Super-predadors al sòl: Qui són i què fan?
Figura 1: Imatges de com es veuen els nematodes (A) i els protists (B) sota el microscopi. Similar als lleons (C), que són depredadors ben coneguts als ecosistemes de sabana, els depredadors del microbioma (D) tenen un paper essencial als ecosistemes subterranis. Aquests protists i nematodes s’alimenten de bacteris i fongs, canviant la composició i activitat d’aquests organismes del sòl, ajudant a mantenir la salut del sòl [crèdits de la imatge: (A) nematodes (Anaplectus porosus i Aphelenchoides) extret de Hanny van Megen; (B) protists (Hyalosphenia papilio, Heliamoeba sp. i Mayorella viridis) de www.penard.de amb permís d’Eckhard Völcker i Steffen Clauß; (C) imatges de lleó i zebra de https://purepng.com/ (sota llicència CCO); (D) dibuixos de bacteris sota llicència CC0 de Wikipedia.
Figura 2: Extracció de nematodes a casa. Col·loca un grapat de sòl en dos filtres de cafè posats un sobre l’altre, tanca'ls amb agulles d’estendre roba com es mostra, i col·loca els filtres dins d’un bol ple d’aigua (l’aigua ha de cobrir el sòl dins del filtre). L’endemà, treu els filtres de cafè, barreja la solució i transfereix-la a un got fi. Espera una hora i després aboca amb cura la major part del líquid, deixant-ne només una mica al fons del got. Ara podràs observar els nematodes a la solució restant amb una lupa o un microscopi.
Figura 3: A més d'estar ben amagats dins del sòl, els depredadors del microbioma són massa petits per ser vists a simple vista. Els científics sovint estudien aquests organismes extraient ADN del sòl i seqüenciant-lo per identificar totes les espècies de protists i/o nematodes presents [crèdit de la imatge: https://www.bioanalysis-zone.com/ i de domini públic (CC0)].
Open PDF in new window.
Stefan Geisen 1,2*
1 Laboratorium für Nematologie, Universität Wageningen, Niederlande
2 Abteilung für terrestrische Ökologie, Netherlands Institute of Ecology NIOO-KNAW, Wageningen, Niederlande
Hi ha milions d'espècies que viuen en els sòls. La major part d'aquesta biodiversitat està composta per bacteris i fongs, diminuts organismes que formen el que es coneix com el microbioma del sòl. La mida i la composició del microbioma del sòl estan principalment controlades per dos grups de depredadors: els protists i els nematodes. Els protists són petits organismes unicel·lulars, mentre que els nematodes són cucs minúsculs i els animals més nombrosos de la Terra. Els protists i els nematodes junts pesen més que tots els altres animals de la Terra! Els protists i els nematodes mantenen l'equilibri del microbioma del sòl, cosa que ajuda les plantes a créixer i manté els sòls funcionant correctament. Sense els depredadors del sòl com els protists i els nematodes, les funcions i els serveis que els sòls proporcionen canviarien tant que fins i tot podrien afectar el clima de la Terra. Per tant, no oblidem la importància d'aquests petits organismes del sòl!
BIODIVERSITAT DEL SÒL
Potser ja sabeu que els sòls no són només terra de color fosc amb una composició de sorra, argila i llim; els sòls tenen una biodiversitat molt alta, és a dir, milions d'organismes de tot tipus i grandària viuen allà. No només els sòls tenen més biodiversitat que qualsevol altre ecosistema de la Terra, sinó que el pes de tots els organismes del sòl (incloent-hi les plantes, les arrels de les quals les converteixen en gairebé la meitat d'organismes del sòl) és molt més gran que el pes de tots els altres organismes combinats [1]. Els organismes del sòl van des de virus microscòpics fins a grans fongs que poden estendre's per centenars de metres, i tot el que hi ha entre mig! La vida microscòpica en els sòls es coneix com el microbioma del sòl, i està compost principalment per bacteris i fongs. Sense el seu microbioma divers, els sòls no podrien reciclar els nutrients i promoure el creixement de les plantes. Aquest article se centra en dos grups d'organismes del sòl que pocs científics estudien: els protists i els nematodes. Quan acabis de llegir, espero que entenguis per què més investigació hauria de centrar-se en aquests petits organismes!
