Los investigadores utilizaron la nueva tubería de sondeo de isótopos estables de alto rendimiento (HT-SIP) y la metagenómica para observar por primera vez el microbioma activo que rodea a un simbionte vegetal beneficioso, los hongos micorrízicos arbusculares (AMF). Crédito: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore
Vincular la identidad de los microbios silvestres con sus rasgos fisiológicos y funciones ambientales es un objetivo clave para los microbiólogos ambientales. De las técnicas que se esfuerzan por lograr este objetivo, el sondeo de isótopos estables (SIP) se considera la más eficaz para estudiar microorganismos activos en entornos naturales.
Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han desarrollado una nueva técnica, SIP de alto rendimiento, que automatiza varios pasos en el proceso de sondeo de isótopos estables, lo que permite investigaciones de la actividad microbiana de microorganismos en condiciones realistas, sin necesidad de cultivo en laboratorio.
En SIP, los microbios activos se identifican mediante la incorporación de isótopos estables en su biomasa. Es uno de los métodos más poderosos en ecología microbiana ya que puede identificar microbios activos y sus rasgos fisiológicos (uso de sustrato, bioquímica celular, metabolismo, crecimiento, mortalidad) en comunidades complejas bajo condiciones nativas.
Por lo general, el método SIP requiere mucho trabajo práctico y solo permite una pequeña cantidad de muestras. Pero la nueva técnica LLNL requiere una sexta parte de la cantidad de mano de obra en comparación con el SIP manual y permite procesar 16 muestras simultáneamente.
“Nuestro enfoque semiautomático reduce el tiempo del operador y mejora la reproducibilidad al enfocarse en los pasos de SIP que requieren más mano de obra”, dijo la científica del LLNL Erin Nuccio y autora principal de un artículo que aparece en la revista Microbiome. "Ahora hemos utilizado este enfoque para procesar más de mil muestras, incluidas algunas de microhábitats de suelo muy poco estudiados".
Uno de esos microhábitats es el suelo que rodea inmediatamente los tejidos de las micorrizas, un tipo de hongo que forma relaciones simbióticas con el 72 % de todas las plantas terrestres. A cambio del carbono vegetal, el hongo (hongo micorrícico arbuscular) proporciona a sus huéspedes recursos esenciales como nitrógeno, fósforo y agua.
En este estudio de prueba de concepto, los autores mostraron la "red alimenticia" de interacciones estimuladas por hongos micorrízicos en el suelo.
“Creemos que esta es una ruta importante sobre cómo el carbono vegetal se distribuye ampliamente en el suelo. El suelo contiene la reserva más grande de carbono orgánico en ciclo activo en el planeta”, dijo la coautora correspondiente Jennifer Pett-Ridge, líder del proyecto LLNL y jefa del Área de enfoque científico del microbioma del suelo “Microbes Persist” de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía. . "Secuenciamos una pequeña cantidad de ADN, determinamos los organismos activos y luego reconstruimos sus genomas y posibles interacciones".
Otros autores de LLNL incluyen a Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, así como investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, el Instituto del Genoma Conjunto del DOE y la Universidad de California, Berkeley.