Abstract Microorganisms are key to sustaining core ecosystem processes across terrestrial Antarctica but they are rarely considered in conservation frameworks. Whilst greater advocacy has been made towards the inclusion of microbial data in this context, there is still a need for better tools to quantify multispecies responses to environmental change. Here, we extend the scope of Gradient Forest modelling beyond macroorganisms and small datasets to the comprehensive polar soil microbiome encompassing >17, 000 sequence variants for bacteria, micro-eukarya and archaea throughout the hyperarid Vestfold Hills of Eastern Antarctica. Quantification of microbial diversity against 79 physiochemical variables revealed that whilst rank-order importance differed, predictors were broadly consistent between domains, with greatest sharing occurring between bacteria and micro-eukarya. Moisture was identified as the most robust predictor for shaping the regional soil microbiome, with highest compositional turnover or “splits” occurring within the 10 – 12 % moisture content range. Often the most responsive taxa were rarer lineages of bacteria and micro-eukarya with phototrophic and nutrient-cycling capacities such as Cyanobacteria (up to 61.81 % predictive capacity), Chlorophyta (62.17 %) and Ochrophyta (57.81 %). These taxa groups are thus at greater risk of biodiversity loss or gain to projected climate trajectories, which will inevitably disturb current ecosystem dynamics. Better understanding of these threshold tipping points will positively aid conservation efforts across Eastern Antarctica. Furthermore, the successful implementation of an improved Gradient Forest model also presents an exciting opportunity to broaden its use on microbial systems globally.

Antarctica, being the coldest, driest and windiest continent on Earth, represents the most extreme environment a living organism can thrive in. Under constant exposure to harsh environmental threats, terrestrial Antarctica remains home to a great diversity of microorganisms, indicating that the soil bacteria must have adapted a range of survival strategies that require cell-to-cell communication. Survival strategies include secondary metabolite production, biofilm formation, bioluminescence, symbiosis, conjugation, sporulation and motility, all of which are often regulated by quorum sensing (QS), a type of bacterial communication. Up to now, such mechanisms have not been explored in terrestrial Antarctica. Here, for the first time, LuxI/LuxR-based quorum sensing (QS) activity was delineated in soil bacterial isolates recovered from Adams Flat, in the Vestfold Hills region of East Antarctica. Interestingly, we identified the production of potential homoserine lactones (HSLs) ranging from medium to long chain length in 19 bacterial species using three biosensors, namely Agrobacterium tumefaciens NTL4, Chromobacterium violaceum CV026 and Escherichia coli MT102, in conjunction with thin layer chromatography (TLC). The majority of detectable HSLs were from gram-positive microorganisms not previously known to produce HSLs. This discovery further expands our understand of the microbial community capable of this type of communication, as well as providing insights into physiological adaptations of microorganisms that allow them to survive in the harsh Antarctic environment.