Deconstruyendo la microbiología mordisco a mordisco
¡Soluciones simbióticas! Microbios ayudan a los árboles a tolerar el cambio climático
Se dice que, si no puedes aguantar el calor, mejor sal de la cocina, pero eso a veces no es tan fácil. El cambio climático continúa empeorando y los animales se ven forzados a migrar a nuevas áreas con mejores condiciones para sobrevivir. Sin embargo, otras especies no son tan afortunadas. Las plantas están atadas a su ubicación, literal y figurativamente, ellas no se pueden mover cuando las condiciones en su entorno se ponen difíciles. Por el contrario, las plantas se deben adaptar rápidamente o morir en el intento. Las temperaturas globales están aumentando más rápido de lo que las plantas pueden evolucionar, lo que las pone en riesgo de extinción. Ante semejante problema los científicos están pensando en soluciones a pequeña escala. En un estudio reciente, investigadores han mostrado que pueden incrementar la tolerancia de los árboles frente el estrés climático usando comunidades de microorganismos que están adaptados a dichas condiciones difíciles.
Plantando la Semilla
Justo debajo de la superficie del suelo se encuentra una metrópoli microscópica llamada rizosfera. Las raíces de las plantas liberan nutrientes al suelo que luego son usados como alimento por diferentes microorganismos, entre ellos bacterias y hongos. A cambio, estos microbios defienden a la planta ante enfermedades y convierten compuestos químicos del suelo en recursos que la planta necesita para crecer. Esto crea una relación simbiótica (interacción entre dos o mas organismos biológicos) entre la planta y la comunidad microbiana ubicada en sus raíces. Datos recientes sugieren que los beneficios de dichas interacciones en la rizosfera van más allá del intercambio de nutrientes. En condiciones de laboratorio, un estudio encontró que las asociaciones con diferentes bacterias y hongos puede ayudar a las plantas a mejorar su tolerancia ante es estrés. Esto significa que las plantas pueden sobrevivir cambios climáticos si cuentan con los microbios adecuados, pero ¡los científicos aun se mantienen escépticos! Los estudios originales se realizaron en condiciones cerradas sin todas las presiones ambientales a las que se enfrentan las plantas normalmente. Probar estas relaciones simbióticas en la naturaleza sería una tarea enorme. Sin embargo, un grupo de investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison aceptó el desafío.
Adentrándonos en la ciencia
Los investigadores seleccionaron suelos de dos diferentes sitios para probar sus hipótesis y un invernadero como control. Al igual que en Ricitos de oro y los tres osos, cada sitio representaba una condición climática diferente; el sitio del sur era demasiado caliente, el sitio del norte demasiado frio y el invernadero control pues tenía las condiciones adecuadas. Estos sitios fueron elegidos para determinar si los árboles ponían expandirse a sitios más fríos o se quedaban en áreas que se estaban poniendo más calientes y secas.
A continuación, necesitaban un panel de comunidades microbianas por lo que colectaron muestras de suelos en sitios con condiciones climáticas diferentes. El equipo reunió 12 comunidades microbianas en total. De las muestras colectadas, 6 fueron tomadas de la región norte donde las especies de árboles posiblemente se expandan y los 6 restantes fueron tomadas de la región sur donde las especies de árboles están disminuyendo. Los microbios que crecen naturalmente en los 12 sitios ya deberían estar adaptados a la temperatura promedio y al nivel de precipitación de la zona. Los investigadores plantearon la hipótesis de que los árboles asociados con estas comunidades microbianas tendrían más posibilidades de sobrevivir a las condiciones climáticas a las que sus amigos microscópicos ya se habían adaptado.
Para probar esta hipótesis, fueron muy cuidadosos al configurar el experimento. Las plántulas se cultivaron en suelo estéril en un invernadero antes de ser introducidas en una de las 12 comunidades microbianas muestreadas. Las plántulas inoculadas se dejaron madurar antes de transferirlas al campo, lo que permitió suficiente tiempo para las conexiones entre las plantas y los microbios del suelo. El equipo quería evitar la introducción accidental de especies microbianas invasoras en sus sitios de campo, ya que eso podría dañar el ecosistema después del experimento. Entonces, los árboles jóvenes cultivados con microbios provenientes del área norte se plantaron en el sitio de campo norte, y los árboles jóvenes cultivados con microbios del sur se plantaron en el sitio de campo sur. Finalmente, llegó el momento de plantar árboles jóvenes en ambos sitios de campo y dejar que los microbios hicieran su magia.
Cosechando lo que sembraron
Se dejó que los árboles crecieran en condiciones naturales durante 3 años. Cada estación se tomaron datos de la supervivencia, el crecimiento y la composición microbiana del suelo de los árboles. Los resultados mostraron que su hipótesis era correcta; los microbios adaptados al clima pueden mejorar la tolerancia de los árboles ante el estrés. Los árboles inoculados con muestras microbianas del norte mostraron un aumento significativo en la capacidad de sobrevivir a un invierno frío. Los árboles inoculados con las muestras microbianas del sur tenían más probabilidades de sobrevivir a las sequías, pero los microbios del sur no fueron útiles para los árboles que experimentaron precipitaciones promedio.
Aunque pudieron demostrar que los microbios adaptados pueden mejorar la tolerancia de las plantas ante el estrés climático, los autores de este artículo señalan algunas limitaciones. Implementar esta estrategia para combatir los efectos del cambio climático sería un gran desafío porque requeriría que los árboles fueran inoculados antes de que echen raíces en su ubicación final. Los bosques establecidos todavía están en riesgo, pero hay esperanzas de poder inducir tolerancia climática microbiana durante los esfuerzos de reforestación. Este estudio ha brindado a los científicos una mejor comprensión de la tolerancia de las plantas ante el estrés mediada por microbios. El siguiente paso es probar plantas de diferentes ecosistemas para ver si se encuentran resultados similares. Tener la capacidad de predecir mejor cómo los microbios podrían ayudar a las plantas en momentos de estrés beneficiará futuros planes de conservación.
Featured image: Original artwork by author Erin Cafferty
Traducido por: Fiama Guevara
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