Gradientes Latitudinales de Biodiversidad y Las Bacterias del Suelo

En nuestro post “Las Bacterias del Suelo y sus Virus (Fagos): Estructuración de las Comunidades Microbianas del Suelo” comentamos que, conforme a algunos autores, la relación entre virus (fagos) y bacterias del suelo era muy estrecha a distancias muy, muy cortas (cm. o mm.). Hoy exponemos dos nuevos estudios que dicen demostrar como, en muchos sentidos, las comunidades microbianas del suelo no siguen los mismos patrones ecológicos que las de especies de mayor tamañoSus poblaciones, biodiversidad tipológica (de tipos), genética y filogenética, así como su variabilidad parecen ser semejantes a lo largo de todo el globo. Dicho de otro modo, tales ensamblajes microbianos no siguen los clásicos gradientes latitudinales de incremento de biodiversidad  desde los polos al ecuador. Del mismo modo, la composición de especies de estas biocenosis depende esencialmente de las características ambientales de su micro-hábitat, más que de la región o continente en donde habitan. De hecho, cada muestra de suelos parece mostrar un nuevo mundo. Pero veamos algunos aspectos adicionales que nos ayuden a arrojar algo de luz en este asunto. Sin embargo, adelantemos que bien pudiera ser que una de las razones fuera la aludida en nuestro post: “La Extraordinaria Genética de los Microorganismos del Suelo”. Finalmente, antes de empezar, señalar que he leido varios artículos precedentes cuyos autores alcanzaron los mismas conclusiones. Por tanto, este estudio no atesora originalidad en el sentido aludido.

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Microbiología del Suelo y Escalas de Resolución. Fuente AWI

Ya, cuando tuve que elegir el título de nuestra bitácora, terminé decidiendo optar por uno críptico pero más realista que otros (“Un Universo Invisible Bajo Nuestros Pies”). Y es que el mundo de los suelos nos deparará muchas sorpresas, cuando realmente lo conozcamos.

En primer lugar, tales gradientes latitudinales no deben entenderse como leyes, por cuanto incluso están siendo refutados en algunos grupos de organismos superiores de los ambientes terrestres (si no recuerdo mal en los mamíferos, por ejemplo). ¿Y en los océanos? Sinceramente desconozco el asunto, aunque habría que diferenciar la biodiversidad de las columnas de agua, las de los suelos-sedimentos de las plataformas continentales y los de los fondos abisales, hadales, etc.

Seguidamente, como podéis comprobar no se habla de especies, ya que no existe actualmente un concepto tal aplicable a estos pequeños bichitos. Los análisis deben corresponder con los códigos de barra genéticos, fragmentados en tipos conforme a “algún criterio”. Ya os expresé mis dudas respecto a tales procedimientos. Si tenemos además presente que el flujo horizontal de genes es la norma entre los procariotas, lo cual cuestiona que sufran una evolución genuinamente darviniana (….). Recordemos que tal intercambio de fragmentos geonómicos (al parecer incluso en organismos eucariotas como los hongos) se produce entre taxones filogenéticamente muy dispares.

No olvidemos tampoco el escabroso tema de la profundidad del muestreo. Los resultados de analizar tan solo los cm. superficiales, o abordar el estudio del perfil entero de suelos ofrecen resultados totalmente distintos.

Finalmente debemos reiterar que a nivel microbiano, una distancia de 20 m entre muestras puede equivaler a la de cientos (quizás miles) de Km. en formas de vida mucha más grandes y complejas. Del mismo modo, acaece el tema de la métrica al que ya aludimos en un post muy antiguo pero de gran popularidad en nuestro blog: ¿Cuánto mide un metro cuadrado de suelo?. Empero nadie parece percatarse de tal trivial, pero enorme problema.

Un suelo atesora numerosos micro-ecosistemas microbianos, acorde con su enorme potencial de generar hábitats distintos en su matriz porosa, heterogénea, conforme a numerosos factores ambientales (hidrología, oxigenación, profundidad, nutrientes, proximidad a las raíces de las plantas, etc. etc.). En mi opinión, no pueden extrapolarse alegremente nuestras observaciones aéreas al mundo telúrico, lo cual no implica que no puedan surgir gradientes. Otra cosa bien distinta es saber buscarlos desde ópticas novedosas que tengan en cuenta la idiosincrasia de este universo invisible bajo nuestros pies. Francamente los resultados no me extrañan ni sorprenden, tan solo debe generar tal sensación en mentes “ingenuas”.

Juan José Ibáñez

Arctic Soil Study Turns Up Surprising Results

ScienceDaily (Sep. 24, 2010) Across the globe, the diversity of plant and animal species generally increases from the North and South Poles towards the Equator but surprisingly that rule isn’t true for soil bacteria, according to a new study by Queen’s University biology professor Paul Grogan.

It appears that the rules determining the patterns for plant and animal diversity are different than the rules for bacteria,” says Professor Grogan.

The finding is important because one of the goals in ecology is to explain patterns in the distribution of species and understand the biological and environmental factors that determine why species occur where they do.

Researchers examined the composition and genetic difference of soil bacterial communities from 29 remote arctic locations scattered across Canada, Alaska, Iceland, Greenland and Sweden.

The report also had a second surprising finding. The researchers expected that soil samples taken 20 metres apart would be more similar in terms of bacterial diversity than soil samples taken 5,500 kilometres apart because, in theory, plant or animal communities from nearby locations are likely to be more genetically similar than those from distant locations.

Generally, they found that each soil sample contained thousands of bacterial types, about 50 per cent of which were unique to each sample. “It turns out that there is no similarity pattern in relation to distance at all, even in comparing side-by-side samples with samples taken from either side of a continent — this really amazed me,” says Professor Grogan.

research team included researchers from Queen’s and the University of Colorado. The findings have been accepted for publication in the journal Environmental Microbiology

Story Source: The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by Queen’s University.

Soil bacterial diversity in the Arctic is not fundamentally different from that found in other biomes. Chu, et al. En Environmental microbiology

Summary

The severe environmental stresses of the Arctic may have promoted unique soil bacterial communities compared with those found in lower latitude environments. Here, we present a comprehensive analysis of the biogeography of soil bacterial communities in the Arctic using a high resolution bar-coded pyrosequencing technique. We also compared arctic soils with soils from a wide range of more temperate biomes to characterize variability in soil bacterial communities across the globe. We show that arctic soil bacterial community composition and diversity are structured according to local variation in soil pH rather than geographical proximity to neighboring sites, suggesting that local environmental heterogeneity is far more important than dispersal limitation in determining community-level differences. Furthermore, bacterial community composition had similar levels of variability, richness and phylogenetic diversity within arctic soils as across soils from a wide range of lower latitudes, strongly suggesting a common diversity structure within soil bacterial communities around the globe. These results contrast with the well-established latitudinal gradients in animal and plant diversity, suggesting that the controls on bacterial community distributions are fundamentally different from those observed for macro-organisms and that our biome definitions are not useful for predicting variability in soil bacterial communities across the globe.

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