Depredadores súper-pequeños en el suelo: Quienes son y qué hacen?
Figura 1: Una imagen de como los nematodos (A) y protistas (B) se ven bajo el microscopio. Similar a los leones (C), que son reconocidos depredadores de los ecosistemas de sabana, los depredadores de la microbioma (D) desempeñan funciones esenciales en los ecosistemas subterráneos. Estos protistas y nematodos se alimentan de bacterias y hongos, cambiando la composición y actividad de estos organismo del suelo, lo que contribuye a mantener el suelo saludable. [créditos de las imágenes: A: nematodos (Anaplectus porosus y Aphelenchoides) de Hanny van Megen]; (B) protistas (Hyalosphenia papilio, Heliamoeba sp. y Mayorella viridis) de www.penard.de con permiso de Eckhard Völcker y Steffen Clauß; (C) imágenes de leones y cebras de https://purepng.com/ (bajo licencia CCO). (D) Caricaturas de bacterias bajo licencia CC0 de Wikipedia.
Figura 2: Extracción de nematodos en casa. Coloca un puñado de tierra en dos filtros de café, uno encima del otro, ciérralos con pinzas para ropa como se muestra y coloca los filtros en tazón lleno de agua (el agua debe cubrir la tierra en el filtro). Al día siguiente, remueve los filtros de café, mezcla y transfiere la solución a un vidrio delgado. Espera una hora y con cuidado vierte la mayoría del liquido, dejando solo un poco en el fondo del vidrio. Ahora puedes ver los nematodos en la solución restante con una lupa o un microscopio.
Figura 3: Además de estar bien escondidos en el suelo, los depredadores de la microbioma son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista. Los científicos suelen estudiar estos organismo extrayendo el ADN de los suelos y secuenciando este ADN para identificar todas las especies de protistas y/o nematodos que se encuentran presentes. [crédito de la imagen: https://www.bioanalysis-zone.com/ y licencia libre (CC0)].
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Stefan Geisen 1,2*
1 Laboratorio de Nematología, Universidad de Wageningen, Wageningen, Países Bajos.
2 Departamento de Ecología Terrestre,Países Bajos Instituto de Ecología NIOO-KNAW, Wageningen, Países Bajos.
Hay millones de especies viviendo en le suelo. La mayoría de esta biodiversidad esta compuesta de bacterias y hongos, pequeñísimos organismos que constituyen lo que llamamos la microbioma del suelo. El tamaño y composición de la microbioma del suelo esta controlada principalmente por dos grupos de depredadores: Protistas y Nematodos. Los protistas son diminutos organismos unicelulares, mientras que los nematodos son pequeños gusanos y los animales más numerosos en el planeta Tierra. Los protistas y nematodos juntos pesan más que todos los demás animales en la Tierra! Los protistas y nematodos mantienen el balance de la microbioma del suelo, lo que ayuda a las plantas crecer y mantienen el suelo funcionando apropiadamente. Sin los depredadores del suelo, protistas y nematodos, las funciones y servicios que provee el suelo cambiarían tanto que incluso podrían afectar el clima de la Tierra. Así que, ¡no olvidemos la importancia que tienen estos pequeños organismos del suelo!
BIODIVERSIDAD DEL SUELO
Quizás ya sabes que el suelo no es solo tierra oscura consistente de arena, arcilla y suelo franco; el suelo posee una alta biodiversidad, osea millones de organismos de todos los tipos y tamaños viven allí. No solo el suelo tiene una mayor biodiversidad que cualquier otro ecosistema en la Tierra, sino también el peso de todos estos organismos del suelo (incluyendo las plantas cuyas raíces constituyen alrededor de la mitad de los organismos del suelo) es mucho mayor que el peso de todos los demás organismos juntos. El rango del tamaño de los organismos del suelo varia desde virus microscópicos hasta enormes hongos que se esparcen sobre cientos de metros -y todo entre medio! La microscópica vida en el suelo se llama microbioma del suelo, y está compuesta principalmente de bacterias y hongos. Sin esta biodiversa microbioma, los suelos no serían capaces de reciclar los nutrientes o promover el crecimiento de las plantas. Este artículo se enfoca en dos grupos de organismos del suelo que algunos científicos estudian: los Protistas y los Nematodos. Para cuando hallas terminado de leer, ¡espero que entiendas porque deberíamos enfocar más investigación en estos diminutos organismos!
