Los organismos de todo el mundo se enfrentan a niveles de estrés sin precedentes debido al cambio climático, la destrucción del hábitat y muchos otros cambios en el medio ambiente provocados por el ser humano.
por Deserae E. del Campo, Universidad de Miami
Predecir y mitigar los efectos de este estrés creciente en los organismos y los servicios ambientales de los que dependemos requiere comprender por qué algunas especies pueden existir en una amplia gama de entornos mientras que otras existen solo en unos pocos hábitats.
En el mundo científico de la ecología, los investigadores a menudo tratan de clasificar los organismos de nuestro planeta en dos categorías: especialistas y generalistas. Los generalistas pueden sobrevivir en diversas condiciones ambientales y hábitats, mientras que los especialistas están más restringidos o limitados a condiciones específicas para sobrevivir. El oso panda, por ejemplo, se alimenta solo de bambú dentro de un hábitat específico. No solo su rango de hábitat está restringido, sino también su dieta, y si la planta de bambú se extinguiera, los osos panda también podrían extinguirse.
Pero, ¿qué pasa con el mundo microbiano de organismos invisibles que se encuentran en todas partes de la Tierra, desde el intestino humano hasta el suelo bajo nuestros pies? ¿En qué categoría caen?
Para encontrar la respuesta, un grupo de estudiantes de posgrado y posdoctorado en el laboratorio de biología de la profesora asociada Michelle Afkhami en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Miami estudió las secuencias de ADN de los procariotas, un grupo de microbios que incluyen todas las bacterias y arqueas.
Los hallazgos se encuentran en un estudio, titulado “La especialización y generalización multidimensional son omnipresentes en los procariotas del suelo”, disponible en la revista Nature Ecology & Evolution .
“La idea detrás del proyecto era averiguar si estos microbios pueden existir dentro de un rango estrecho o amplio de condiciones a lo largo de muchas dimensiones ambientales diferentes”, dijo Damian Hernandez, un ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Afkhami y ahora un posdoctorado que se prepara para una beca de biología. con la Fundación Nacional de Ciencias.
“Específicamente, queríamos saber si los microbios son típicamente especialistas multidimensionales, generalistas multidimensionales o usan diferentes estrategias en diferentes dimensiones ambientales, y qué efecto podría tener eso en sus roles dentro de las comunidades.
“Las dimensiones ambientales que usamos para determinar si los microbios son generalistas o especialistas se basaron en múltiples condiciones ambientales en el suelo en el que viven, por ejemplo, hojarasca, temperatura, agua y nutrientes”, agregó.
En un esfuerzo de colaboración de dos años, el equipo de estudiantes analizó más de 200 muestras de suelo recolectadas por la Red Nacional de Observatorios Ecológicos (NEON) de sitios en todo Estados Unidos. De los más de 1200 procariotas examinados, Hernández y el equipo encontraron algo bastante sorprendente. Descubrieron que la mayoría (90 por ciento) de los microbios eran generalistas multidimensionales o especialistas multidimensionales.
Esencialmente, si un microbio era generalista en un eje ambiental, casi siempre era generalista en todos los demás ejes; y si era especialista en un eje ambiental, se especializaba en todos los ejes. Además de proporcionar información importante sobre cómo se estructuran las comunidades microbianas, este descubrimiento proporciona algunas de las primeras pruebas de especialización y generalización multidimensional en cualquier tipo de organismo.
“Descubrimos que los microbios pueden estar muy restringidos en cuanto a dónde pueden existir”, dijo Hernández, quien es el primer autor del estudio. “Los microbios generalistas son muy flexibles y pueden soportar una gama más amplia de condiciones. Pero los microbios especialistas son sensibles a muchas condiciones ambientales diferentes porque están restringidos en múltiples ejes ambientales y, por lo tanto, cualquier cambio en el medio ambiente puede dificultar su supervivencia.
“Hipotéticamente, si un ecosistema está estructurado por microbios que son especialistas, es más probable que esos ecosistemas sean sensibles al cambio ambiental”, dijo.
Afkhami confirma que los hallazgos presentan un argumento interesante sobre cómo los microbios pueden sobrevivir en un clima cambiante.
“Como aprendimos del estudio, los microbios que son generalistas pueden vivir en una amplia gama de hábitats, y esto puede significar que esos microbios pueden ser resistentes al cambio climático o a la fragmentación del hábitat porque es probable que toleren las condiciones ambientales cambiantes. También son muy dominante dentro de las comunidades microbianas “, dijo.
Por el contrario, el equipo descubrió que los microbios especialistas pueden ser muy susceptibles al cambio ambiental. Los microbios categorizados como especialistas también parecen ser importantes “organizadores comunitarios” debido a su alta funcionalidad dentro del mundo microbiano. Por ejemplo, el equipo de investigación descubrió que es más probable que los microbios especialistas sean aquellos que pueden promover el crecimiento de las plantas, desintoxicar el suelo, digerir carbonos complejos en el suelo y agregar nutrientes al suelo.
“Esto es muy preocupante porque lo que también aprendimos en el estudio es que los especialistas microbianos están altamente conectados dentro de la red microbiana y pueden considerarse especies clave para mantener e impulsar la diversidad y la función del microbioma”, dijo Afkhami.
“En este estudio, podemos comenzar a comprender, en un sentido más amplio en la comunidad de microbiomas, algunas de sus funciones biológicas, sus roles en la comunidad microbiana y cómo responderán a los cambios globales en el planeta”.
Más información: Damian J. Hernandez et al, La especialización y la generalización multidimensionales son omnipresentes en los procariotas del suelo, Nature Ecology & Evolution (2023). DOI: 10.1038/s41559-023-02149-y
