Janet frente a la costa de Groenlandia mientras investiga el
permafrost.
El microbioma del suelo es el ecosistema microbiano más
diverso del planeta. Hay millas de millones de células microbianas en solo
una cucharadita de tierra y menos del 10% de estos microbios que han sido
aislados y caracterizados. Solo ahora los investigadores comienzan a comprender
la magnitud del potencial bioquímico en el microbioma del suelo y cuanto más
descubran, más claro se vuelve que este ecosistema es un gigante dormido
de emisiones de CO 2 , uno que el comportamiento
humano está comenzando a despertar .. .
Aquí, BioTechniques habla con la experta en
microbiomas Janet Jansson sobre la densidad de carbono de los microbiomas del
suelo en todo el mundo, cómo los humanos están dañando y cómo podemos comenzar
a cambiar el rumbo.
Janet Jansson, Laboratorio Nacional del Noroeste del
Pacífico
¿Puedes presentarrte a ti ya tu institución?
Soy Janet Jansson, investigadora en jefe de biología y
laboratorio del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (WA, EE.
UU.). Este es un laboratorio del Departamento de Energía
(DOE). Nuestro departamento en particular se encuentra en la División de
Ciencias de la Tierra y Biológicas, que incluye ciencias de la tierra, ciencias
biológicas y las instalaciones del usuario del DOE, el Laboratorio de Ciencias
Moleculares Ambientales (EMSL).
Lanzaste un artículo recientemente sobre el cambio
climático y el microbioma del suelo. ¿Puede describir cómo los
comportamientos humanos y el cambio climático están afectando al microbioma del
suelo?
Normalmente, cuando pensamos en el cambio climático, es una
especie de terminología que abarca todo, pero sabemos que el cambio climático,
si lo desglosa, incluye muchas variables diferentes. Una cosa que
discutimos en esa revisión fue cómo los diferentes tipos de perturbaciones del
cambio climático están impactando el microbioma del suelo. Eso puede
incluir todo, desde el permafrost en el Ártico hasta el fuego y la
sequía. En cada uno de estos tipos específicos de cambios de cambio
climático, el microbioma del suelo se ve afectado específicamente para
responder a esos cambios en su entorno.
El cambio climático representa una forma indirecta por la
cual los humanos están influyendo en el planeta y, por lo tanto, en los
microorganismos del suelo. Los tipos más directos de perturbaciones
antropogénicas incluyen cualquier tipo de perturbación del paisaje, como la
agricultura o la tala. Estas prácticas van a tener una influencia en los
microorganismos del suelo.
¿Existen regiones particulares del suelo o entornos
específicos de microbiomas que sean particularmente vulnerables a los efectos
del cambio climático?
El Ártico está experimentando un calentamiento en mayor
medida que el resto del planeta, y eso definitivamente está influyendo en los
microorganismos del suelo en esa región. Un ejemplo es el permafrost, que
comienza a descongelarse. Los microorganismos que viven en el permafrost
normalmente no son muy activos porque están congelados. Sin embargo, una
medida que el permafrost comienza a descongelarse, esos organismos comienzan a
ser más activos. Esto es problemático porque el permafrost es un
reservorio de gran parte del carbono orgánico de la Tierra y, a medida que los
microorganismos se vuelven más activos, comienzan a descomponer ese carbono
orgánico y liberan gases de efecto invernadero como el CO 2 y
el metano a la atmósfera.
¿Tenemos una idea de la escala de carbono que actualmente
está encerrada dentro de los microbiomas del suelo, ya sea en el Ártico o en
todo el mundo?
Para el permafrost, tenemos algunas experiencias bastante
buenas. Sabemos que hay tanto carbono atrapado en el permafrost como el
que hay actualmente en la atmósfera y la vegetación combinadas. Esa es una
enorme cantidad de carbono y si lo miras a escala global, gran parte del
carbono reside en el Ártico en estos suelos congelados. Otra área donde
hay altas cantidades de carbono en los pastizales, como las praderas, donde el
carbono se ha acumulado con el tiempo en estos ricos suelos orgánicos.
¿Hay alguna forma adicional de que los microbiomas del
suelo están reaccionando al cambio climático que también pueden afectar el
medio ambiente en el que residen?
Los microorganismos del suelo llevan a cabo muchas funciones
importantes para los ecosistemas, principalmente apoyando el crecimiento de las
plantas. Además de descomponer el carbono orgánico como lo mencionado,
también ciclan el nitrógeno para ponerlo a disposición de las plantas y también
son responsables del ciclo de otros nutrientes. Todos estos diferentes
procesos y funciones que llevan un cabo los microorganismos pueden ver ver
potencialmente afectados por los cambios que se producen debido al cambio
climático.
Janet y su equipo en el campo de pastizales en el estado de
Washington.
¿Hay alguna forma adicional de que los microbiomas del
suelo están reaccionando al cambio climático que también pueden afectar el
medio ambiente en el que residen?
Los microorganismos del suelo llevan a cabo muchas funciones
importantes para los ecosistemas, principalmente apoyando el crecimiento de las
plantas. Además de descomponer el carbono orgánico como lo mencionado,
también ciclan el nitrógeno para ponerlo a disposición de las plantas y también
son responsables del ciclo de otros nutrientes. Todos estos diferentes
procesos y funciones que llevan un cabo los microorganismos pueden ver ver
potencialmente afectados por los cambios que se producen debido al cambio climático.
¿Qué desarrollos técnicos han tenido el mayor impacto en
el estudio de la microbiología del suelo en la última década?
