Entender el suelo a través de su microbioma
Primer estudio mundial de genómica del suelo revela una batalla entre hongos y bacterias
El suelo está repleto de vida, es esencial para el ciclo de los nutrientes y el almacenamiento de carbono. Para comprender aún mejor cómo funciona, un equipo internacional de investigadores, liderados por el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL, por sus siglas en inglés) y la Universidad de Tartu (Estonia), han llevado a cabo el primer estudio de hongos y bacterias en el suelo. Los resultados revelan que hongos y bacterias compiten constantemente por adquirir nutrientes y producen un arsenal de antibióticos para obtener ventajas los unos sobre los otros. El estudio puede contribuir a predecir el impacto del cambio climático en el suelo y ayudarnos a darle un mejor uso a los componentes naturales del suelo en la agricultura. La revista Nature publica los resultados el 1 de agosto de 2018.
Global warfare between bacteria and fungi.
EMBL/Hildebrand/Krolik in collaboration with Campbell Medical Illustration.
Para estudiar el microbioma del suelo, los científicos deben ensuciarse las manos. En el transcurso de cinco años, se reunieron 58 000 muestras de suelo provenientes de 1 450 sitios en todo el mundo (40 submuestras por sitio), seleccionando cuidadosamente lugares no afectadas por actividades humanas como la agricultura. Los autores principales, Mohamad Bahram (Universidad de Tartu) y Falk Hildebrand (EMBL), junto a un gran grupo de colaboradores, pusieron en marcha el proyecto, reunieron las muestras y analizaron el volumen de datos de 14,2 terabytes. De los 1 450 sitios muestreados, se seleccionaron 189 para realizar un análisis en profundidad, abarcando los biomas más importantes del mundo, desde selvas tropicales hasta la tundra, en todos los continentes.
Batalla microbiana global
Tan solo medio punto porcentual de los millones de genes encontrados en este estudio coincide con información existente proveniente de microbiomas humanos u oceánicos. «La cantidad de genes desconocidos es asombrosa, pero aquellos que podemos interpretar señalan indudablemente que se está librando una batalla global entre los hongos y las bacterias del suelo», comenta Peer Bork, líder del grupo de EMBL y autor para correspondencia del estudio.
En general, la diversidad bacteriana del suelo es menor si la proporción de hongos es mayor. El equipo identificó, además, un estrecho vínculo entre el número de genes de resistencia a los antibióticos que poseen las bacterias y la cantidad de hongos, en especial aquellos con potencial para producir antibióticos tales como el género de hongo Penicillium. Falk Hildebrand: «Este patrón podría explicarse teniendo en cuenta que los hongos producen antibióticos para combatir a las bacterias, y solo aquellas que posean genes de resistencia a los antibióticos pueden sobrevivir».
El conflicto entre los hongos y las bacterias incide sobre la diversidad total de comunidades bacterianas y determina el repertorio genético de resistencia a los antibióticos. Esta información puede utilizarse para predecir la proliferación de genes que originen una resistencia a los antibióticos en diferentes ecosistemas y el medio por el cual podrían llegar a los agentes patógenos humanos. Además, podría ayudar a predecir e identificar regiones con una marcada presencia de productores naturales de antibióticos.
Diferencias regionales
El equipo también encontró diferencias regionales en la distribución de bacterias y hongos. Las bacterias se encuentran presentes en todos lados, y presentan la más alta diversidad genética en zonas templadas con clima moderado. Factores ambientales tales como la temperatura determinan en forma decisiva su abundancia: generalmente prefieren sitios calurosos y húmedos. Los hongos suelen abundar en climas más fríos y secos como la tundra. También tienden a estar más limitados geográficamente --las poblaciones varían según el continente. Esto significa que las contribuciones relativas de bacterias y hongos al ciclo de nutrientes varían en todo el mundo, y que el cambio climático global podría afectar su composición y funcionamiento de diferente modo.
Efectos de la actividad humana
Al comparar información de sitios con suelos vírgenes con información proveniente de sitios intervenidos por humanos, como granjas o jardines, la proporción de bacterias, hongos y antibióticos reveló ser completamente distinta. Según los científicos, esta alteración en el equilibrio natural (que probablemente ha evolucionado durante gran parte de la historia de la Tierra), denota el efecto de las actividades humanas en el microbioma del suelo, cuyas consecuencias son aún desconocidas. Sin embargo, comprender en mayor profundidad las interacciones entre los hongos y las bacterias en el suelo podría ayudar a reducir el uso de fertilizantes en agricultura y así darles a los microorganismos beneficiosos la posibilidad de sobrevivir en su ambiente natural.
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