The distinct and threatened core microbial genetic potential of the Arctic’s Last Ice Area

The “Last Ice Area” (LIA) is a region of the oldest and thickest ice in the Arctic, and the LIA and its surrounding habitats (glaciers, ice-capped lakes, permafrost) are a refuge for unique microbial ice-dependent species. This area’s habitats and the microbes they harbor are heavily impacted by warming and increasingly threatened by climate change. It is therefore urgent to better understand these microbial communities and how they underpin ecosystem function in the North. Here, we propose to examine an existing dataset of 240 metagenomes, collected over the last 5 years in the LIA, from diverse habitats (marine, lacustrine, cryospheric, aerosol). This massive dataset includes diverse microorganisms that are poorly understood, whose genomes can help us better predict how Arctic ecosystems will respond to future change. Our goal is to provide an integrated, transdisciplinary analysis of the microbial ecology of this dynamic area of the Canadian Arctic. We will do this by recruiting a computational biologist to conduct a meta-analysis of all our available data, to address three specific knowledge gaps: 1. the core microbial functions of the LIA; 2. the role of microbial bioaerosols in the warming Arctic; and 3. the risk of these unique polar microbes going extinct. We will provide tools for Inuit and federal organizations in developing conservation policies (within the Marine Tuvaijuittq Protected Area), and provide crucial data to understand these organisms, in partnership with international partners (Joint Genome Institute [US], Museum of Natural History [UK]) and global endeavors on climate change (Tara Oceans, TMOSAiC).

Le potentiel fondamental distinct et menacé de la dernière zone de glace de l’Arctique en matière de génétique microbienne  

La « dernière zone de glace » de l’Arctique – cette région du monde où l’on retrouve la glace de mer la plus ancienne et la plus épaisse – et ses habitats (glaciers, lacs couverts de glace et pergélisol) sont un refuge pour des espèces microbiennes uniques, dont la survie dépend des glaces. Or, ces habitats et les microbes qui y vivent sont durement touchés par le réchauffement climatique et de plus en plus menacés par les changements climatiques. Il est donc urgent de mieux comprendre la dynamique de ces communautés microbiennes et d’en déterminer l’incidence sur les fonctions des écosystèmes dans le Nord. Dans le cadre de ce projet, nous proposons d’examiner un ensemble actuel de données sur 240 métagénomes prélevés au cours des 15 dernières années au sein de divers milieux (marin, lacustre, cryosphérique, aérosol) composant la dernière zone de glace. Cet ensemble de données massif portera sur divers micro-organismes méconnus, dont les génomes pourront nous aider à prévoir de manière plus précise les réactions des écosystèmes arctiques aux changements futurs. Notre objectif est de réaliser une analyse transdisciplinaire intégrée de l’écologie microbienne de cette région dynamique de l’Arctique canadien. Pour ce faire, nous embaucherons une bioinformaticienne ou un bioinformaticien qui aura pour tâche d’effectuer une méta-analyse de toutes les données dont nous disposons, afin de combler les lacunes quant à la connaissance de trois éléments, soit les fonctions de base des espèces microbiennes composant la dernière zone de glace, le rôle des bioaérosols microbiens dans le réchauffement de l’Arctique, ainsi que le risque d’extinction de cette population unique de microbes polaires. Nous fournirons aux organismes inuits et fédéraux des outils leur permettant d’élaborer des politiques de conservation (au sein de l’aire marine protégée de Tuvaijuittq), ainsi que d’importantes données visant à comprendre la dynamique de ces micro-organismes, en collaboration avec des partenaires internationaux (le Joint Genome Institute, aux États-Unis, et le Musée d’histoire naturelle de Londres) et des initiatives mondiales sur les changements climatiques (les expéditions de Tara Océan et le programme de recherche T-MOSAiC [Terrestrial Multidisciplinary Distributed Observatories for the Study of Arctic Connections]).