Las bacterias del suelo deben poder adaptarse a diferentes condiciones ambientales. - Pero un nuevo estudio realizado por investigadores de LMU indica que la adaptación rápida puede ser contraproducente, mientras que el ajuste retardado facilita la coexistencia de diferentes especies.

Un solo gramo de suelo puede contener hasta 10, 000 especies diferentes de bacterias. Cómo se puede mantener un grado tan extraordinario de biodiversidad dentro de poblaciones que consisten en especies con niveles de aptitud muy variables es una cuestión central en ecología. Cuando se cultivan mezclas de bacterias del suelo en condiciones definidas en el laboratorio, la cepa o especie con la tasa de crecimiento más alta eventualmente dominará la población y todas las demás desaparecerán. El físico de LMU, el profesor Erwin Frey, y su colega, la Dra. Marianne Bauer, ahora se han preguntado por qué esto no ocurre en condiciones naturales en el suelo. Los resultados de su estudio, que aparece en la revista Cartas de revisión física , muestran que la adaptación tardía a los cambios en los parámetros ecológicos puede conducir a la coexistencia estable de diversas especies.

El suelo es un hábitat extremadamente complejo, no solo biológicamente, pero también desde un punto de vista estructural:se caracteriza por sistemas laberínticos de poros interconectados. Dependiendo de su contenido de agua, esta red de poros permite distribuir los nutrientes y permite que las bacterias entren en contacto con las poblaciones vecinas. “Nos interesaba saber si la variabilidad espacial característica de este hábitat tiene un impacto en la estabilidad de las poblaciones bacterianas, "dice Marianne Bauer. Para encontrar la respuesta, Bauer y Frey consideraron un sistema simple compuesto por dos especies móviles que difieren en ciertos rasgos, y utilizó simulaciones matemáticas para modelar cambios en la composición de la población en respuesta a fluctuaciones en la composición del medio ambiente. En su modelo, una de las especies sintetiza y secreta continuamente una sustancia promotora del crecimiento difusible, que tiene un efecto beneficioso en toda la población. Sin embargo, porque la biogénesis del compuesto conlleva un coste energético, la tasa de crecimiento de las células productoras es menor que la de las otras especies. En condiciones de laboratorio, tal combinación de rasgos haría que las especies de crecimiento lento fueran superadas y llevadas a la extinción.

Sin embargo, el modelo incorpora otra característica:los autores asumen que los miembros de ambas especies son incapaces de responder rápidamente a fluctuaciones repentinas en las condiciones ambientales. Por lo tanto, continúan creciendo al mismo ritmo que antes durante algún tiempo después de entrar en una zona en la que el valor del pH o el suministro de nutrientes difiere del que prevalecía en su nicho anterior. Las simulaciones basadas en este modelo indican que el retraso en la adaptación a nuevas condiciones tiene un efecto positivo en la población en su conjunto, y de hecho permite la coexistencia a largo plazo de las dos especies. Como las tasas de crecimiento de ambas especies dependen de la disponibilidad del factor de crecimiento, una subpoblación local que contiene muchas de las células productoras de crecimiento lento crecerá a un ritmo más rápido que una en la que hay muchos menos productores y, en consecuencia, niveles más bajos del factor de crecimiento. "Y debido a que los poros en el sistema del suelo permiten el intercambio entre poblaciones, miembros de especies con tasas de crecimiento muy diferentes pueden ocurrir juntos dentro del mismo poro, que permite que ambos sobrevivan indefinidamente, Bauer explica:"Esto funciona para un amplio espectro de sistemas de poros y para diferencias sorprendentemente grandes en las tasas de crecimiento entre las dos especies".

Según los autores, El hecho de que la coexistencia estable de las dos especies sea posible en una amplia gama de espacios de parámetros sugiere que el ajuste retardado a los cambios en las condiciones de vida juega un papel importante en el mantenimiento de la biodiversidad. "Esto implica que los experimentos que tienen en cuenta la estructura espacial de los nichos ecológicos ofrecen un enfoque prometedor para la exploración de la biodiversidad en sistemas realistas, "dice Frey.