‘Cyborg Soil’ descubre una compleja red de ciudades microbianas ocultas

Cava una cucharadita en tu grupo de tierra más cercano, y lo que emergerás contendrá más microorganismos que hay gente en la Tierra.

Sabemos esto por estudios de laboratorio que analizan muestras de tierra extraídas de los microbios silvestres para determinar qué formas de vida microscópica existen en el mundo bajo nuestros pies.

El problema es que tales estudios en realidad no pueden decirnos cómo funciona este reino subterráneo de hongos, flagelados y amebas en el suelo.

Debido a que implican la eliminación del suelo de su entorno, estos estudios destruyen las delicadas estructuras de barro, agua y aire en las que residen los microbios del suelo.

Esto llevó a mi laboratorio a desarrollar una forma de espiar a estos trabajadores clandestinos, que son indispensables en su papel de agentes de reciclaje de materia orgánica, sin perturbar sus microhábitats.

Nuestro estudio reveló las ciudades oscur as y húmedas en las que residen los microbios del suelo. Encontramos laberintos de pequeñas carreteras, rascacielos, puentes y ríos que son navegados por microorganismos para encontrar comida o para evitar convertirse en la próxima comida de alguien.

Esta nueva ventana a lo que está sucediendo bajo tierra podría ayudarnos a apreciar y preservar mejor la Tierra. cada vez más dañado suelos.

Suelo Cyborg

En nuestro estudio, desarrollamos un nuevo tipo de “suelo cyborg”, que es mitad natural y mitad artificial. Consiste en chips de microingeniería que enterramos en la naturaleza o rodeamos con tierra en el laboratorio durante el tiempo suficiente para que las ciudades microbianas emerjan dentro del lodo.

Los chips actúan literalmente como ventanas al subsuelo. Un parche transparente en el suelo por lo demás opaco, el chip se corta para imitar las estructuras de poros del suelo real, que a menudo son extrañas y contrarias a la intuición a la escala en que las experimentan los microbios.

Diferentes leyes físicas se vuelven dominantes a microescala en comparación con lo que conocemos en nuestro macro mundo.

El agua se adhiere a las superficies y las bacterias en reposo son empujadas por el movimiento de las moléculas de agua. Se forman burbujas de aire barreras infranqueables para muchos microorganismos, debido a la tensión superficial del agua que los rodea.

Una vez que implantamos nuestros chips en el suelo, pudimos observar cómo los microbios avanzaban en sus desplazamientos de descomposición, revelando sus interacciones, sus redes tróficas y cómo los diferentes microbios diseñan sus microhábitats circundantes en constante cambio.

Carreteras fúngicas

Cuando excavamos nuestras primeras astillas, nos encontramos con la variedad completa de organismos unicelulares, nematodos, diminuto artrópodosy especies de bacterias que existen en nuestros suelos. Hifas fúngicas, que excavan bajo tierra como raíces de plantas, crecido rápidamente en las profundidades de los poros de nuestro suelo cyborg, creando una conexión viva directa entre el suelo real y nuestros chips.

Esto significaba que podíamos estudiar un fenómeno conocido solo por estudios de laboratorio: el “carreteras de hongos“a lo largo de qué bacterias”hacer autostop“para dispersarse por el suelo.

Las bacterias generalmente dispersarse a través del agua, por lo que al hacer algunos de nuestros chips llenos de aire, podríamos observar cómo las bacterias contrabandearse en nuevos poros siguiendo los brazos tanteantes de las hifas de los hongos.

Inesperadamente, también encontramos una gran cantidad de protistas – organismos enigmáticos unicelulares que no son animales, plantas ni hongos – en los espacios alrededor de las hifas. Claramente, ellos también hacen autostop en la autopista de los hongos, un fenómeno hasta ahora completamente inexplorado.

Debido a que investigamos varios cientos de posibles caminos dentro de nuestros fragmentos de suelo cyborg, incluidos varios miles de espacios de poros individuales, también pudimos cuantificar que esto estaba sucediendo a menudo.

Esto muestra que las hifas deben ser un vector importante para la dispersión de una gran variedad de microorganismos nadadores, lo que les otorga una ventaja importante cuando buscan alimento en microciudades subterráneas.

Ingeniería subterránea

En nuestro estudio, también queríamos explorar cómo y por qué medios se diseñan las ciudades microbianas.

Una forma en que pudimos hacer esto fue observando cómo los minerales del suelo se abrían camino en nuestros chips, creando bolsas de espacio de suelo real dentro de las estructuras artificiales que habíamos colocado en el suelo.

Cuando nuestras astillas comenzaron a secarse, fuimos testigos de cómo el agua es succionada a través de los poros del suelo: un tsunami de movimientos de agua al que los microorganismos del suelo están expuestos regularmente cuando la lluvia y el brillo alteran sus diminutos mundos.

Los patrones resultantes en los minerales del suelo se parecían a un sistema de lecho de río en nuestro macro mundo.

Y no son solo las fuerzas físicas las que dan forma al hábitat de los microbios del suelo. Con sus fuertes puntas de hifas, los hongos a menudo actúan como “ingenieros de ecosistemas“, abriendo pasajes y bloqueando a otros con sus celdas. Son responsables de muchas de las calles, avenidas y puentes de la metrópoli microbiana.

Más sorprendentemente, encontramos que otros organismos menos “fuertes” también alteran la estructura microscópica de los suelos.

A ciliados, por ejemplo, que posee pequeñas extensiones similares a pelos para la locomoción, también puede arrasar el suelo con su vigorosa búsqueda de alimento.

Suelo, ciencia y sociedad

Nuestro estudio de suelo cyborg ayuda en última instancia a conectar la ecología de campo con estudios de laboratorio controlados. Combina las ventajas de estudiar comunidades complejas y realistas de organismos del suelo y, al mismo tiempo, controla y ajusta cuidadosamente factores como el suministro de nutrientes o la temperatura para que podamos ver cómo los suelos y sus microbios reaccionan a los cambios en la superficie.

Pero hay otro beneficio. Creemos que observar el mundo oculto de los suelos y sus intrigantes habitantes podría ayudar a las personas a involucrarse emocionalmente con este ecosistema vital.

Otros ecosistemas han tenido animales carismáticos representar iniciativas de conservación.

Los suelos, por otro lado, todavía están asociado con la suciedad y suciedad.

Sin embargo, los suelos apoyan 95 por ciento de nuestra producción de alimentos. Ellos almacenan mas de dos veces la cantidad de carbono que la biosfera y la atmósfera combinadas.

Queremos mostrar que cuando cavas tu cucharadita en la tierra, estás excavando los tramos superiores de una emocionante metrópolis secreta que contiene un cuarto de las especies de la Tierra. Los lindos organismos en tu cuchara no están sucios: brindan silenciosamente servicios ecosistémicos vitales que sustentan toda la vida en la superficie. Estos habitantes de la ciudad del suelo son en necesidad urgente de mejor protección.La conversación

Edith Hammer, Profesor Asociado, Departamento de Biología, Universidad de Lund.

Este artículo se vuelve a publicar desde La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.

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