Entre un tercio y la mitad de todo el carbono del suelo de la Tierra se almacena en turberas, afirma el distinguido profesor Joel Kostka, Tom y Marie Patton. Estos humedales, formados por capas y capas de materia vegetal en descomposición, se extienden desde el Ártico hasta los trópicos, sustentando la biodiversidad y regulando el clima global.
por Selena Langner, Instituto Tecnológico de Georgia
«Las turberas son depósitos esenciales de carbono , pero a medida que aumentan las temperaturas, este carbono corre el riesgo de liberarse en forma de dióxido de carbono y metano «, afirma Kostka, quien también es director asociado de Investigación en la Facultad de Ciencias Biológicas y director de Georgia Tech para Georgia’s Tomorrow. Comprender la proporción de dióxido de carbono y metano es crucial, añade, ya que, si bien ambos son gases de efecto invernadero, el metano es significativamente más potente.
Kostka es el autor correspondiente de un nuevo estudio que descubre cómo y por qué las turberas producen dióxido de carbono y metano.
La investigación, «Las comunidades microbianas de las turberas del norte exhiben resistencia al calentamiento y adquieren aceptores de electrones de la materia orgánica del suelo «, se publicó este verano en Nature Communications y fue dirigida por los coautores principales Borja Aldeguer-Riquelme, investigador asociado postdoctoral en el Laboratorio de Genómica Microbiana Ambiental, y Katherine Duchesneau, estudiante de doctorado en la Facultad de Ciencias Biológicas.
El estudio se basa en una década de investigación en el experimento Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments (SPRUCE) del Oak Ridge National Lab, un proyecto de investigación a largo plazo en Minnesota que permite a los investigadores calentar secciones enteras de humedales desde la copa de los árboles hasta el fondo del pantano.
«Durante los últimos 10 años, hemos demostrado que el calentamiento en este experimento climático a gran escala aumenta la producción de gases de efecto invernadero», afirma Kostka. «Pero aunque el calentamiento hace que la turbera produzca más metano, seguimos observando una producción de CO₂ mucho mayor que la de metano. En este artículo, damos un paso crucial para descubrir por qué y describir los mecanismos que determinan qué gases se liberan y en qué cantidades».
El misterio del metano
La producción moderada de metano en las turberas ha sido un misterio desde hace mucho tiempo. En humedales saturados de agua, el oxígeno es escaso, pero los microbios aún necesitan respirar, un tipo de respiración que les permite producir energía para su función metabólica. Sin oxígeno, los microbios utilizan nitrato, sulfato o metales para respirar, liberando dióxido de carbono en el proceso. Sin embargo, si estos ingredientes no están presentes, los microbios «respiran» de una manera que libera metano.
Dado que el nitrato, el sulfato y los metales son relativamente escasos en las turberas, la producción de metano debería ser la vía más probable, pero sorprendentemente, las observaciones muestran lo contrario. «Tanto en el trabajo de campo como en los experimentos de laboratorio, las turberas producen mucho más dióxido de carbono que metano», explica Kostka. «Es desconcertante, ya que las condiciones del suelo deberían favorecer la producción de metano».
Para resolver este misterio, el equipo empleó un conjunto de herramientas genéticas de vanguardia llamadas «ómicas»: metagenómica (estudio del ADN), metatranscriptómica (estudio del ARN) y metabolómica (una técnica utilizada para estudiar los «restos» del metabolismo), lo que proporcionó una visión detallada del «motor» microbiano que recicla la materia orgánica en los humedales. También brindó una nueva perspectiva sobre la diversidad de microbios del suelo en los humedales: el 80 % de los organismos identificados en el estudio eran nuevos a nivel de género.
Innovaciones ‘ómicas’
A lo largo de varios años, el equipo recolectó muestras de una turbera encerrada en una cámara experimental que se calentó lentamente. Posteriormente, las analizó mediante ómicas para observar su evolución. Inicialmente, plantearon la hipótesis de que el calentamiento del suelo provocaría una rápida transformación de las comunidades microbianas.
«Los microbios pueden evolucionar y crecer rápidamente», dice Kostka. «Pero eso no ocurrió».
Los métodos basados en ADN mostraron que, si bien las comunidades microbianas se mantuvieron prácticamente estables, la turbera liberó más gases de efecto invernadero a medida que se calentaba. Para evaluar el potencial metabólico de los microbios, Duchesneau y Aldeguer-Riquelme construyeron genomas microbianos, investigando cómo descomponían la materia orgánica en las turberas y reciclaban el carbono.
«Descubrimos que la actividad microbiana aumenta con el calentamiento, pero la respuesta de crecimiento de las comunidades microbianas se retrasa con respecto a estos cambios en la actividad fisiológica o metabólica», afirma Kostka. Advierte que esto no significa necesariamente que las comunidades de humedales no cambien con el calentamiento del clima, sino que estos cambios podrían ocurrir después de los metabólicos.
Una diversidad de descubrimientos
¿Y el metano? El equipo cree que los microbios podrían estar descomponiendo la materia orgánica para acceder a los componentes clave para producir dióxido de carbono (nitrato, sulfato y metales), aunque actualmente se están realizando más investigaciones para investigar esto.
«Realizar este tipo de investigación ómica integrada en sistemas edáficos sigue siendo increíblemente difícil», afirma Kostka. El desafío es multifacético: la investigación aprovecha años de experimentos, conjuntos de datos a largo plazo, técnicas avanzadas de laboratorio e innovaciones en el trabajo de campo.
En SPRUCE, las cámaras experimentales tienen una superficie de aproximadamente 93 metros cuadrados. Si bien se trata de una instalación experimental impresionante, los investigadores deben ser cuidadosos: «Necesitamos tomar muestras de suelo durante muchos años, así que si tomamos demasiadas, no quedaría suelo», explica Kostka. «Parte de nuestra investigación consiste en desarrollar mejores técnicas de muestreo no destructivas».
El otro desafío radica en lo que hace que estas turberas sean tan únicas: es muy difícil detectar pequeños cambios debido a la gran diversidad de organismos presentes. «Cada vez que realizamos este tipo de investigación, aprendemos más sobre estos increíbles sistemas», afirma. «Siempre hay algo nuevo».
Más información: Katherine Duchesneau et al., Las comunidades microbianas de las turberas del norte exhiben resistencia al calentamiento y adquieren aceptores de electrones de la materia orgánica del suelo, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61664-7