Nos hemos beneficiado enormemente de los avances en las
tecnologías de secuenciación de alto rendimiento. Ahora es posible secuenciar
de manera bastante económica y rápida cualquier muestra de suelo y ver si hay
un cambio o un cambio en la comunidad microbiana del suelo. Otras
prácticas en el horizonte que no están tan bien desarrolladas incluyen
tecnologías ómicas, como la proteómica y la metabolómica, que van más allá de
la comprensión de los cambios de composición, para comprender cómo se ven
incluidas también las funciones microbianas del suelo.
Cuando tengamos una idea más clara de esa función,
¿imagina una forma en que podría comenzar a usarla para gestionar de manera más
efectiva los microbiomas del suelo en todo el mundo?
A medida que comprendemos mejor cómo interactúan los
microorganismos del suelo para llevar a cabo procesos importantes, como el
ciclo del carbono y otros nutrientes, descubrimos que es muy raro que un
organismo marino responsable de un proceso por sí solo. Si entendemos cómo
estos microorganismos trabajan juntos para reciclar el carbono o el nitrógeno,
o para apoyar el crecimiento de las plantas, podemos comenzar a utilizar ese
conocimiento de varias maneras. Una es hacer mejores modelos predictivos
para que puedan predecir cómo los microorganismos del suelo responden a una
perturbación dada, como el cambio climático. Ese tipo de información es buena
para los administradores de paisajes y los agricultores. La otra cosa que
podríamos hacer, que creo que es realmente emocionante,
¿Existe actualmente una propuesta sobre cómo podríamos
implementar esa solución de los microbiomas del suelo para servir un propósito
beneficioso para el medio ambiente?
Ha habido bastante investigación sobre el uso de
microorganismos del suelo para promover el crecimiento de las plantas, por lo
que creo que tenemos un conocimiento considerable allí. Los inoculantes
microbianos se han utilizado durante mucho tiempo, por ejemplo, agregando
rizobios a las legumbres para fijar el nitrógeno de la atmósfera, por lo que
sabemos que podemos agregar ciertos tipos de microorganismos derivados del
suelo para apoyar el crecimiento de las plantas. El enfoque actual va más
allá de eso; para ver si podemos usar diferentes combinaciones de
organismos para formar comunidades que llevan a cabo algunos de los procesos
más elaborados, como el secuestro de carbono que es capturado por una planta y
mantenerlo estabilizado en el suelo o tal vez promover la osmo-tolerancia o la
tolerancia a la sequía a las plantas.
¿Ve que los microbiomas del suelo juegan un papel
importante en el futuro en términos de abordar la escasez mundial de alimentos?
Sí, creo que será crítico en el futuro, especialmente porque
estamos perdiendo, a nivel planetario, gran parte de los suelos fértiles de la
Tierra debido a la erosión y las prácticas inadecuadas de gestión de la
tierra. Al mismo tiempo, tenemos una población mundial en crecimiento. Tendremos
que ser muy creativos al usar más suelos marginales para cultivar los cultivos
necesarios para alimentar a la población mundial. Parte de esa ecuación
deberá incluir microorganismos del suelo, para reducir nuestra dependencia de
agregar fertilizantes químicos y también para ayudar a las plantas a crecer en
estos suelos más marginales.
Usted ha mencionado cómo el maltrato de la tierra
es un problema abundante. ¿Puede dar algunos ejemplos de prácticas de
gestión de tierras deficientes y tiene alguna recomendación o ejemplos de
mejores prácticas que sean beneficiosas para los microbiomas del suelo?
Bueno, el monocultivo es un foco importante en los Estados
Unidos, donde estamos perdiendo nuestra diversidad y dejando que los suelos se
vuelvan en barbecho para que puedan erosionarse. Pero los agricultores son
inteligentes. Están tomando recomendaciones para incorporar prácticas como
el uso de cultivos de cobertura, en lugar de dejar los campos en barbecho, lo
que evita la erosión. Estas son prácticas que se están adoptando en los
Estados Unidos y otros países desarrollados. Un área que es un ejemplo de
una situación horrible es la tala que está ocurriendo en Brasil y en otros
países, donde no tiene estos suelos profundos y ricos para empezar y cuando se
deshace de la cubierta arbórea, se erosiona rápidamente y ese suelo está
perdido. Esa es una situación extrema pero desafortunadamente, un problema
enorme.
¿Qué le gustaría entender mejor, en términos del
microbioma del suelo, para que podamos prepararnos y mitigar el impacto del
cambio climático en el microbioma del suelo y viceversa ?
Personalmente, creo que realmente necesitamos más
investigación sobre los detalles a nivel molecular de las interacciones
bioquímicas que ocurren entre los miembros interactuantes de los
microorganismos del suelo. El suelo aún puede considerarse una caja relativamente
negra con respecto a nuestra capacidad de comprender qué están haciendo los
microorganismos del suelo y cómo interactúan entre sí. Aunque ahora
podemos secuenciar y comprender lo que hay allí, como mencioné antes, los
detalles de lo que están haciendo todavía se comprenden muy poco. Una vez
que comprendamos eso, podremos aprovechar la información y manipular los
microbiomas del suelo para utilizar sus propiedades beneficiosas a nuestro
favor.
¿Dónde ve el campo de la investigación de microbiomas del
suelo en los próximos 5 años?
En los próximos 5 años, creo que habremos aprovechado
algunas de las tecnologías ómicas que ahora están disponibles para hacer
modelos mucho mejores de interacciones microbianas y los procesos metabólicos
microbianos que están ocurriendo en el suelo. Entonces podremos predecir
cómo esas interacciones clave están influenciadas por diferentes variables de
cambio climático. A medida que avanzamos en el futuro, podríamos usar ese
conocimiento y esas predicciones para poder aprovechar esas propiedades.
TOMADO DE ENVIO DE BIOTECHNIQUES
No hay comentarios:
Publicar un comentario