Il microbiota del suolo: un tesoro sotto di noi

“Come posso starmene in piedi sul suolo e non percepire il suo potere? Come posso vivere la mia vita camminandoci sopra e non meravigliarmi?” [W. B. Logan – Dirt: the Ecstatic Skin of the Earth].

Il microbiota del suolo descrive tutti i microorganismi che possono trovarsi nella terra che calpestiamo, includendo archaea, batteri, virus, funghi, protisti ed altri eucarioti microbici (Fig. 1). L’importanza di questo ecosistema sotterraneo viene spesso sottovalutata, ma diventa fondamentale per la salute di piante e animali terrestri. Infatti, i microorganismi del suolo svolgono un ruolo cruciale nel ciclo dei nutrienti, nel mantenimento della fertilità del suolo e nel sequestrare il carbonio. Non solo, i microbiologi hanno anche scoperto nuovi antibiotici e vie metaboliche mediate da microorganismi studiando il microbiota del suolo. Scopriamo assieme cosa sappiamo fino ad oggi di questo ecosistema nascosto ma fondamentale per la vita sul nostro pianeta.

Il suolo: fonte di biodiversità
Figura 1 – Il suolo: fonte di biodiversità e casa di microorganismi ancora poco studiati.

La struttura del microbiota del suolo

Il suolo non è un ambiente singolo e tutto uguale. Al contrario, include una vasta gamma di habitat microbici. La parte di suolo in prossimità delle radici delle piante è chiamata rizosfera. Normalmente, questo è lo strato di suolo dove si incontra la maggior biomassa di batterica grazie alla disponibilità di carbonio prodotto dalle piante.
Gli strati di suolo esposti alla luce invece, definiscono la zona fotica. La drilosfera è la porzione di suolo associata ai tunnel scavati dai vermi di terra. Infine, troviamo parti di suolo associate a passaggi di acqua, incluse vere e proprie spaccature (Fig. 2).
Inoltre, le condizioni ambientali del suolo sono molto variabili in termini di pH, abbondanza di carbonio organico, salinità, consistenza e disponibilità di nitrogeno. Questa enorme diversità nella composizione del suolo è di grande importanza nel definire la composizione e la diversità del microbiota del suolo. Infatti, le comunità microbiche trovate in prossimità di una radice possono variare notevolmente rispetto a quelle trovate in suolo libero a pochi centimetri di distanza.

La struttura del suolo
Figura 2: La struttura del suolo mostra la rizosfera (a), la zona fotica (b), la drilosfera (c) e le parti di suolo vicino a passaggi di acqua (d). Inoltre, un piccolo ingrandimento mostra come ci siano dei microambienti negli aggregati di suolo. Le condizioni all’esterno degli aggregati (e), sono diverse da quelle ritrovate all’interno degli aggregati (f). [From: Fierer 2017 – Nature Reviews – Microbiology]

Non esiste un microbiota del suolo tipico

Il microbiota del suolo, come abbiamo visto, può variare notevolmente anche fra porzioni di suolo che si trovano a poca distanza fra di loro. Sebbene ci sia grande diversità sia di suolo sia di microorganismi in poco spazio, possiamo affermare come i batteri e i funghi siano i grandi dominatori del suolo. La loro biomassa infatti, supera di centinaia di migliaia di volte quella di altri gruppi quali protisti, virus e archaea (Fig. 3). Inoltre, il mondo microbico è ancora tutto da scoprire. Infatti, uno studio condotto su 596 campioni raccolti al Central Park di New York ha svelato come oltre l’80% dei batteri trovati avevano una sequenza di DNA completamente sconosciuta. La ricerca però ha fatto passi da gigante negli ultimi decenni, portando a comprendere l’importante funzione ecologica del microbiota del suolo e i fattori più determinanti nel modificare le comunità microbiche presenti sottoterra.

Il dominio dei batteri e dei funghi
Figura 2 – Il dominio di batteri e funghi sugli altri microorganismi del suolo [From: Fierer 2017 – Nature Reviews – Microbiology]

Solo l’1% della superficie di suolo disponibile è colonizzata da batteri. Di questi batteri, il 95% risulta dormiente ad un determinato tempo. Questo mostra quanto sia difficile per i microorganismi sopravvivere in un ambiente come il suolo.
Gli scienziati hanno anche identificato, in ordine di importanza, quali siano i fattori che modificano il microbiota del suolo. I valori di pH del suolo contribuiscono in maniera determinante alla presenza di microorganismi nel suolo, sebbene vi siano batteri che non rispondono alle variazioni di pH. Ritroviamo inoltre la quantità e qualità di carbonio organico nel suolo, la disponibilità di nitrogeno, la temperatura e la concentrazione di ossigeno del suolo.

Le funzioni del microbiota del suolo

Il microbiota del suolo può svolgere un ruolo importante nel migliorare la gestione di superfici destinate all’agricoltura. Proprio allo stesso modo in cui il microbiota intestinale umano, se manipolato, può migliorare la salute dell’uomo, così i microorganismi possono influire positivamente sulla qualità del suolo e dell’ambiente. Infatti, vari studi hanno mostrato come la crescita delle piante sia promossa e migliorata dall’inoculazione specifica nel suolo di batteri e micorrize. Inoltre, manipolare il microbiota del suolo promuove la soppressione di malattie nelle piante, riduce l’erosione del suolo e accelera la bonifica di suoli contaminati da metalli pesanti. Non solo, l’analisi del microbiota del suolo può dare informazioni importanti su come utilizzare il suolo d’interesse. Per esempio, l’abbondanza di batteri che ossidano l’ammoniaca può essere usata per identificare delle zone in cui si dovrebbe evitare l’uso di fertilizzanti, riducendo così la perdita di nutrienti nel suolo.

Conclusioni

Oggi abbiamo affrontato assieme un affascinante viaggio alla scoperta del microbiota del suolo. Spesso, non ci rendiamo conto dell’importanza e della ricchezza della terra su cui camminiamo tutti i giorni. Ma è proprio lì sotto che si cela un mondo microscopico fragile e silenzioso che contribuisce alla salute delle piante che ci danno nutrimento, medicine e ossigeno. Gli studi sulle interazioni fra le piante e il microbiota del suolo sono sempre più e guardano nella direzione di una agricoltura sostenibile per cercare di fermare il consumo di suolo, aumentare la produttività, migliorare la salute delle piante e promuovere la diversità dei microorganismi che lo abitano. Lì sotto c’è un mondo che ci sostiene e ci nutre e, seppur lo calpestiamo, dobbiamo cercare di farlo nella maniera appropriata, con rispetto e consapevolezza.

Bibliografia

  • Fierer N. Embracing the unknown: disentangling the complexities of the soil microbiome. Nat Rev Microbiol. 2017 Oct;15(10):579-590. doi: 10.1038/nrmicro.2017.87. Epub 2017 Aug 21. PMID: 28824177.
  • Chaparro, J.M., Sheflin, A.M., Manter, D.K. et al. Manipulating the soil microbiome to increase soil health and plant fertility. Biol Fertil Soils 48, 489–499 (2012). https://doi.org/10.1007/s00374-012-0691-4

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Federico Ronchetti

Sono un giovane biologo evoluzionista appassionato di entomologia. In particolare, sono affascinato dal comportamento di api e vespe. Attualmente, sto seguendo un progetto di ricerca che riguarda il microbioma intestinale e lo studio di feromoni di diverse specie di imenotteri soliatri e sociali. Il mio motto: "Se pensi di essere troppo piccolo per fare la differenza, prova a dormire con una zanzara" [Dalai Lama]

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