"Mineros" bacterianos que se muestran en relieve trabajando para procesar los nutrientes del suelo, algunos más eficientemente que otros. Bradyrhizobium, uno de los tres principales procesadores de nutrientes identificados en el estudio, se muestra aquí consolidando su control del carbono a partir de una adición de glucosa, procesar los nutrientes con eficiencia industrial (en forma de excavadora de rueda de cangilones). Crédito:Victor O. Leshyk, Centro de Ciencia y Sociedad de los Ecosistemas, Universidad del Norte de Arizona
Solo unos pocos taxones bacterianos que se encuentran en los ecosistemas de todo el planeta son responsables de más de la mitad del ciclo del carbono en los suelos. Estos nuevos hallazgos, realizado por investigadores de la Universidad del Norte de Arizona y publicado en Comunicaciones de la naturaleza esta semana, sugieren que a pesar de la diversidad de taxones microbianos que se encuentran en suelos silvestres recolectados de cuatro ecosistemas diferentes, solo de tres a seis grupos de bacterias comunes entre estos ecosistemas fueron responsables de la mayor parte del uso de carbono que se produjo.
El suelo contiene el doble de carbono que toda la vegetación de la tierra, y así predecir cómo se almacena el carbono en el suelo y se libera como CO 2 es un cálculo fundamental para comprender la dinámica climática futura. El equipo de investigación que incluía a científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Universidad de Massachusetts-Amherst, y la Universidad de West Virginia, se pregunta cómo se deben tener en cuenta estos procesos bacterianos clave en el sistema terrestre y los modelos climáticos.
"Descubrimos que el ciclo del carbono está realmente controlado por unos pocos grupos de bacterias comunes, "dijo Bram Stone, investigador postdoctoral en el Centro de Ciencia y Sociedad de Ecosistemas de la Universidad del Norte de Arizona que dirigió el estudio. "La era de la secuenciación ha brindado una visión increíble de cuán diverso es el mundo microbiano, "dijo Stone, que ahora está en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. "Pero nuestros datos sugieren que cuando se trata de funciones importantes como la respiración del suelo, puede haber mucha redundancia incorporada en la comunidad del suelo. Es algo común abundantes actores que están marcando la mayor diferencia ".
Esas bacterias ... Bradyrhizobium , las acidobacterias RB41 , y Streptomyces —Fueron mejores que sus contrapartes más raras en el uso tanto del carbono del suelo existente como de los nutrientes agregados al suelo. Cuando se agregaron carbono y nitrógeno, estos linajes de bacterias ya dominantes consolidaron su control de los nutrientes, engulle más y crece más rápido en relación con otros taxones presentes. Aunque los investigadores identificaron miles de organismos únicos, y cientos de géneros distintos, o colecciones de especies (por ejemplo, el género Canis incluye lobos, coyotes, y perros), solo se necesitaban seis para representar más del 50 por ciento del uso de carbono, y solo tres fueron responsables de más de la mitad del uso de carbono en el suelo reforzado con nutrientes.
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Usando agua etiquetada con isótopos especiales de oxígeno, Stone y su equipo secuenciaron el ADN encontrado en muestras de suelo, siguiendo los isótopos de oxígeno para ver qué taxones lo incorporaron a su ADN, una señal que indica crecimiento. Esta tecnica, llamado sondeo cuantitativo de isótopos estables (qSIP), permite a los científicos rastrear qué bacterias crecen en suelos silvestres a nivel de taxones individuales. Luego, el equipo consideró la abundancia de cada taxón y modeló la eficiencia con la que las bacterias consumen carbono del suelo. El modelo que incluía especificidad taxonómica, tamaño del genoma, y el crecimiento predijo el CO medido 2 liberan con mucha más precisión que los modelos que solo observaron cuán abundante era cada grupo bacteriano. También mostró que solo unos pocos taxones producían la mayor parte del CO 2 que los investigadores observaron.
"Una mejor comprensión de cómo los organismos individuales contribuyen al ciclo del carbono tiene implicaciones importantes para gestionar la fertilidad del suelo y reducir la incertidumbre en las proyecciones del cambio climático, "dijo Kirsten Hofmockel, Líder del equipo científico del microbioma en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y coautor del estudio. "Esta investigación separa la diversidad taxonómica y funcional de los microorganismos del suelo y nos pide que consideremos la biodiversidad de una manera nueva".
"Los datos demográficos microbianos que revela esta técnica nos permiten hacer preguntas más matizadas, ", dijo Stone." Donde solíamos caracterizar una comunidad microbiana por su función dominante, la forma en que a menudo se informa que todo un estado ha votado 'a favor' o 'en contra' de una propuesta de votación, ahora, con qSIP, podemos ver quién está impulsando ese patrón más amplio:los 'resultados electorales, 'si se quiere, a nivel de vecindarios microbianos individuales, cuadras.
"De este modo, podemos comenzar a identificar qué organismos del suelo están desempeñando funciones importantes, como el secuestro de carbono, y estudiarlos más de cerca ".
