Los quimiotonos, zonas de transición en ecosistemas quimiosintéticos, modifican los ciclos geoquímicos y la biodiversidad. Estudiamos quimiotonos de filtraciones, los cuales están fuertemente excavados por gambas fantasma.

Los ecosistemas quimiosintéticos, particularmente los que se encuentran en las filtraciones marinas profundas, se caracterizan por zonas de transición únicas conocidas como quimotonas. Estas zonas representan gradientes en la composición química, impulsados principalmente por la liberación de hidrocarburos y otros compuestos reducidos, e influyen profundamente en los ciclos biogeoquímicos y la biodiversidad dentro del ecosistema. Nuestra investigación se centró en investigar el papel de los organismos excavadores, específicamente los camarones fantasma, en la configuración de la funcionalidad de estas quimotonas de filtraciones. La hipótesis central era que la extensa actividad de excavación de estos crustáceos altera significativamente el hábitat, impactando procesos como el ciclo de nutrientes y la estructura de la comunidad microbiana.

Para evaluar el impacto de la excavación en la funcionalidad de la filtración, empleamos un enfoque multifacético que combina estudios detallados del fondo marino con análisis in situ de sedimentos y un perfilamiento integral de la comunidad microbiana. Se utilizaron vehículos sumergibles de aguas profundas para crear mapas de alta resolución del fondo marino, documentando la distribución espacial de las madrigueras de camarones fantasma e identificando zonas distintas dentro de las quimotonas. Estas encuestas nos permitieron correlacionar la densidad de las madrigueras con variaciones en parámetros geoquímicos, como las concentraciones de metano y los niveles de sulfuro, proporcionando una comprensión preliminar de cómo la excavación influye en el entorno químico.

Se recolectaron muestras de sedimentos tanto de áreas excavadas como no excavadas dentro de las quimotonas. Los análisis químicos de estas muestras revelaron diferencias significativas en la composición de la materia orgánica y las concentraciones de nutrientes. Los sedimentos excavados exhibieron niveles más altos de materia orgánica lábil y tasas mejoradas de liberación de nutrientes en comparación con los sedimentos no excavados. Esto sugiere que la perturbación física causada por la excavación facilita la descomposición de las moléculas orgánicas complejas, haciéndolas más accesibles a la degradación microbiana. Además, las concentraciones de sulfuro aumentadas observadas en los sedimentos excavados apuntan a una reducción del sulfato mejorada, un proceso clave en el ciclo del azufre de aguas profundas.

Las comunidades microbianas que habitan los sedimentos excavados y no excavados se sometieron a extensos análisis moleculares, incluidos el secuenciamiento del gen 16S rRNA y el perfilamiento metagenómico. Estos análisis revelaron una clara distinción en la estructura de la comunidad microbiana entre los dos hábitats. Los sedimentos excavados se caracterizaron por una mayor abundancia de microorganismos involucrados en la degradación de la materia orgánica compleja, como bacterias pertenecientes a los filos *Bacteroidetes* y *Firmicutes*. Notablemente, observamos una enriquecimiento significativo de microorganismos capaces de utilizar el metano y el sulfuro como fuentes de energía, lo que indica un cambio hacia el metabolismo quimotrófico dentro de los sedimentos excavados. Este hallazgo se alinea con las concentraciones aumentadas de metano y sulfuro observadas en los sedimentos excavados, lo que sugiere un vínculo directo entre la excavación y la proliferación de microorganismos quimotróficos.

Un aspecto particularmente intrigante de nuestros hallazgos fue la identificación de extensas bio películas quimiosintéticas dentro de las madrigueras de camarones fantasma. Estas bio películas, compuestas de microorganismos capaces de oxidar el metano y el sulfuro, formaron una red compleja e interconectada dentro de las paredes de las madrigueras. Los análisis metagenómicos revelaron la presencia de genes involucrados en la fijación de carbono y el metabolismo del azufre dentro de estas bio películas, confirmando su naturaleza quimotrófica. Las bio películas parecían estar intrincadamente vinculadas al ciclo de los macromoléculas dentro de los sedimentos, actuando como una interfaz crucial entre el sedimento y la columna de agua suprayacente.

La presencia de estas bio películas sugiere una interacción compleja entre el camarón fantasma, la comunidad microbiana y el entorno circundante. La actividad de excavación del camarón fantasma crea un hábitat favorable para el crecimiento de estas bio películas, mientras que las bio películas, a su vez, contribuyen a la descomposición de los macromoléculas y la liberación de nutrientes, apoyando el funcionamiento general del ecosistema de filtración. Esta relación simbiótica destaca la importancia de considerar las interacciones entre la megafauna y las comunidades microbianas al estudiar los ecosistemas de aguas profundas.

Nuestra investigación proporciona evidencia convincente de que la excavación por parte de los camarones fantasma altera significativamente la funcionalidad de las quimotonas de filtración. La perturbación física causada por la excavación mejora la descomposición de los macromoléculas, libera nutrientes y crea hábitats favorables para los microorganismos quimotróficos. La presencia de extensas bio películas quimiosintéticas dentro de las madrigueras subraya aún más la importancia de estos organismos en la mediación del ciclo de nutrientes y el apoyo al funcionamiento general del ecosistema de aguas profundas. Estos hallazgos tienen implicaciones más amplias para comprender el papel de la megafauna en la configuración de los ciclos biogeoquímicos y la influencia en la estructura de la comunidad microbiana en otros hábitats de aguas profundas.

Además, el estudio destaca el potencial de estos procesos para desempeñar un papel crucial en los ciclos de aguas profundas. El aumento del ciclo de los macromoléculas y la liberación de nutrientes dentro de los sedimentos excavados pueden contribuir a la exportación de materia orgánica a la columna de agua suprayacente, impulsando la red trófica de aguas profundas. El aumento de la abundancia de microorganismos quimotróficos dentro de las madrigueras también puede influir en el ciclo de elementos clave, como el carbono, el nitrógeno y el azufre, impactando el equilibrio biogeoquímico general del entorno de aguas profundas. La investigación futura debe centrarse en cuantificar la magnitud de estos procesos y evaluar su impacto en el ecosistema de aguas profundas más amplio.

Los hábitats quimiosintéticos están significativamente influenciados por la actividad de excavación de los camarones fantasma, que promueven las películas biológicas quimiosintéticas y impulsan la renovación de macromoléculas y el ciclo de nutrientes. Esto subraya el papel crucial de la bioturbación en el funcionamiento de los ecosistemas de las profundidades marinas, justificando una mayor investigación sobre la compleja interacción entre la fauna y los procesos microbianos en estos entornos únicos.