La diversidad de bacterias del suelo está ligada con la profundidad del sustrato

La diversidad de bacterias del suelo está ligada con la profundidad del sustrato

Los distintos estratos del suelo presentan diferencias en su textura, húmedad, pH, concentración de nutrientes, entre otros factores. En relación con los nutrientes, se considera que los primeros 20 cm del suelo contienen alrededor de cinco veces más carbono orgánico, que las zonas por debajo de ésta profundidad. Éstas diferencias en la concentración de nutrientes se ven reflejadas en un gradiente de biomasa microbiana, que disminuye dependiendo de la profundiad del suelo. Considerando los cambios de diversidad que podrían estar asociados con éstos factores, los autores éste trabajo analizaron la diversidad de bacterias y arqueas a lo largo de 20 perfiles de profundidad distribuídos a lo largo de Estados Unidos.

Las muestras estudiadas se analizaron inicialmente mediante amplicones del gen 16S rRNA tomadas cada 25 cm, desde los 0 hasta los 100 cm. Con lo anterior se observó que la disimilitud entre las muestras, incrementa con la profundidad a la que son tomadas, al mismo tiempo que disminuye la diversidad. Asimismo, resulta interesente que al comparar las secuencias de 16S rRNA obtenidas por los autores del trabajo, con aquellas alojadas en la base de datos de NCBI (correspondientes a genomas de bacterias y arqueas), la proporción de taxa con información genómica disponible disminuye a mayor profundidad.

FIG 1 (A) Site map of sampling locations. We analyzed bacterial and archaeal communities from two soil profiles located at each of 10 different CZOs across the United States. Each profile was sampled in 10-cm intervals from surface soils to 1 m in depth (where possible). (B) Bray-Curtis dissimilarity to surface samples increases with depth. As depth increases, soil bacterial and archaeal communities become less similar to those communities at the surface. (C) Bacterial and archaeal diversity generally decreases with depth. Colors of points match the colors of the CZO sites indicated in panel A with two profiles sampled per site (n = 20). (D) The proportion of 16S rRNA gene sequences from the sampled soils for which representative genome data are available decreases with depth. We matched our 16S rRNA gene amplicon sequences to 16S rRNA genes from finished bacterial and archaeal genomes in the NCBI database. At deeper soil depths, we found that fewer taxa in our data set had matches to publicly available genomes, indicating that the bacterial and archaeal taxa found in deeper soil horizons are less represented in genomic databases than those found in surface soils. More details on these analyses are presented in Materials and Methods. The purple trend lines represent smoothed conditional means, generated using the loess modeling method.

Por otro lado, se encontró que conforme incrementa la profundidad, los Phyla Chloroflexi, Nitrospirae, Euryarchaeota, GAL15 y Dormibacteraeota, incrementan de manera más o menos consistente a lo largo de los distintos suelos evaluados. Con la finalidad de robustecer los datos analizados y obtener información adicional, se obtuvieron secuencias metagenómicas de algunas muestras, que permitieron ensamblar genomas correspondientes al Phylum Dormibacteraeota, mismo que fue encontrado en gran abundancia. La presencia de bacterias pertenecientes a este Phylum se econtraron relacionadas con zonas con bajas concentraciones de carbono y presentan genes relacionados con un estilo de vida oligotrófico. Los genes encontrados están implicados en la síntesis de carbohidratos, como la trehalosa que adicionalmente puede proteger a las células del estrés osmótico; el uso de monóxido de carbono como fuente de energía; y con la capacidad para formar esporas.

FIG 2 Different soil profiles have distinct microbial communities. Here, we show the relative abundances of the eight most abundant phyla identified from our 16S rRNA gene amplicon data. Not all profiles were sampled to 1 m due to variable bedrock depth.

Este estudio resulta interesantes porque analiza la diversidad y potencial metabólico de los microorganismos presentes en los horizontes más profundos del suelo, los cuales no han sido caracterizados a profundidad, pero participan en en procesos biogeoquímicos relevantes, como el ciclaje de nutrientes o la formación del suelo.

Referencia:

Brewer, T. E., Aronson, E. L., Arogyaswamy, K., Billings, S. A., Botthoff, J. K., Campbell, A. N., … & Kaye, J. (2019). Ecological and genomic attributes of novel bacterial taxa that thrive in subsurface soil horizons. MBio, 10(5), e01318-19.