I microbi del suolo possono sopravvivere in un clima che cambia?

Jun 30, 2023

Gli organismi di tutto il mondo si trovano ad affrontare livelli di stress senza precedenti derivanti dai cambiamenti climatici, dalla distruzione degli habitat e da molti altri cambiamenti ambientali causati dall’uomo. Per prevedere e mitigare gli effetti di questo crescente stress sugli organismi e sui servizi ambientali da cui dipendiamo è necessario comprendere perché alcune specie possono esistere in un’ampia gamma di ambienti mentre altre esistono solo in pochi habitat.

Nel mondo scientifico dell’ecologia, i ricercatori spesso cercano di classificare gli organismi del nostro pianeta in due categorie: specialisti e generalisti. I generalisti possono sopravvivere in un’ampia varietà di condizioni ambientali e habitat, mentre gli specialisti sono più ristretti o limitati a condizioni specifiche di sopravvivenza. L'orso panda, ad esempio, si nutre solo di bambù all'interno di un habitat specifico. Non solo il loro habitat è limitato, ma lo è anche la loro dieta, e se la pianta di bambù si estinguesse, anche gli orsi panda potrebbero estinguersi.

Ma che dire del mondo microbico degli organismi invisibili che si trovano ovunque sulla Terra, dall’intestino umano al suolo sotto i nostri piedi? In quale categoria rientrano?

Per trovare la risposta, un gruppo di studenti laureati e post-dottorato nel laboratorio di biologia della professoressa associata Michelle Afkhami presso il College of Arts and Sciences dell'Università di Miami ha studiato le sequenze di DNA dei procarioti, un gruppo di microbi che include tutti i batteri e gli archaea.I risultati sono in uno studio recenteintitolato “La specializzazione multidimensionale e la generalizzazione sono pervasive nei procarioti del suolo”, ora disponibile sulla rivista Nature Ecology & Evolution.

"L'idea alla base del progetto era quella di scoprire se questi microbi possono esistere all'interno di una gamma ristretta o ampia di condizioni lungo molte dimensioni ambientali diverse", ha detto Damian Hernandez, un ex studente laureato nel laboratorio di Afkhami che ora è un postdoc che si prepara per un corso di biologia. borsa di studio con la National Science Foundation. “In particolare, volevamo sapere se i microbi sono tipicamente specialisti multidimensionali, generalisti multidimensionali o utilizzano strategie diverse su diverse dimensioni ambientali – e quale effetto ciò potrebbe avere sui loro ruoli all’interno delle comunità. Le dimensioni ambientali che abbiamo utilizzato per determinare se i microbi sono generalisti o specialisti si basavano su molteplici condizioni ambientali nel terreno in cui vivono, ad esempio lettiera delle foglie, temperatura, acqua e sostanze nutritive”, ha aggiunto.

In uno sforzo collaborativo durato due anni, il team di studenti ha analizzato più di 200 campioni di suolo raccolti dalla Rete dell'Osservatorio Ecologico Nazionale da siti in tutti gli Stati Uniti. Degli oltre 1.200 procarioti esaminati, Hernandez e il team hanno trovato qualcosa di piuttosto sorprendente. Hanno scoperto che la maggioranza (90%) dei microbi erano generalisti multidimensionali o specialisti multidimensionali.

In sostanza, se un microbo era generalista su un asse ambientale, era quasi sempre generalista su tutti gli altri assi; e se era specialista su un asse ambientale, si specializzava su tutti gli assi. Oltre a fornire importanti informazioni su come sono strutturate le comunità microbiche, questa scoperta fornisce alcune delle prime prove della specializzazione e generalizzazione multidimensionale in qualsiasi tipo di organismo.

"Abbiamo scoperto che i microbi possono essere molto limitati riguardo al luogo in cui possono esistere", ha affermato Hernandez, che è il primo autore dello studio. “I microbi generalisti sono molto flessibili e possono resistere a una gamma più ampia di condizioni. Ma i microbi specializzati sono sensibili a molte condizioni ambientali diverse perché sono limitati su più assi ambientali e quindi qualsiasi cambiamento nell’ambiente può ostacolare la loro sopravvivenza.

“Ipoteticamente, se un ecosistema è strutturato da microbi specializzati, allora è più probabile che quegli ecosistemi siano sensibili ai cambiamenti ambientali”, ha affermato.

Afkhami conferma che i risultati presentano un argomento interessante su come i microbi possano sopravvivere in un clima che cambia.