p Terras áridas, que cobrem cerca de 40 por cento da superfície terrestre da Terra, são muito secos para sustentar muito na forma de vegetação. Mas longe de ser estéril, eles são o lar de diversas comunidades de microorganismos, incluindo fungos, bactérias, e archaea - que moram juntas nos milímetros superiores do solo. Essas crostas biológicas do solo, ou biocrusts, pode existir por longos períodos em um ambiente desidratado, estado dormente. Quando chove, os micróbios se tornam metabolicamente ativos, pondo em movimento uma cascata de atividades que altera dramaticamente a estrutura da comunidade e a química do solo. p "Esses biocrusts e outros microbiomas do solo contêm uma enorme diversidade de micróbios e pequenas moléculas ('metabólitos'). No entanto, a conexão entre a diversidade química do solo e a diversidade microbiana é mal compreendida, "disse Trent Northen, um cientista sênior do Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab).

p Em um artigo publicado em 2 de janeiro, 2018, no Nature Communications , Os pesquisadores do Berkeley Lab liderados pelo relatório do laboratório Northen que compostos específicos são transformados e fortemente associados a bactérias específicas na crosta biológica nativa do solo (biocrosta) usando um conjunto de ferramentas que Northen chama de "exometabolômica". Compreender como as comunidades microbianas nos biocombustíveis se adaptam a seus ambientes hostis pode fornecer pistas importantes para ajudar a lançar luz sobre as funções dos micróbios do solo no ciclo global do carbono.

p O trabalho segue um estudo de 2015 que examinou como compostos específicos de pequenas moléculas chamados "metabólitos" foram transformados em uma mistura de isolados bacterianos de amostras de biocrustas cultivadas em um meio de metabólitos do mesmo solo. "Descobrimos que os micróbios que investigamos eram comedores 'exigentes', ", Disse Northen." Achamos que poderíamos usar essa informação para vincular o que está sendo consumido à abundância de micróbios na comunidade intacta, ligando assim a biologia à química. "

p No novo estudo, os pesquisadores decidiram determinar se as relações micróbio-metabólito observadas no sistema de tubo de ensaio simplificado poderiam ser reproduzidas em um ambiente de solo mais complexo. Biocrusts da mesma origem - representando quatro estágios sucessivos de maturação - eram úmidos, e a água do solo foi amostrada em cinco momentos. As amostras foram analisadas por cromatografia líquida-espectrometria de massa (LC-MS) para caracterizar a composição do metabólito ("metabolômica"), e DNA de biocrust foi extraído para sequenciamento shotgun para medir marcadores de gene de cópia única para a espécie de micróbio dominante ("metagenômica").

p "Quando comparamos os padrões de captação e produção de metabólitos para bactérias isoladas que estão relacionadas aos micróbios mais abundantes encontrados nas crostas biológicas, nós encontramos isso, empolgante, esses padrões são mantidos, "disse Northen. Ou seja, a abundância aumentada de um determinado micróbio está negativamente correlacionada com os metabólitos que eles consomem e positivamente correlacionada com os metabólitos que eles liberam.

p Quando ativo, as biocrostas absorvem dióxido de carbono atmosférico e fixam nitrogênio, contribuindo para a produtividade primária do ecossistema. Eles também processam matéria orgânica no solo, modificar as propriedades-chave relacionadas à fertilidade do solo e à disponibilidade de água.

p "Este estudo sugere que estudos de laboratório de processamento de metabólitos microbianos podem ajudar a entender o papel desses micróbios no ciclo do carbono no meio ambiente. Este estudo nos aproxima da compreensão das cadeias alimentares complexas que são vitais na dinâmica dos nutrientes e na fertilidade geral do solo, "disse a primeira autora do estudo, Tami Swenson, um associado de engenharia científica no grupo de Northen dentro da Divisão de Genômica Ambiental e Biologia de Sistemas (EGSB) da Berkeley Lab Biosciences Area.

p O grupo de Northen está trabalhando atualmente na expansão desses estudos para capturar uma fração maior da diversidade microbiana. Em última análise, isso pode permitir a previsão da ciclagem de nutrientes em ecossistemas microbianos terrestres, e talvez até manipulação adicionando metabólitos específicos.