Los microorganismos del suelo dan forma al ciclo global del carbono

Vivos o muertos, los microorganismos del suelo juegan un papel importante en el ciclo biogeoquímico del carbono en la biosfera terrestre. Pero, ¿cuál es el rol específico de las bacterias, los hongos y la microfauna muertos que componen el microbioma del suelo?

Ese es el tema de una nueva revisión realizada por científicos y colaboradores del Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL. El artículo, que aparece en Nature Reviews Microbiology, describe cómo los microorganismos vivos y muertos influyen fuertemente en la biogeoquímica terrestre al formar y descomponer la materia orgánica del suelo, la mayor reserva terrestre de carbono orgánico y nitrógeno del planeta, y una fuente principal de otros macronutrientes y micronutrientes cruciales.

Al dar forma a la renovación de la materia orgánica del suelo, los microorganismos del suelo influyen en las concentraciones atmosféricas de CO2 y el clima global, además de ayudar a proporcionar servicios ecosistémicos cruciales como la fertilidad del suelo, el secuestro de carbono, la productividad de las plantas y la salud del suelo.

El microbioma del suelo es la comunidad más diversa de la biosfera y contiene al menos una cuarta parte de la biodiversidad total de la Tierra. Decenas de millones de especies de bacterias, arqueas, hongos, virus y microeucariotas coexisten bajo tierra, aunque solo unos pocos cientos de miles han sido caracterizados en detalle.

Un solo gramo de suelo superficial puede contener más de mil millones de células bacterianas y arqueas, billones de virus y decenas de miles de protistas.

Pero la influencia del microbioma del suelo en la biogeoquímica se extiende mucho más allá de las actividades metabólicas de los organismos vivos. Los microorganismos muertos se acumulan en el suelo a medida que sus restos celulares se adhieren a la matriz mineral. Su biomasa muerta puede representar hasta el 50% de la reserva de materia orgánica del suelo. Esto significa que la biomasa microbiana muerta en el suelo es una de las reservas más grandes de carbono orgánico en el planeta. La materia orgánica circula a través del suelo, donde tanto los microorganismos vivos como los muertos son importantes en la formación del carbono orgánico del suelo.

Con los recientes avances ómicos, muchas de las características que enmarcan la dinámica de la población microbiana y sus adaptaciones ecofisiológicas se pueden descifrar directamente a partir de genomas ensamblados o patrones de expresión génica o proteica. Los nuevos avances en la secuenciación del DNA y el rastreo de isótopos están permitiendo que el equipo del LLNL avance en la comprensión de los atributos únicos de los microbios del suelo, incluso aquellos que no se pueden cultivar en el laboratorio. A través del análisis de las firmas genéticas y bioquímicas, se puede inferir las relaciones ecológicas que controlan quién vive y quién muere en las complejas redes alimentarias del suelo.

Debido a que la necromasa microbiana del suelo (material orgánico consistente en organismos muertos o derivado de organismos muertos) representa una de las reservas de carbono y otros nutrientes más importantes a nivel mundial, los autores concluyen que el mecanismo y la tasa de muerte microbiana probablemente impacten el ciclo biogeoquímico terrestre, una idea que actualmente están probando con un conjunto de experimentos que son parte de la Soil Microbiome Scientific Focus Area, SFA, del LLNL.

El equipo de la SFA también está realizando experimentos para integrar este enfoque basado en rasgos, en modelos que predigan la dinámica biogeoquímica del suelo y mejoren la capacidad de predecir cambios en el ciclo global del carbono. Ahora es posible aprovechar una comprensión basada en rasgos de la vida y muerte microbiana dentro de modelos biogeoquímicos mejorados y predecir mejor el funcionamiento del ecosistema bajo nuevos regímenes climáticos.