PROTISTAS Y NEMATODOS: PEQUEÑOS DEPREDADORES
Los depredadores de la microbioma son organismos que se alimentan de microorganismos, tales como bacterias y hongos [1]. Los protistas y nematodos están entre los más importantes depredadores de la microbioma. Los nematodos son súper pequeños (al menos 100 veces más pequeños que el ancho de un cabello humano) por eso no son visibles a simple vista. El Nematodo más conocido entre los científicos es un gusano redondo que los científicos llaman Caenorhabditis elegans, que es comúnmente usado en la investigación. Muchos científicos, doctores, granjeros y jardineros consideran a los nematodos como pestes, pues algunas especies pueden infectar a los humanos mientras que otras causan enfermedades a las plantas. En los suelos, los nematodos se alimentan de bacterias, hongos u otros nematodos, y pueden ser parásitos en los animales y plantas. Mientras que la mayoría de los nematodos se ven básicamente iguales, ¡existen (muchos) cientos de miles de diferentes especies (Figura 1A). 8 de cada 10 animales en el planeta Tierra son nematodos. O sea, existen 60 mil millones de nematodos por cada ser humano [2]!
Ahora, trata de imaginar que hay ¡1.000 veces más protistas que nematodos en el suelo! Los protistas son microorganismos que no se pueden clasificar como animales ni plantas. Los protistas son eucariontes, que significa que poseen un núcleo, al igual que las células de los animales, hongos y plantas. Aunque el término “protista” puede que sea nuevo para ti, quizás ya hayas escuchado de ejemplos famosos de protistas: todas las algas eucariontes que realizan fotosíntesis en los lagos y océanos son protistas. Algunas enfermedades son causadas por los protistas, tales como Plasmodium falciparum que causa la malaria. Las Amebas y Paramecios son protistas, ¡y hay muchísimos más! Es probable que la mayoría de la diversidad eucariota en el planeta Tierra esté compuesta de protistas, con muchos millones de especies existentes. En los suelos, los protistas realizan un gran rango de funciones. La mayoría de los protistas se alimentan de bacterias, pero muchos se alimentan también de hongos e incluso de animales más grandes. Algunos protistas pueden ser parásitos de plantas y animales, y algunos pueden vivir en una relación junto a un hongo en forma de liquen [4]. Los protistas tienen una súper diversidad de formas y pueden ser bellísimos (Figura 1B).
Al igual que los leones u otros grandes depredadores, los depredadores de la microbioma se alimentan de muchas cosas que pueden atrapar (Figuras 1C,D). Gracias a esto, estos pequeños depredadores controlan el crecimiento microbiano, cambian los tipos de organismos presentes en el ecosistema del suelo y ayudan al suelo a realizar sus importantes funciones. Los depredadores de la microbioma se alimentan comúnmente de los microbios menos activos, y por lo tanto mantienen la microbioma en su conjunto más activa; una estrategia de alimentaria similar a los leones nuevamente, que induce a las adaptación de las presas al alimentarse de los individuos más viejos, lentos y débiles. La depredación microbiana también lleva a la liberación de nutrientes en el suelo, que luego pueden ser absorbidos por otros microbios y plantas, ayudando a estos organismos a crecer.
¿CÓMO PODEMOS ESTUDIAR LOS DEPREDADORES DE LA MICROBIOMA?
Dado que los nematodos y protistas son muy pequeños e invisibles en los suelos, los científicos tiene el gran problema de no poder estudiarlos directamente en su hábitat natural. Una manera de estudiar estos organismos es aislarlos del suelo. Esto es un poco más fácil con los nematodos, e incluso lo puedes intentar tu propia casa, usando filtros de café o pañuelos de papel, agua y un tazón (Figura 2).
