Analiza ADN indică fungii din rădăcini ca posibile specii-cheie în comunitățile microbiene forestiere
Sub solul pădurii se întinde un ecosistem vast, în care o diversitate de microorganisme populează solul și sistemele radiculare. Aici, fungii și bacteriile joacă roluri esențiale în procese precum ciclul nutrienților și stocarea carbonului. În cadrul acestor comunități microbiene pot exista specii-cheie, care exercită o influență disproporționat de mare asupra structurii și funcționării întregului ecosistem.
Deși oamenii de știință asociază adesea conceptul de specie-cheie cu prădători, polenizatori sau plante ușor de observat, există și convingerea că multitudinea de microorganisme din sol include specii-cheie „ascunse”. Acestea pot fi cruciale pentru înțelegerea dinamicii unei comunități ecologice complexe, însă identificarea lor în mediile microbiene este deosebit de dificilă, deoarece evaluarea experimentală a impactului unei singure specii este imposibilă într-un sistem la fel de întins precum o pădure.
Urmele influenței microbiene, urmărite prin ADN
Dezvoltările recente ale tehnologiei de analiză a ADN-ului au făcut posibilă surprinderea diversității microorganismelor forestiere sub forma unor seturi masive de date. O echipă de cercetători a folosit aceste date pentru a identifica „mințile coordonatoare” ascunse sub suprafața solului. Studiul este publicat în Nature Communications.
„Chiar și o singură rădăcină de plantă cu un diametru mai mic de un milimetru adăpostește o diversitate de microorganisme care coexistă”, spune primul autor Mikihito Noguchi. „Prin identificarea unei specii-cheie, urmărim să elucidăm mecanismele care stau la baza formării și menținerii comunităților microbiene ce susțin ecosistemele forestiere de la nivelul solului.”
Echipa a colectat 1.270 de mostre de rădăcini dintr-o pădure temperat-rece din Sugadaira, prefectura Nagano, și a analizat datele ADN ale fungilor și bacteriilor care trăiesc acolo. Astfel, au reprezentat comunitățile microbiene ca un peisaj unic, modelând compozițiile pe care acestea tind să le adopte. Acest lucru le-a permis să dezvolte un cadru teoretic pentru identificarea speciilor capabile să modifice dramatic structura acestui peisaj; algoritmul rezultat a fost rulat pe un supercomputer. În final, cercetătorii au comparat datele din Nagano cu un set amplu de date provenite din păduri europene, pentru a-și verifica constatările la scară geografică largă.
Endofiții apar ca jucători-cheie printre fungi
Rezultatele indică un grup de fungi cunoscut sub numele de endofiți, care trăiesc simbiotic în țesuturile plantelor și pot juca un rol important în remodelarea relațiilor simbiotice dintre plante și microorganismele din rădăcini și sol. Endofiții au primit anterior puțină atenție pentru efectul lor asupra ecosistemelor forestiere, însă studiul arată că aceste „minți ascunse” influențează semnificativ structura peisajului comunităților fungice.
Mai mult, metodele noi dezvoltate în cadrul studiului constituie un cadru versatil pentru identificarea microorganismelor cruciale care stau la baza dinamicii altor microbiomuri complexe și pot fi aplicate în ecosisteme dincolo de cele forestiere. În viitor, se așteaptă ca aceste metode să conducă la tehnici de gestionare care să considere ecosistemul în ansamblul său, inclusiv comunitățile microbiene.