PROTISTS I NEMATODES: PETITS DEPREDADORS
Els depredadors del microbioma són organismes que s'alimenten de microorganismes, com bacteris i fongs [2]. Els protists i els nematodes són dels depredadors més importants del microbioma. Els nematodes són superpetits (com a mínim 100 vegades més petits que l'amplada d'un cabell humà) per la qual cosa no són visibles a simple vista. El nematode més conegut pels científics és un cuc anomenat Caenorhabditis elegans, que s'utilitza freqüentment en investigacions. Molts científics, metges, agricultors i jardiners coneixen els nematodes com a plagues, ja que algunes espècies poden infectar els humans, mentre que altres causen malalties en les plantes. Als sòls, els nematodes es mengen bacteris, fongs o altres nematodes i poden ser paràsits d'animals i plantes. Tot i que la majoria de nematodes es veuen bàsicament iguals, existeixen centenars de milers d'espècies (Figura 1A)1. Vuit de cada 10 animals a la Terra són nematodes. Dit d'una altra manera, hi ha 60 mil milions de nematodes per cada ésser humà [3]!
Ara intenta imaginar que hi ha 1.000 vegades més protists que nematodes als sòls! Els protists són microorganismes que no poden ser classificats com a animals ni com a plantes. Els protists són eucariotes, la qual cosa vol dir que tenen un nucli, igual que les cèl·lules d'animals, fongs i plantes. Tot i que el terme “protist" pot ser nou per a tu, probablement has escoltat parlar d'alguns exemples coneguts de protists: totes les algues eucariotes que realitzen la fotosíntesi en llacs i oceans són protists. Algunes malalties són causades per protists, com el Plasmodium falciparum que causa la malària. Les amebes i el Paramecium són protists, i n'hi ha molts més! És probable que la majoria de la diversitat eucariota de la Terra estigui composta per protists, amb milions d'espècies existents. Però coneixem menys de 1 de cada 100 de les espècies de protists que existeixen. Als sòls, els protists realitzen una gran varietat de funcions. La majoria dels protists s'alimenten de bacteris, però molts també s'alimenten de fongs o fins i tot de animals més grans. Alguns protists poden ser paràsits de plantes i animals, i alguns viuen en una relació amb els fongs, com els líquens [4]. Els protists tenen formes molt diverses i poden ser molt bonics (Figura 1B)1.
De manera similar als lleons o altres grans depredadors, els depredadors del microbioma es mengen moltes coses que poden atrapar (Figures 1C, D). En fer-ho, aquests petits depredadors controlen el creixement microbià, canvien els tipus d'organismes presents a l'ecosistema del sòl i ajuden al sòl a realitzar les seves funcions. Els depredadors del microbioma normalment s'alimenten dels microbis menys actius, mantenint així tot el microbioma més actiu; una estratègia alimentària similar als lleons que indueixen la salut de la presa alimentant-se dels individus més vells, més lents i més febles. La predació del microbioma també allibera nutrients als sòls, que poden ser absorbits per altres microbis i plantes, ajudant aquests organismes a créixer.
COM PODEM ESTUDIAR ELS DEPREDADORS DEL MICROBIOMA?
Com que els nematodes i els protists són molt petits i no es poden veure als sòls, els científics s'enfronten al gran problema de no poder estudiar-los directament en el seu hàbitat natural. Una manera d'estudiar aquests organismes és aïllar-los del sòl. Això és una mica més fàcil per als nematodes, i fins i tot pots provar-ho tu mateix a casa, utilitzant filtres de cafè o paper de teixit, aigua i un bol (Figura 2)2. Estudiar els protists és més complicat. Com que la majoria dels protists s'adhereixen fortament a les partícules del sòl, la millor manera d'estudiar-los en el passat era posar petites quantitats de sòl juntament amb bacteris , per extreure els protists que s'alimentaven de bacteris.
