In arrivo il primo atlante globale dei batteri dominanti del suolo

Il suolo ospita un numero straordinario di forme di vita fra le quali i batteri, “inquilini” decisamente importanti. È noto, infatti, come i batteri del suolo svolgano un ruolo chiave nella regolazione delle dinamiche terrestri del carbonio, dei cicli dei nutrienti e della produttività delle piante. Pochi grammi di terreno possono contenere miliardi di batteri, i quali rivestono anche un ruolo significativo nei processi di biorisanamento, sono in grado di rispondere allo stress ambientale mantenendo la fertilità e di conferire stabilità alla struttura del suolo stesso.

Tuttavia, le storie naturali e le distribuzioni di questi microrganismi restano in gran parte non documentate. Infatti, ad oggi, sebbene i batteri del suolo siano stati studiati per più di un secolo, gran parte della loro diversità non è ancora stata descritta. La maggior parte dei batteri del suolo, in effetti, non corrisponde a quelli presenti in preesistenti database genetici RNA ribosomiale 16S (rRNA), inoltre esistono informazioni genomiche per relativamente pochi di loro e la maggioranza di essi non sono stati ancora coltivati in vitro con successo. Per tali ragioni, manca una comprensione predittiva degli attributi ecologici della maggior parte dei singoli taxa batterici del suolo, con relative preferenze ambientali, tratti, e capacità metaboliche, che rimangono in gran parte sconosciuti.

Lo studio

Da una mappatura della diversità delle comunità batteriche che vivono nel suolo è emerso che sono relativamente pochi i tipi di batteri abbondanti e quelli che si trovano in un’ampia gamma di suoli di tutto il mondo.

Il progetto è stato condotto da un gruppo di ricercatori di Stati Uniti, Spagna e Australia. Il team ha analizzato campioni di suolo provenienti da 237 siti sparsi in 6 continenti e 18 Paesi con la finalità di raggiungere molteplici obiettivi: identificare i filotipi batterici dominanti (cioè, i più abbondanti e onnipresenti) in tutto il mondo; determinare quali dei filotipi dominanti tendono a coesistere e condividere preferenze ambientali simili; mappare l’abbondanza di questi cluster ecologici di batteri dominanti del suolo in tutto il mondo; valutare gli attributi genomici che differenziano filotipi con diverse preferenze ambientali. I terreni esaminati nell’ambito della ricerca sono stati selezionati con lo scopo di coprire una vasta gamma di tipi vegetazionali, caratteristiche edafiche e regioni bioclimatiche (aride, temperate, tropicali, continentali e polari).

Gli scienziati hanno scoperto che solo il 2% dei tipi di batteri campionati (511 su 25.224) sono presenti in maniera consistente in quasi la metà dei suoli esaminati nel progetto. Successivamente, esaminando alcuni fattori ambientali legati alle tipologie di suoli, i ricercatori sono arrivati a suddividere i batteri in cinque gruppi ecologici, secondo l’habitat di preferenza: pH elevato, pH basso, zone aride, bassa produttività delle piante e ambienti a foreste secche. È stato realizzato, così, il primo atlante globale dei batteri dominanti del suolo. Il risultato, pubblicato sulla rivista scientifica Science, apre la strada a nuovi e futuri studi sull’importanza dei microrganismi per la salute e la fertilità del terreno.

Noah Fierer, uno dei coordinatori del lavoro, afferma “è incredibile quanto ancora non conosciamo dei batteri predominanti nel suolo: molti non hanno neppure un nome”. “Con la nostra ricerca abbiamo iniziato ad aprire questa scatola nera; ora che abbiamo la lista, possiamo concentrare i nostri sforzi per catalogare questi gruppi più importanti e studiare dove si trovano e che cosa fanno” aggiunge il collega Manuel Delgado-Baquerizo.

I risultati

Secondo i dati rilevati, nell’ambito della composizione tassonomica dei filotipi dominanti, i Proteobacteria (a cui appartiene, per esempio, Escherichia coli) sembrano essere particolarmente prevalenti e comuni, seguiti da Actinobacteria, Acidobacteria e Planctomycetes. In particolare, analizzando le abbondanze relative percentuali, si osservano Bradyrhizobium sp. (figura 1), Sphingomonas sp., Rhodoplanes sp., Devosia sp., e Kaistobacter sp. per gli Alphaproteobacteria; Methylibium sp. e Ramlibacter sp. per i Betaproteobacteria; Streptomyces sp., Salinibacterium sp. e Mycobacterium sp. per gli Actinobacteria; Candidatus Solibacter sp. per gli Acidobatteri.

Figura 1: Batterio del suolo Bradyrhizobium sp. al microscopio elettronico a scansione (SEM). Copyright: sciencerf

I ricercatori ritengono che l’identificazione degli attributi fisiologici dei taxa dominanti potrà rivelarsi fondamentale per migliorare la comprensione dei controlli microbici su alcuni processi chiave del suolo, compresi quelli che regolano il ciclo del carbonio e il ciclo dei nutrienti. Dati i forti legami tra la distribuzione dei filotipi batterici (e i loro attributi funzionali) a livello mondiale e le associazioni osservate tra filotipi dominanti e sottodominanti, gli studiosi sostengono, inoltre, che proprio questi batteri dominanti potrebbero essere driver critici o indicatori dei principali processi del suolo in tutto il mondo. Inoltre, il team ha constatato come le preferenze di habitat non siano risultate prevedibili solo in base all’identità a livello di phylum, dato che tutti i cluster ecologici includevano filotipi da più phyla. Questo suggerisce che i filotipi da diversi taxa condividono alcuni tratti fenotipici (ad esempio le capacità osmoregolatrici) o life-history strategies che consentono loro di sopravvivere in particolari condizioni ambientali.

“I nostri risultati indicano che possiamo prevedere i gruppi di batteri dominanti nel suolo sfruttando informazioni ambientali di facile acquisizione. Questo rappresenta un progresso fondamentale per preparare mappe di distribuzione di questi organismi a livello globale, utili a sviluppare strategie per la conservazione dello stato di salute dei suoli e aumentare la produttività alimentare” ha dichiarato Fernando T. Maestre, coautore dello studio.

 

                                                                                                                                                        Angela Chimienti

 

 

 

Fonti (contenuti e immagini):

  • Manuel Delgado-Baquerizo, Angela M. Oliverio, Tess E. Brewer, Alberto Benavent-González, David J. Eldridge, Richard D. Bardgett, Fernando T. Maestre, Brajesh K. Singh, Noah Fierer, A global atlas of the dominant bacteria found in soil, Science 359, 320–325 (2018)
  • http://science.sciencemag.org/content/359/6373/320
  • http://www.ansa.it/canale_terraegusto/notizie/mondo_agricolo/2018/01/19/pronto-latlante-dei-batteri-del-suolo_51a02d31-02de-4e37-8c10-7242f05abb69.html
  • http://www.isprambiente.gov.it/contentfiles/00003700/3754-c2678-m1-u3-p1.pdf
  • http://www.lescienze.it/news/2018/01/19/news/atlante_batteri_suolo_poche_specie_diffuse-3827719/
  • https://www.lifegate.it/app/uploads/suolo1.jpg (immagine in evidenza)
  • https://www.rivistamicron.it/temi/ecco-il-primo-latlante-globale-dei-batteri-del-suolo/
  • http://www.saperescienza.it/news/terra-clima/un-atlante-dell-infinitamente-piccolo-i-batteri-del-suolo-30-01-2018
  • https://www.123rf.com/photo_83046777_soil-bacterium-bradyrhizobium-sp-sem.html

 

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