El calentamiento global puede afectar la vida microbiana en los suelos

Un equipo internacional que estudió costras biológicas de suelo en una amplia zona del suroeste norteamericano demostró que el mantenimiento ecológico de estas se fundamenta en dos especies de cianobacterias. En su trabajo, que publica el último número de la revista Science, los investigadores argumentan que el calentamiento global está provocando una redistribución geográfica de las dos especies, lo que podría desencadenar efectos impredecibles relacionados con la fertilidad de los suelos y la erosión.

"Las costras biológicas de suelos son comunidades microbianas especialmente importantes para las tierras áridas. Protegen el suelo de la erosión y contribuyen a la fertilidad de la tierra mediante la fijación de carbono y nitrógeno y la absorción de nutrientes", apuntan los expertos.

El equipo de investigación, coordinado por la Arizona State University, analizó mediante secuenciación de ADN una gran cantidad de muestras de estas costras, recogidas en zonas desérticas de los estados de Oregón, Nuevo México, Utah y California (EE UU).

De este modo los científicos, entre los que se encuentran Pilar Mateo y Virginia Loza, investigadoras del departamento de biología de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), lograron revelar que los organismos más abundantes en las costras biológicas de suelo son dos especies de cianobacterias —microorganismos capaces de realizar fotosíntesis—. "De estas dos especies depende la alimentación y la energía de las otras miles de especies de microorganismos que pueden llegar a coexistir en una sola pizca de las capas microbianas", argumentan.

El efecto de la temperatura

Los investigadores encontraron que una de las dos especies, Microcoleus vaginatus, domina las costras en los desiertos más fríos de la zona estudiada, mientras que la otra, Microcoleus steenstrupii, prevalece en los desiertos más cálidos.

"Queríamos saber si habían patrones de distribución geográfica a escala continental”, afirma Ferran Garcia-Pichel, profesor de la Facultad de Ciencias de la Vida de la ASU y director de la investigación.

“Para nuestra sorpresa, encontramos que dos especies distintas de estos organismos se habían dividido el territorio ordenadamente. Solíamos pensar que una, Microcoleus vaginatus, era la más importante y dominante, pero ahora sabemos que Microcoleus steenstrupii, la otra, es igual de importante, sobre todo en los climas más cálidos", agrega el microbiólogo.

Un modelo matemático delata a los cambios de temperatura

Tomando en cuenta datos sobre tipos de suelo, química, lluvia, clima y temperatura, los investigadores utilizaron un modelo matemático que mostró cómo la temperatura es la variable que mejor explica esta división geográfica de las dos cianobacterias.

"No solo nos basamos en una correlación de datos. Además, estudiamos en el laboratorio cultivos de estas dos especies de cianobacterias, confirmando experimentalmente que la temperatura es lo que las mantiene separadas”, explica Pilar Mateo, del departamento de biología de la UAM.

“Esto es realmente importante si tenemos en cuenta que actualmente la temperatura en el planeta no es estable debido al calentamiento global. En el suroeste de EE UU, donde realizamos el estudio, los modelos climáticos predicen cerca de un grado de calentamiento por década”, agrega la investigadora.

Efectos ecológicos

"Utilizando nuestros datos en modelos climáticos actuales podemos predecir que, en 50 años, la cianobacteria que va mejor en temperaturas más cálidas se moverá hacia las regiones más frías de la zona estudiada. Para entonces, M. steenstrupii podría dominar por completo las cortezas en toda nuestra área de estudio”, declara García-Pichel.

“Desafortunadamente, no sabemos mucho acerca de este microorganismo, ni sobre lo que puede pasar en el ecosistema con la ausencia de M. vaginatus", agrega el experto.

En el trabajo los investigadores advierten que este patrón de segregación por temperatura detectado en EE UU puede ser similar en todo el mundo. Además, consideran que para la especie M. vaginatus no será fácil evolucionar con la suficiente rapidez para tolerar temperaturas más altas.

El equipo hace por tanto un llamado a otros investigadores del clima para que consideren la variable de estos microorganismos en sus análisis sobre el calentamiento global.

"Nuestro estudio es relevante más allá de la ecología del desierto. Es un ejemplo de que las distribuciones microbianas y la distribución de sus hábitats pueden verse afectados por el cambio climático, algo que hemos sabido por mucho tiempo para las plantas y los animales. Ahora no podemos dejar de lado tampoco los microorganismos en nuestras consideraciones”, enfatiza García-Pichel.

Especies distintas

Aunque son parecidas, M. steenstrupii y M. vaginatus no están estrechamente relacionadas. Los científicos creen que estas dos especies de cianobacterias han evolucionado de forma parecida debido a que sus formas y comportamientos ayudan a estabilizar el suelo, así como a la creación de las costras biológicas.

Ambas especies tienen cientos de millones de años de antigüedad y se pueden encontrar en muchos lugares alrededor del mundo. El estudio aclara que todas las cianobacterias M. vaginatus distribuidas a lo largo y ancho del planeta están íntimamente relacionadas y son prácticamente indistinguibles genéticamente. Por el contrario, la variación individual dentro de M. steenstrupii es mucho mayor: se trata de una especie más diversa genéticamente y se piensa que es mucho más antigua en términos evolutivos.