Los microbios pequeños juegan un papel importante en el ciclo del carbono y otros elementos clave a través de nuestro aire, agua, suelo y sedimentos. Los microbios no solo capturan y liberan carbono, contribuyendo a un ciclo que es central para la vida en la Tierra, sino que también liberan compuestoseso puede cambiar los minerales existentes y formar otros nuevos, que a su vez moldean la geología del mundo que nos rodea.
Comprender los procesos biológicos, químicos y geológicos en los que participan los microbios es fundamental para comprender y predecir el clima global, las emisiones de gases de efecto invernadero, el transporte de nutrientes y otros fenómenos naturales.
Los investigadores que estudian estos procesos en el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía DOE han descubierto que estas comunidades microbianas se ven significativamente afectadas por los tipos de fuentes de "alimentos" de carbono disponibles. Sus hallazgos, publicados en la revista PLOS UNO , revelar que el tipo de fuente de carbono afecta no solo la composición y actividad de las comunidades microbianas naturales, sino también los tipos de productos minerales que se forman en su entorno.
"Nuestro estudio demuestra el estrecho acoplamiento entre los sistemas biológicos y el medio ambiente, dos cosas que la mayoría de las personas consideraría por separado", dijo el microbiólogo de Argonne, Dion Antonopoulos, coautor del estudio. "Hemos ilustrado que los microorganismos alteran suambiente, su ambiente afecta el tipo de microorganismos que están allí y su actividad "
Para su análisis, los investigadores se centraron en las comunidades microbianas encontradas debajo de la superficie de la Tierra que realizan respiración anaeróbica, un proceso químico para liberar energía de fuentes de "alimento" de carbono que ocurre a través de una compleja serie de reacciones en un ambiente libre de oxígeno.absorber carbono y liberar varios subproductos químicos al medio ambiente; algunos subproductos de este proceso cambian los minerales que se encuentran en el medio ambiente circundante.
Los investigadores tomaron estas comunidades microbianas particulares y les presentaron una de tres fuentes de carbono: glucosa, un azúcar de seis carbonos; lactato, un compuesto de cuatro carbonos; o acetato, un compuesto simple de dos carbonos.
"Además de elegir acetato, lactato y glucosa debido a su rango relativo de complejidad, los elegimos porque son representativos de los tipos de moléculas de carbono que se encuentran, en diversos grados, en ambientes subsuperficiales", dijo el físico de Argonne Kenneth Kemner,coautor del estudio.
Después de proporcionar a las bacterias estas tres fuentes de alimentos, los investigadores pasaron semanas monitoreando y midiendo los cambios dentro de estos sistemas. Entre otras cosas, midieron la cantidad y la tasa a la que las bacterias utilizaron glucosa, lactato y acetato, los subproductos minerales que se formaronen su entorno y los tipos de microbios que estaban presentes en cada momento.
"Estudiar el crecimiento de las comunidades microbianas es algo en lo que muchos investigadores se han centrado, pero el hecho de que estemos combinando esto con el estudio de los cambios en la química de estos sistemas, y haciéndolo de manera muy sincronizada, es lo que hace queesta novela de trabajo ", dijo el biogeoquímico de Argonne Ed O'Loughlin, otro coautor del estudio.
Analizar estos datos uno al lado del otro permitió a los investigadores ver qué tipos de microbios se volvieron más o menos abundantes dado un conjunto específico de condiciones ambientales. La superposición de estos datos también les permitió observar cómo las comunidades microbianas cambiaron junto con los cambios en las condiciones ambientales con el tiempo.
"Los estudios anteriores utilizaron solo unas pocas muestras y midieron los cambios en solo unos pocos puntos en el tiempo, como el estado inicial y final. En nuestro caso, hemos recopilado datos en muchos más puntos en el tiempo, ayudando a caracterizar mejor elrespuesta del sistema con el tiempo ", dijo O'Loughlin.
Su análisis mostró que una serie distinta de cambios ocurrieron consistentemente cuando los microbios fueron expuestos a ambientes ricos en lactato o acetato. Sin embargo, en ambientes ricos en glucosa, observaron patrones variables de cambios.
"Creemos que, dado que la glucosa es un compuesto más grande y complejo que puede descomponerse en muchos compuestos más simples, esto abre más vías químicas en la comunidad a través de las cuales puede usarse, y que este potencial metabólico diverso explicalos diferentes patrones que estamos viendo ", dijo O'Loughlin.
"Descubrir cuáles son esos parámetros que hacen que una comunidad microbiana siga un patrón particular, eso sería una dirección para futuras investigaciones", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Argonne . Original escrito por Joan Koka. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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