No obstant això, només uns pocs tipus de protists poden créixer d'aquesta manera, i per tant moltes espècies de protists encara són desconegudes. Avui en dia, la majoria dels investigadors utilitzen eines moleculars per identificar els organismes del sòl. Com a investigadors criminals, podem utilitzar l'ADN extret del sòl per identificar aquests petits organismes. Com que cada organisme té una seqüència d'ADN única, podem utilitzar la tecnologia de seqüenciació d'ADN per diferenciar les espècies individuals en funció del seu ADN únic. Això ens pot dir quins organismes del sòl estan presents, encara que no els puguem veure amb els nostres ulls ni cultivar-los al laboratori (Figura 3).
Aquestes tècniques d'extracció, cultiu i seqüenciació ens mostren quines espècies estan presents en una mostra de sòl, però no què fan aquestes espècies. Hi ha maneres d'entendre les funcions dels protists i els nematodes als sòls, incloent la combinació de depredadors amb diversos microorganismes de presa per observar com interactuen. Altres enfocaments científics poden revelar què s'alimenten els organismes en els sòls, mitjançant el rastreig de certs compostos del sòl mitjançant mètodes especials com es descriu en [5].
PER QUÈ HEM DE PREOCUPAR-NOS PELS DEPREDADORS DEL MICROBIOMA?
Sense els depredadors del microbioma, els nostres sòls tindrien un gran problema… i un problema amb el sòl ens causaria problemes a nosaltres! Pràcticament tots els nutrients que arriben als sòls són absorbits per bacteris i fongs. Si els bacteris no fossin controlats, els més nombrosos absorbirien tots els nutrients i els mantindrien durant períodes llargs. Els microbis poden romandre vius als sòls durant mesos sense depredadors, i fins i tot poden entrar en una etapa de supervivència a llarg termini, en la qual poden sobreviure durant dècades. Com a conseqüència, la cadena alimentària s'aturaria i els organismes més grans no podrien sobreviure. Les plantes també absorbirien molts menys nutrients dels sòls i creixerien lentament, si és que ho poguessin fer. Els depredadors del microbioma s'asseguren que aquesta situació no passi. En menjar-se els microbis i alliberar alguns dels nutrients que aquests microbis han absorbit, els depredadors del microbioma asseguren que les plantes puguin accedir als nutrients. Els propis depredadors del microbioma també poden ser presa per organismes més grans. Així, els depredadors del microbioma, en última instància, salven el nostre subministrament d'aliments, ajudant al sòl a realitzar les seves funcions crítiques.
CONCLUSIONS
Els protists i els nematodes són dels organismes amb més biodiversitat i nombrosos de la Terra. Tant els protists com els nematodes són importants depredadors del microbioma i s'asseguren que els sòls funcionin com s'espera. Dit d'una altra manera, sense depredadors del microbioma, la vida dins i sobre els sòls no seria possible! De fet, els depredadors del microbioma són de gran importància per al creixement de les plantes i també juguen rols crítics en altres processos microbians que ocorren en sòls saludables. En augmentar el nostre coneixement sobre els protists i nematodes del microbioma, també augmentarem la nostra comprensió sobre com funcionen els sòls. Si podem aprendre com ajustar els tipus i les quantitats de depredadors del microbioma als sòls, podríem ajudar a mantenir saludable el microbioma del sòl i protegir les funcions del sòl. El paper crucial dels depredadors del microbioma als sòls mostra clarament que no hem d'oblidar cap grup de vida al planeta, perquè fins i tot els organismes més petits poden tenir una importància funcional única que ajuda a mantenir molts altres organismes, inclosos els humans, vius!
GLOSSARI
Microbioma del sòl
Tots els microorganismes que viuen en el sòl.
Biodiversitat
La varietat d'espècies en un ecosistema.
Depredadors del microbioma
Organismes que s'alimenten de bacteris i fongs.
Microorganismes
Organismes diminuts, incloent bacteris, fongs i protists.
Nematodes
Cucs minúsculs que viuen en tots els entorns i dins d'amfitrions. Els animals més abundants de la Terra.
