Un equipo internacional de científicos ha mapeado el microbioma ambiental de un país entero por primera vez, creando un atlas de alta-resolución de la vida microbiana en toda Dinamarca. El proyecto, liderado por la Universidad de Aalborg con contribuciones de la Universidad de Viena, analizó más de 10.000 muestras ambientales y de suelo en todo el país y fue publicado enNaturalezabajo el títuloMicroflora danica.
Se recolectaron muestras con una resolución espacial promedio de aproximadamente cuatro kilómetros cuadrados, lo que produjo lo que los investigadores describen como una visión general sin precedentes de la diversidad y función microbiana del país. El conjunto de datos proporciona información sobre cómo responden los microorganismos al uso de la tierra, la agricultura y las perturbaciones ambientales a escala nacional.
Los científicos de la Universidad de Viena desempeñaron un papel central en el análisis de los microorganismos nitrificantes - que impulsan pasos clave en el ciclo global del nitrógeno. Estos organismos determinan cuánto tiempo el nitrógeno de los fertilizantes permanece disponible para los cultivos y cuándo se convierte en formas que contaminan los cursos de agua o escapan a la atmósfera.
El estudio muestra, por primera vez, la distribución nacional de nitrificantes en los suelos. También destaca las principales lagunas de conocimiento: dos de los grupos más extendidos - el linaje TA-21 de arqueas oxidantes de amoníaco y comammoxNitrospiraEl clado B - no tiene representantes cultivados. Como resultado, todavía no se pueden estudiar directamente en laboratorios a pesar de dominar grandes áreas de suelos agrícolas y naturales. Los investigadores también identificaron pruebas sólidas de grupos de bacterias oxidantes de nitritos-desconocidos y no cultivados hasta ahora.
Los hallazgos tienen especial peso para Dinamarca, donde aproximadamente dos-terres de la tierra se utilizan para la agricultura. El uso intensivo de fertilizantes provoca importantes pérdidas de nitrógeno en las aguas subterráneas, ríos y aguas costeras, al tiempo que contribuye a las emisiones de óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero. Los diferentes nitrificadores varían en la cantidad de óxido nitroso que producen y en cómo responden a los inhibidores de la nitrificación agregados a los fertilizantes, lo que hace que su distribución sea fundamental para la gestión ambiental.
Los investigadores dicen que el atlas podría ayudar a que la agricultura sea más específica y sostenible al alinear las estrategias de fertilización con las comunidades microbianas presentes en los suelos. Con el tiempo, esto podría reducir las pérdidas de nutrientes, limitar la contaminación del agua y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Más allá de la agricultura, el estudio muestra que las perturbaciones humanas dejan una clara firma microbiana. Los hábitats gestionados intensivamente tienden a tener una alta diversidad local, pero parecen más homogeneizados a nivel nacional. Los ecosistemas menos perturbados conservan una mayor diversidad microbiana general. Los autores sugieren que estas "huellas microbianas" podrían eventualmente usarse para evaluar el éxito de los proyectos de restauración del hábitat.
Las implicaciones se extienden más allá de Dinamarca. Austria enfrenta desafíos similares relacionados con la intensidad agrícola, la gestión de nutrientes y la protección del agua. Según los investigadores involucrados en el estudio, el atlas danés proporciona un modelo de cómo los datos del microbioma a escala nacional-podrían informar la política ambiental en otros lugares, desde la optimización de fertilizantes hasta la estimación de las emisiones de gases de efecto invernadero-basadas en el suelo.
Los autores sostienen que incorporar datos del microbioma en la planificación-de la tierra y las estrategias climáticas será esencial a medida que los países busquen equilibrar la productividad agrícola con la protección ambiental.
