La guerra mundial entre hongos y bacterias reflejada por los patrones de diversidad microbiana en el suelo a escala global
El suelo es un sistema complicado que puede presentar una amplia gama de condiciones contrastantes, como aireación, disponibilidad de nutrientes y pH, por lo tanto es una de los ambientes con mayor diversidad microbiológica conocidos. Los dos grandes grupos de microorganismos que habitan el suelo son los hongos y las bacterias, que además de lidiar con los factores abióticos del suelo, tienen que competir entre sí. De hecho, se sabe que muchos grupos de hongos secretan antibióticos para competir con las bacterias, lo cual es un factor de selección a favor de genes de resistencia a antibióticos. Para conocer el efecto de estos factores bióticos y abióticos en el microbioma del suelo, Bahram y compañía secuenciaron metagenomas y amplicones del gen 16S, 18S y espaciadores internos transcritos (ITS) de 189 muestras de suelo superficial cubriendo virtualmente todas las regiones y biomas del mundo.
Fungal and bacterial diversity exhibit contrasting patterns across the latitudinal gradient
En los metagenomas se identificaron casi 160 millones de genes únicos, de los cuales solo la mitad tienen homólogos en las bases de datos genómicas y metagenómicas. Por su parte, se analizaron 34 mil OTUs de 16S, 2 mil de 18S y 33 mil de ITS. Se encontró que la diversidad tanto taxonómica como funcional de bacterias alcanzó su punto más alto a latitudes medias y decaía hacia los polos y el ecuador. La mayor parte de los hongos presentaron una diversidad creciente de los polos hacia los trópicos, lo cual se ajusta al gradiente de diversidad latitudinal observado en plantas. Además, se observó que la variación ambiental tuvo una fuerte correlación con la composición taxonómica de bacterias y hongos (aunque con menor magnitud), mientras que el efecto de la distancia geográfica fue desdeñable, lo cual respalda el modelo de nicho para explicar la biogeografía microbiana en el suelo. Por otro lado, se encontró que la diversidad de funciones bacterianas se rige por la precipitación media anual, a diferencia de la diversidad taxonómica que responde principalmente al pH. Al contrario, la razón C/N es el mayor predictor de abundancia y la composición de genes en hongos.
Topsoil and ocean bacterial phylogenetic diversity is negatively correlated with the abundance of ARGs.
Los autores probaron la hipótesis de que la razón de biomasa bacterias/hongos se relaciona con la prevalencia de hongos y la capacidad de resistir antibióticos de las bacterias, dada la competencia por los nutrientes y las estrechas capacidades metabólicas de los hongos en comparación con las bacterias. Encontraron que tanto la biomasa de hongos como la relación de biomasa bacterias/hongos correlaciona con la abundancia relativa de genes de resistencia a antibióticos. Además, la abundancia de grupos de hongos productores de antibióticos como Oidiodendron y Penicillium aumentó junto con la razón C/N. También se observó que las bombas de eflujo y beta-lactamasas bacterianas correlacionaron con la abundancia relativa de Ascomycota y que la abundancia relativa de las actinobacterias, famosas productoras de antibióticos, correlacionó con la diversidad de genes de resistencia a antibióticos. Finalmente, comparando estos resultados con un trabajo similar de muestras oceánicas, se observó que la diversidad filogenética bacteriana presentó una correlación negativa con la abundancia relativa de genes de resistencia antibióticos tanto en el suelo como en el océano.
Bahram, M., Hildebrand, F., Forslund, S. K., Anderson, J. L., Soudzilovskaia, N. A., Bodegom, P. M., … & Huerta-Cepas, J. (2018). Structure and function of the global topsoil microbiome. Nature, 1.
