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Nuevas herramientas para investigar microbios implicados en procesos del suelo

La disponibilidad de nitrógeno constituye un factor limitante para la producción primaria. Por tanto, es fundamental caracterizar grupos microbianos específicos y determinar su función en el ecosistema edáfico.
Nuevas herramientas para investigar microbios implicados en procesos del suelo
Los ciclos del carbono y el nitrógeno terrestres son esenciales para la biosfera de la Tierra y guardan una estrecha relación con la actividad microbiana. El proyecto DW_FDTP_UVA (Understanding functional drivers in two terrestrial key processes- nitrogen fixation and cellulose degradation- by a single cell approach), financiado con fondos europeos, esclareció dos procesos microbianos esenciales: la fijación del nitrógeno y la degradación C polimérica vegetal.

Con el fin de determinar los participantes activos en los dos procesos, los científicos conjugaron métodos de biogeoquímica, biología molecular y técnicas unicelulares como la microespectroscopia de Rama y la espectrometría de masas de iones secundarios (NanoSIMS) de gran resolución para medir la actividad de células únicas.

No obstante, se determinó que estas técnicas unicelulares tenían una aplicación limitada en los suelos, quizás por la dispersión de las células microbianas entre un fondo extenso de partículas. Por tanto, los científicos trabajaron en desarrollar métodos aplicables a microorganismos del suelo separando las células de las partículas del suelo y concentrándolas para lograr un análisis eficaz.

El equipo del proyecto estudió la fijación y la reducción del nitrógeno en suelos de bosques y pastizales así como en la interfase suelo-planta. Su trabajo se centró en estos organismos diazótrofos, ya que aún no se conoce muy bien su diversidad y papel en el proceso de fijación del nitrógeno. Para identificar los microorganismos que poseen la capacidad genética para fijar nitrógeno, se emplearon técnicas de secuenciación de última generación y, seguidamente, se llevaron a cabo análisis bioinformáticos para evaluar el papel de los genes funcionales que participan en la fijación del nitrógeno como, por ejemplo, el gen de la dinitrogenasa reductasa. El uso del isótopo nitrógeno-15, estable e inusual, proporcionó un modo de estudiar su capacidad para fijar nitrógeno.

También se investigó la degradación de la celulosa y se trató de determinar qué microorganismos participaban en este proceso. Con ese fin, se utilizó celulosa marcada con carbono-13, otro isótopo inusual, en distintas condiciones de nutrientes variando el contenido del suelo en cuanto a carbono y nitrógeno. Los resultados revelaron que los microcosmos enriquecidos con nitrógeno presentaban las tasas más altas de actividad de degradación de celulosa, produciéndose un cambio en la comunidad celulolítica para incorporar hongos y bacterias. Estos datos corroboran la importancia de la disponibilidad de nutrientes en la determinación de la actividad de microorganismos concretos que rigen estos importantes procesos biogeoquímicos.

El trabajo futuro del consorcio se centrará en el estudio de las interacciones sinérgicas y la competencia entre diferentes microorganismos edáficos. El conjunto de técnicas y herramientas desarrolladas durante el proyecto DW_FDTP_UVA ayudará sin duda a lograr estos objetivos.

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Palabras clave

Ciclo del nitrógeno, ciclo del carbono, fijación de nitrógeno, degradación de celulosa, DW_FDTP_UVA
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