O Oceano Ártico tem sido alterado rapidamente devido às alterações climáticas, o que tem resultado em alterações ao nível das comunidades microbianas, na base da cadeia alimentar e dos ciclos biogeoquímicos do ecossistema. As alterações na composição da água do Oceano Ártico são particularmente preocupantes, porque as suas comunidades microbianas demonstraram ser excepcionalmente sensíveis às condições locais e à proliferação de fitoplâncton sob o gelo, com um aumento significativo na produção primária anual global no Oceano Ártico.

Existem lacunas fundamentais na investigação actual que dificultam a nossa compreensão da resposta microbiana às alterações climáticas no Oceano Ártico. Nomeadamente, a maioria dos estudos (1) são limitados regionalmente; (2) não apresentam uma amostragem padronizada plurianual (> 2 anos) na mesma localização geográfica; (3) analisam apenas algumas variáveis ambientais; (4) focam-se quase exclusivamente em análises de diversidade da comunidade microbiana; e (5) ainda não aplicaram várias  ferramentas emergentes da ciência de dados (como é o caso de machine learning) para extrair padrões complexos, não lineares e não redundantes da composição de comunidades microbianas.

Para este projeto, o nosso foco será na análise de datasets de longo prazo disponíveis publicamente. Começaremos por caracterizar a distribuição plurianual e espacial das comunidades microbianas do Oceano Ártico. Esta caracterização funcionará como base para investigar que novos conhecimentos as estratégias de machine learning são capazes de fornecer.

Ao combinar a nossa experiência multidisciplinar na interpretação e comparação da caracterização microbiana, juntamente com os resultados de machine learning, seremos capazes de responder às seguintes questões: 1) até que ponto podem as ferramentas de machine learning melhorar a nossa capacidade de compreender interações complexas entre múltiplas variáveis ambientais e biológicas, no contexto das alterações climáticas, e 2) como podem as ferramentas de machine learning aumentar a nossa capacidade de explicar a resposta microbiana às alterações climáticas no Oceano Ártico?

Esta é uma forma inovadora de compreender as respostas do microbioma ao aquecimento do Ártico.