Solo pochi taxa batterici presenti negli ecosistemi di tutto il pianeta sono responsabili di più della metà del ciclo del carbonio nei suoli. Queste nuove scoperte, realizzato da ricercatori della Northern Arizona University e pubblicato in Comunicazioni sulla natura questa settimana, suggeriscono che, nonostante la diversità dei taxa microbici trovati nei suoli selvaggi raccolti da quattro diversi ecosistemi, solo da tre a sei gruppi di batteri comuni tra questi ecosistemi erano responsabili della maggior parte dell'uso di carbonio che si è verificato.

Il suolo contiene il doppio di carbonio di tutta la vegetazione sulla terra, e quindi prevedere come il carbonio viene immagazzinato nel suolo e rilasciato come CO ₂ è un calcolo critico per comprendere le dinamiche climatiche future. Il gruppo di ricerca, che includeva scienziati del Pacific Northwest National Laboratory, Laboratorio Nazionale Lawrence Livermore, Università del Massachusetts-Amherst, e la West Virginia University, si chiede come dovrebbero essere presi in considerazione tali processi chiave dei batteri nel sistema terrestre e nei modelli climatici.

"Abbiamo scoperto che il ciclo del carbonio è davvero controllato da alcuni gruppi di batteri comuni, " disse Bram Stone, un ricercatore post-dottorato presso il Center for Ecosystem Science and Society della Northern Arizona University che ha guidato lo studio. "L'era del sequenziamento ha fornito informazioni incredibili su quanto sia vario il mondo microbico, " disse Pietra, che ora è al Pacific Northwest National Laboratory. "Ma i nostri dati suggeriscono che quando si tratta di funzioni importanti come la respirazione del suolo, potrebbe esserci molta ridondanza incorporata nella comunità del suolo. è un po' comune, attori abbondanti che stanno facendo la differenza."

Quei batteri- bradirizobio , gli acidobatteri RB41 , e Streptomices - erano migliori delle loro controparti più rare nell'utilizzare sia il carbonio esistente nel suolo che i nutrienti aggiunti al suolo. Quando sono stati aggiunti carbonio e azoto, questi lignaggi già dominanti di batteri hanno consolidato il loro controllo sui nutrienti, divorando di più e crescendo più velocemente rispetto ad altri taxa presenti. Sebbene i ricercatori abbiano identificato migliaia di organismi unici, e centinaia di generi distinti, o collezioni di specie (ad esempio, il genere Canis comprende i lupi, coyote, e cani), solo sei erano necessari per rappresentare oltre il 50 percento dell'uso del carbonio, e solo tre erano responsabili di più della metà dell'uso di carbonio nel suolo potenziato dai nutrienti.

Utilizzando acqua etichettata con speciali isotopi di ossigeno, Stone e il suo team hanno sequenziato il DNA trovato in campioni di terreno, seguendo gli isotopi dell'ossigeno per vedere quali taxa lo incorporavano nel loro DNA, un segnale che indica la crescita. Questa tecnica, chiamato sondaggio quantitativo degli isotopi stabili (qSIP), consente agli scienziati di monitorare quali batteri crescono nel suolo selvaggio a livello dei singoli taxa. Quindi il team ha tenuto conto dell'abbondanza di ciascun taxon e ha modellato l'efficienza con cui i batteri consumano il carbonio del suolo. Il modello che includeva la specificità tassonomica, dimensione del genoma, e la crescita ha previsto la CO . misurata ₂ rilasciare in modo molto più accurato rispetto ai modelli che hanno esaminato solo quanto fosse abbondante ciascun gruppo batterico. Ha anche mostrato che solo pochi taxa hanno prodotto la maggior parte della CO ₂ che i ricercatori hanno osservato.

"Una migliore comprensione di come i singoli organismi contribuiscono al ciclo del carbonio ha importanti implicazioni per la gestione della fertilità del suolo e la riduzione dell'incertezza nelle proiezioni sui cambiamenti climatici, " ha detto Kirsten Hofmockel, Microbiome Science Team Lead presso il Pacific Northwest National Laboratory e coautore dello studio. "Questa ricerca prende in giro la diversità tassonomica e funzionale dei microrganismi del suolo e ci chiede di considerare la biodiversità in un modo nuovo".

"I dati demografici microbici rivelati da questa tecnica ci consentono di porre domande più sfumate, " ha detto Stone. "Dove eravamo soliti caratterizzare una comunità microbica per la sua funzione dominante, il modo in cui si dice spesso che un intero stato abbia votato "a favore" o "contro" una proposta di voto, Ora, con qSIP, possiamo vedere chi sta guidando quel modello più ampio:i "risultati elettorali, ' se vuoi, a livello dei singoli quartieri microbici, isolati della città.

"In questo modo, possiamo iniziare a identificare quali organismi del suolo svolgono funzioni importanti, come il sequestro del carbonio, e studiali più da vicino."