Científicos en Canadá rastrean cómo cambian las comunidades acuáticas a medida que el río Romaine de Quebec desemboca en el mar.
En la mañana, justo antes del amanecer, Masumi Stadler subió a la parte trasera de un hidroavión que se dirigía al norte desde el golfo de San Lorenzo en Quebec, persiguiendo el río Romaine río arriba. Mientras el avión volaba, el sol naciente iluminó la prístina naturaleza canadiense debajo de ella, bañando el río con un resplandor rosado, recuerda cuatro años después. Pero Stadler no estaba allí para ver el amanecer. El avión estaba repleto de equipo científico especializado para tomar muestras del agua y el suelo a lo largo del río, y ella y sus colegas habían comenzado temprano para recuperar el tiempo perdido después de que el mal tiempo les impidiera llegar antes a sus sitios de campo remotos.
Stadler es un estudiante de doctorado en la Universidad de Quebec en Montreal que trabaja en un laboratorio que estudia el ciclo del carbono de la Tierra y, en particular, los jugadores más pequeños en él. “Los microbios son una gran parte del ciclo del carbono”, dice Stadler: son importantes recicladores naturales, ya que digieren y degradan la materia orgánica muerta en dióxido de carbono y metano y, por lo tanto, hacen que el carbono esté disponible para otros organismos. Pero los investigadores aún no saben mucho acerca de cómo los microbios de agua dulce participan en ese ciclo.
Stadler tuvo la oportunidad de abordar este tema cuando comenzó su doctorado. Su laboratorio, dirigido por el biogeoquímico Paul del Giorgio, ya estaba inmerso en un proyecto masivo diseñado para rastrear la huella de carbono de Romaine antes, durante y después del desarrollo de un complejo hidroeléctrico actualmente en construcción a lo largo del río. Esto significaba que el equipo ya había seleccionado cientos de sitios de muestreo a lo largo de cientos de kilómetros, desde la cabecera del río hasta los estuarios que desembocan en el golfo de San Lorenzo, pasando por arroyos, lagos y embalses a lo largo del camino.
Para saber qué microbios estaban presentes en diferentes hábitats a lo largo de la cuenca del río, Stadler y sus colegas aprovecharon los sitios de muestreo existentes del grupo, saliendo al campo durante algunas semanas durante la primavera, el verano y el otoño para recolectar agua y suelo. de alrededor de 50 a 70 sitios a la vez: desafiando a los mosquitos y picando moscas negras en el verano y nevando en la primavera y el otoño.
Después de recolectar muestras durante el día, Stadler y sus compañeros de laboratorio pasaron las tardes procesando las muestras en un espacio alquilado que funcionaba como su laboratorio improvisado, a 13 horas en automóvil desde el espacio de laboratorio real del grupo en Montreal. Finalmente, después de al menos tres meses de muestreo de campo repartidos en varios años, el equipo envió muestras de casi 400 sitios para su secuenciación.
Cuando llegaron los resultados, Stadler y del Giorgio analizaron las comunidades bacterianas, identificaron casi 600 familias y publicaron sus hallazgos en The ISME Journal en noviembre pasado. Los taxones bacterianos más abundantes en general incluyeron los filos Proteobacteria ( ahora Pseudomonadota ) y Verrucomicrobia ( ahora Verrucomicrobiota) , además del superfilo Patescibacteria ., informan los investigadores en su artículo; sin embargo, la composición de las comunidades microbianas varió dependiendo de si las muestras provenían del suelo, de aguas subterráneas o de ríos. La composición también cambió a lo largo del río, desde las cabeceras del norte hacia el océano. Debido a que los investigadores tomaron muestras en diferentes épocas del año, también vieron que las comunidades bacterianas cambiaban con las estaciones. Aunque solo hubo dos autores en el artículo, «este fue un verdadero esfuerzo de equipo», dice Stadler, y destaca el arduo trabajo de los estudiantes de posgrado, posdoctorados y estudiantes universitarios que contribuyeron al proyecto.
Eva Lindström, ecologista microbiana y limnóloga de la Universidad de Uppsala, está de acuerdo en que el proyecto representó una enorme cantidad de trabajo. Agrega que es «muy poco común que logre obtener un conjunto de datos tan bueno con tantos tipos diferentes de entornos». Lindström fue becaria postdoctoral en el laboratorio de Del Giorgio en 2004 y colabora en el trabajo editorial con él, pero no participó en el estudio actual. “Tenemos un buen caso aquí para comprender un poco más sobre la biogeografía y la biodiversidad de las bacterias”, dice, complementando el trabajo de otros grupos que sugieren que existe una diversidad espacial considerable entre las comunidades microbianas dentro de paisajes particulares.
Para distinguir entre las bacterias vivas y las muertas o latentes, los investigadores realizaron la secuenciación del ARN además de la secuenciación estándar del ADN. El ARN es menos estable que el ADN y no permanece por mucho tiempo, por lo que es un mejor indicador de las bacterias vivas. El equipo clasificó las bacterias que solo se detectaron mediante secuenciación de ADN como «no reactivas» y las bacterias con ARN detectable como «reactivas».
Stadler y sus colegas encontraron que la proporción de bacterias no reactivas a reactivas cambió con el espacio y el tiempo. Por ejemplo, hubo una mayor proporción de bacterias reactivas en el verano que en la primavera. El ecologista de la Universidad de Stanford, Tadashi Fukami, que no participó en el estudio, dice que esta fue una forma creativa de combinar dos formas diferentes de caracterizar las comunidades microbianas.
Una creencia común sobre las comunidades bacterianas, dice Stadler, “es que las bacterias más abundantes son las más activas”. Pero su trabajo, así como los hallazgos de otros grupos, sugiere que microorganismos muy raros también pueden ser muy activos, y que los investigadores podrían estar perdiendo algo importante si excluyen de sus análisis especies bacterianas menos abundantes.
Un resultado más inesperado, dice Stadler, fue que los taxones bacterianos reactivos que el equipo identificó por primera vez en muestras de suelo constituían la mayor proporción de bacterias reactivas en casi todos los hábitats, incluso en el estuario salado. Ella dice que el equipo esperaba que las bacterias del suelo simplemente se lavaran de las orillas del río río abajo y se volvieran inactivas una vez en un hábitat acuático. Stadler dice que el próximo paso es probar experimentalmente cómo varios taxones bacterianos interactúan con la materia orgánica en sus respectivos hábitats.
En general, este tipo de trabajo ayuda a abordar una de las preguntas más básicas de la ecología, dice Fukami: por qué ciertos taxones viven en ciertos lugares. “Aunque la pregunta es simple”, dice, “la respuesta suele ser muy difícil de obtener”.