Eucariotes
Organismes que tenen nuclis a les seves cèl·lules, en els quals es troba l'ADN. Els eucariotes inclouen fongs, protists, plantes i animals.
Protists
Tots els eucariotes excepte fongs, animals i plantes, la majoria dels quals són unicel·lulars.
SeqüenciaciÓ d'ADN
Un mètode per determinar la seqüència d'ADN dels organismes. Es pot utilitzar per identificar organismes.
NOTES A PEU DE PÀGINA
- Per obtenir una visió general de les formes de protists, consulteu http://penard.de/key/.
- Aquí teniu una guia en línia: https://www.ars.usda.gov/northeast-area/beltsville-md-barc/beltsville-agricultural-research-center/mycology-and-nematology-genetic-diversity-and-biology-laboratory/people/zafar-handoo/extracting-nematodes-from-soil-samples/!
REFERÈNCIES
- Bar-On, Y. M., Phillips, R., and Milo, R. 2018. The biomass distribution on Earth. Proc. Natl. Acad. U.S.A. 115:6506–11. doi: 10.1073/pnas.1711842115
- Thakur, M. P., and Geisen, S. 2019. Trophic regulations of the soil microbiome. Trends Microbiol. 27:771–80. doi: 10.1016/j.tim.2019.04.008
- van den Hoogen, J., Geisen, S., Routh, D., Ferris, H., Traunspurger, W., Wardle, D.A., et al. 2019. Soil nematode abundance and functional group composition at a global scale. Nature 572:194–98. doi: 10.1038/s41586-019-1418-6
- Geisen, S., Mitchell, E. A. D., Adl, S., Bonkowski, M., Dunthorn, M., Ekelund, F., et al. 2018. Soil protists: a fertile frontier in soil biology research. FEMS Microbiol. Rev. 42:293–323. doi: 10.1093/femsre/fuy006
- Erktan, A., Pollierer, M., and Scheu, S. 2020. Soil ecologists as detectives discovering who eats whom or what in the soil. Front. Young Minds 8:544803. doi: 10.3389/frym.2020.544803
EDITED BY: Rémy Beugnon, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany
CITATION: Geisen S (2021) Super-Small Predators in Soils: Who Are They and What Do They Do? Front. Young Minds 9:597620. doi: 10.3389/frym.2021.597620
CONFLICT OF INTEREST: The author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.
COPYRIGHT © 2021 Geisen. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
REVISORS JOVES
AYA, EDAT: 10
L’Aya vol estudiar biologia marina. Es vol especialitzar en taurons i rajades. Les seves assignatures preferides a l’escola són llegir, escriure, les matemàtiques i la música. En el seu temps lliure, a l’Aya li agrada llegir llibres, provar de fer trenca-closques difícils, entrenar per esquiar i tocar el violí.
AUTORS
STEFAN GEISEN
L’Stefan és professor assistent al laboratori de nematologia a la Universitat de Wageningen, Països Baixos. L’Stefan intenta entendre els organismes del sòl, és a dir, vol explorar quins organismes viuen al sòl i que fan per a l’ecosistema i per a nosaltres. Una àrea d’especial interès és el seu trebal en protists i nematodes, petits organismes que són els depredadors més importants del sòl. És pare de tres nens i en el seu temps lliure li agrada passar temps amb els amics i practicar esports. *stefan.geisen@wur.nl
TRADUCTOR
SANDRA VARGA
La Sandra és Professora Associada a la Universitat de Lincoln, el Regne Unit. A part d’impartir classes en biologia, fa recerca investigant les relacions entre les plantes i el sòl per entendre com el canvi climàtic està afectant aquestes interaccions, i investiga com els microbis del sòl poden contribuir a la producció de plantes d’una manera més sostenible.
FUNDING (TRANSLATION)
The team Translating Soil Biodiversity acknowledges support of the German Centre for integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig funded by the German Research Foundation (DFG FZT 118, 202548816).
CITATION (TRANSLATION)
This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
Recommended citation format: Geisen S (2025) Super-Small Predators in Soils: Who Are They and What Do They Do? (Catalan translation: Sandra Varga). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2021, doi: 10.3389/frym.2021.597620
