lipidi sono maggiori. Gli oceanografi hanno utilizzato i lipidi come biomarcatori di processi chimici e biologici per decenni e sono state condotte ricerche approfondite sulla loro biogeochimica. Solo di recente, tuttavia, la combinazione di spettrometria di massa ad alta risoluzione e l'utilizzo di strumenti analitici a valle hanno consentito valutazioni complete e non mirate dei lipidi oceanici su scale simili alle indagini su altre molecole come acidi nucleici e proteine.
In questa nuova indagine, i ricercatori hanno esaminato un set di dati spettrali di massa su scala globale di lipidomi planctonici provenienti da 146 località raccolte durante sette crociere di ricerca oceanografica dal 2013 al 2018. I ricercatori osservano che, sebbene i lipidomi della comunità planctonica siano influenzati da numerosi fattori ambientali come la disponibilità di nutrienti, il documento riporta “la relazione tra i lipidi e probabilmente il controllo più fondamentale sulla loro composizione: la temperatura”.
I ricercatori hanno esaminato lo stato di saturazione per le 10 principali classi di lipidi con glicerolo (cioè glicerolipidi) e hanno scoperto che tra queste classi “la temperatura era molto influente nella strutturazione dell'abbondanza relativa delle specie di acidi grassi”. Inoltre, i ricercatori hanno trovato una chiara transizione da specie lipidiche con acidi grassi più insaturi a temperature più fredde a specie completamente sature alle temperature più calde.
“Queste tendenze sono evidenti anche in tutte le altre classi di glicerolipidi, nonché nei lipidomi aggregati totali di tutte le classi di glicerolipidi”, afferma il documento. “In effetti, è sorprendente che la relazione tra temperatura e insaturazione emerga dal nostro set di dati nonostante si estenda a comunità planctoniche così diverse e disparate, dai vortici subtropicali impoveriti di nutrienti alla piattaforma costiera antartica altamente produttiva”.
I ricercatori hanno anche scoperto che l'abbondanza percentuale per le specie di acido eicosapentaenoico (EPA) mostrava una forte relazione con la temperatura. Per determinare in che modo i limiti superiore e inferiore per la composizione dell'EPA potrebbero cambiare in condizioni di riscaldamento future, i ricercatori hanno generato mappe utilizzando le condizioni di temperatura della superficie del mare di fine secolo per diversi scenari climatici.
Nello scenario climatico SSP5-85, che secondo il documento è considerato lo scenario peggiore con continue emissioni elevate di gas serra, alcune regioni oceaniche, in particolare alle latitudini più elevate, vedono una drastica diminuzione fino al -25% dell'EPA rispetto al importo che hanno ora, secondo il giornale.
Van Mooy ha affermato che la ricerca «è un altro esempio di come le attività umane stiano perturbando gli oceani in modi che non ci saremmo mai aspettati e dell'incertezza su come l'oceano risponderà al riscaldamento».
Questo lavoro è stato finanziato da sovvenzioni della National Science Foundation, della divisione Marine Microbiology Initiative della Gordon and Betty Moore Foundation e della Simons Foundation. Autori: Henry C. Holm1,2, Helen F. Fredricks1, Shavonna M. Bent1,2, Daniel P. Lowenstein1,2, Justin E. Ossolinski1, Kevin W. Becker1,†, Winifred M. Johnson1,2‡, Kharis Schrage1 ,2 e Benjamin AS Van Mooy1 *
Affiliazioni:
1Marine Chemistry and Geochemistry Department, Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, MA USA
2MIT-WHOI Joint Program in Oceanography/Applied Ocean Science & Engineering, Cambridge, MA, USA
†Present Address: GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel, Kiel, Germany.
‡Present Address: Department of Chemistry and Biochemistry, University of North Carolina Wilmington, Wilmington, NC, USA
* corresponding author
Informazioni sull'istituto oceanografico di Woods Hole (Woods Hole Oceanographic Institution)
The Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) è un'organizzazione privata senza scopo di lucro a Cape Cod, Massachusetts, dedicata alla ricerca marina, all'ingegneria e all'istruzione superiore. Fondata nel 1930, la sua missione principale è comprendere l'oceano e la sua interazione con la Terra nel suo insieme e comunicare una comprensione del ruolo dell'oceano nel mutevole ambiente globale. Le scoperte pionieristiche dell'OMS derivano da una combinazione ideale di scienza e ingegneria, che l'ha resa uno dei leader più affidabili e tecnicamente avanzati nella ricerca e nell'esplorazione oceanica di base e applicata ovunque. WHOI è noto per il suo approccio multidisciplinare, le operazioni navali superiori e le capacità di robotica in acque profonde senza precedenti. Svolgiamo un ruolo di primo piano nell'osservazione degli oceani e gestiamo la suite di piattaforme di raccolta dati più ampia al mondo. I migliori scienziati, ingegneri e studenti collaborano a oltre 800 progetti simultanei in tutto il mondo, sia sopra che sotto le onde, spingendo i confini della conoscenza e delle possibilità. (4)
Riferimenti:
(1) Global ocean lipidomes show a universal relationship between temperature and lipid unsaturation
(3) Henry Holm
(4) Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI)
Descrizione foto:
Foto sinistra: Henry Holm, studente del programma congiunto MIT-WHOI, pompa acqua di mare per campioni di lipidi da sotto il ghiaccio marino nella penisola antartica occidentale, 2018. Questo è per uno studio guidato dall'OMS che ha condotto un'indagine globale sui lipidi nell'oceano al fine di analizzare gli omega-3 acidi grassi. - Credit: Benjamin Van Mooy / © Woods Hole Oceanographic Institution
Foto destra: Benjamin Van Mooy (a sinistra) e Henry Holm discutono delle strategie di campionamento sul ponte dell'R/V Endeavour durante una crociera sui lipidi prodotti dal plancton, 2021. - Credit: Helen Fredricks / © Woods Hole Oceanographic Institution.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Climate change could lead to a dramatic temperature-linked decrease in essential omega-3 fatty acids