Los científicos han descubierto un nuevo phylum de microbios en la Zona Crítica de la Tierra, un área de suelo profundo que restaura la calidad del agua.
© Michigan State UniversityEsta imagen muestra la Zona Crítica de la Tierra, que se extiende desde las copas de los árboles a través del suelo hasta profundidades de hasta 700 pies y representa los microbios que viven en toda esta zona. Esta zona sustenta la mayor parte de la vida del planeta, ya que regula procesos esenciales como la formación del suelo, el ciclo del agua y el ciclo de los nutrientes, que son vitales para la producción de alimentos, la calidad del agua y la salud de los ecosistemas.
Leonardo da Vinci dijo una vez: «Sabemos más del movimiento de los cuerpos celestes que del suelo que pisamos». James Tiedje, experto en microbiología de la Universidad Estatal de Michigan, está de acuerdo con da Vinci. Pero él pretende cambiar esta situación gracias a su trabajo sobre la Zona Crítica, parte de la dinámica «piel viva» de la Tierra.
«La Zona Crítica se extiende desde las copas de los árboles hasta el suelo, a una profundidad de hasta 700 pies», explicó Tiedje. «Esta zona sustenta la mayor parte de la vida del planeta, ya que regula procesos esenciales como la formación del suelo, el ciclo del agua y el ciclo de los nutrientes, que son vitales para la producción de alimentos, la calidad del agua y la salud de los ecosistemas. A pesar de su importancia, la Zona Crítica profunda es una nueva frontera porque es una parte importante de la Tierra que está relativamente inexplorada.»
Lo que los investigadores encontraron en las capas profundas de la Zona Crítica
Tiedje, Profesor Emérito Distinguido de la Universidad en el Departamento de Microbiología, Genética e Inmunología y en el Departamento de Ciencias Vegetales, del Suelo y Microbianas de la MSU, descubrió en este enorme e inexplorado mundo microbiano un phylum, o categoría primaria, de microbios completamente diferente denominado CSP1-3.
Este nuevo phylum se identificó en muestras de suelo de Iowa y China a profundidades de hasta 18 metros. ¿Por qué Iowa y China? Como estas dos zonas tienen suelos muy profundos y similares, los investigadores querían saber si su presencia es más general y no sólo en una zona, explicó Tiedje.
El equipo de Tiedje extrajo ADN de estos suelos profundos y descubrió que los antepasados de CSP1-3 vivieron en el agua -fuentes termales y agua dulce- hace muchos millones de años. Durante su historia evolutiva, experimentaron al menos una importante transición de hábitat para colonizar entornos de suelo: primero la capa superficial del suelo y, más tarde, suelos profundos.
Escaneados tridimensionales de los núcleos enteros de un núcleo de suelo intacto (15,6-15,8 m) del Hitchcock Nature Center.
Crédito: Wenlu Feng, Xiaonan Wan
Tiedje también descubrió que los microbios estaban activos. «La mayoría de la gente pensaría que estos organismos son como esporas o están latentes», dijo. «Pero uno de nuestros hallazgos clave que encontramos al examinar su ADN es que estos microbios están activos y creciendo lentamente».
Tiedje también se sorprendió al descubrir que estos microbios no eran miembros raros de la comunidad, sino que eran dominantes; en algunos casos constituían el 50% o más de la comunidad, lo que nunca ocurre en los suelos superficiales.
«Creo que esto se debe a que el suelo profundo es un entorno muy diferente y este grupo de organismos ha evolucionado durante mucho tiempo para adaptarse a este entorno empobrecido», añade Tiedje.
Cómo los microbios purifican el agua
El suelo es el mayor filtro de agua de nuestro planeta. Cuando el agua atraviesa el suelo, se limpia mediante procesos físicos, químicos y biológicos. El suelo superficial, donde residen la mayoría de las raíces de las plantas, es a menudo un volumen muy pequeño de suelo a través del cual el agua de lluvia pasa rápidamente. Pero el suelo profundo tiene un volumen mucho mayor. Aquí es donde ayudan los CSP1-3. Viven del carbono y el nitrógeno arrastrados desde la capa superior del suelo para completar el proceso de purificación.
«Los CSP1-3 son los carroñeros que limpian lo que ha atravesado la capa superficial del suelo», explica Tiedje. «Tienen un trabajo que hacer».
¿Y luego?
El siguiente paso, según Tiedje, es cultivar algunos de estos microbios en el laboratorio y, si crecen, podremos saber más sobre sus fisiologías únicas que les permiten tener tanto éxito en este entorno de suelo profundo. Esto no es fácil. La mayor parte del mundo microbiano no se cultiva porque es muy difícil reproducir las condiciones en las que viven y crecen.
Por ejemplo, como los antepasados de CSP1-3 vivían en aguas termales, el laboratorio de Tiedje está intentando cultivarlos a altas temperaturas como un ejemplo de ensayo de nuevas condiciones de crecimiento basadas en la información de sus genomas.
Pero si alguien puede hacerlo, es Tiedje, ya que también descubrió microbios capaces de declorar compuestos clorados.
«La fisiología de CSP1-3, impulsada por su bioquímica es diferente, por lo que puede haber algunos genes interesantes de valor para otros fines», dijo. «Por ejemplo, no conocemos sus capacidades para metabolizar contaminantes difíciles y, si pudiéramos aprender eso, podríamos ayudar a resolver uno de los problemas más acuciantes de la Tierra».
Más información: Wenlu Feng et al, Diversification, niche adaptation, and evolution of a candidate phylum thriving in the deep Critical Zone, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2424463122
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