Estudiar a los protistas es más complicado. Dado que la mayoría de los protistas del suelo se adhieren fuertemente a las partículas del suelo, la mejor manera de estudiarlos en el pasado era colocar pequeñas cantidades de suelo junto con bacterias para extraer los protistas que comen bacterias. Sin embargo, solo unos pocos tipos de protistas se pueden cultivar de esta manera, y por lo tanto muchas de las especias de protistas aún son desconocidas. Hoy en día, la mayoría de los investigadores usan herramientas moleculares para identificar los organismos del suelo. Como investigadores criminales, podemos usar el ADN extraído del suelo para identificar estos pequeños organismos. Puesto que cada organismo posee una secuencia de ADN particular (única), podemos usar tecnología de secuenciación del ADN para diferenciar especies individuales basados en su único. Esto nos permite decir que organismos del suelo están presentes, aún cuando no podemos verlos a simple vista o cultivarlos en el laboratorio (Figura 3).
Estos enfoques de extracciones, cultivo y secuenciación nos muestran que especies están presentes en una muestra de suelo, pero no que es lo que hacen estas especies. Existen maneras de entender las funciones de los protistas y nematodos en los suelos, incluyendo combinar depredadores con diferentes microorganismos presa para observar como interactúan. Otros enfoques científicos pueden revelar de que se alimentan los organismos en el suelo, mediante el rastreo de ciertos compuestos en el suelo usando métodos especiales como los descritos en [5].
¿POR QUÉ NOS DEBEN IMPORTAR LOS DEPREDADORES DE LA MICROBIOMA?
Sin los depredadores de la microbioma, nuestros suelos tendrían un gran problema... ¡y un problema con el suelo nos causaría problemas a nosotros! Casi todos los nutrientes que entran en los suelos son absorbidos por bacterias y hongos. Si no se controlaran las bacterias en los suelos, las más numerosas absorberían todos los nutrientes y los retendrían durante largos periodos. Los microbios pueden permanecer vivos en los suelos durante meses sin depredadores, e incluso pueden entrar en una fase de supervivencia a largo plazo, en la que pueden sobrevivir durante décadas.
Como consecuencia, la cadena alimentaria se detendría y los organismos más grandes no podrían sobrevivir. Las plantas también absorberían muchos menos nutrientes del suelo y crecerían lentamente, si acaso algo. Los depredadores de la microbioma se encargan de que esta situación no ocurra. Al alimentarse de microbios y liberar parte de los nutrientes que éstos absorben, los depredadores de la microbioma garantizan que las plantas puedan acceder a los nutrientes. Los mismos depredadores de la microbioma también pueden servir de presa a organismos más grandes. Así pues, en definitiva los depredadores de la microbioma salvaguardan nuestro suministro de alimentos, ayudando al suelo a desempeñar sus funciones críticas.
CONCLUSIONES
Los protistas y nematodos se encuentran entre los organismos más numerosos y con mayor biodiversidad de la Tierra. Tanto los protistas como los nematodos son importantes depredadores de la microbioma y garantizan que los suelos funcionen como deben. En pocas palabras, sin los depredadores de la microbioma, ¡la vida en y sobre los suelos no sería posible! Efectivamente, los depredadores de la microbioma son de una importancia crucial para el crecimiento de las plantas y desempeñan también un papel crítico en otros procesos microbianos que ocurren en los suelos sanos.
El aumentar nuestros conocimientos sobre los protistas y nematodos de la microbioma, también aumenta nuestra comprensión del funcionamiento de los suelos. Si podemos aprender a ajustar los tipos y el número de depredadores de la microbioma en los suelos, podremos ayudar a mantener sano la microbioma en los suelos y proteger sus funciones. El crucial papel que los depredadores de la microbioma de el suelo demuestra claramente que no debemos olvidar ningún tipo de vida en el planeta, pues incluso los organismos más pequeños pueden tener una importancia funcional única que ayuda a mantener con vida a muchísimos otros organismos, ¡incluyendo a los humanos!
GLOSSARIO
Depredadores de la microbioma
Organismos que se alimentan de bacterias y hongos.
Microbioma del suelo
Todos los microorganismos que viven en el suelo.
Biodiversidad
La variedad de especies en un ecosistema.
Protistas
Todos los eucariotas excepto hongos, animales y plantas, la mayoría de los cuales son unicelulares.
Nematodos
Gusanos diminutos que viven en todos los ambientes y en el interior de huéspedes. Los animales más abundantes de la Tierra.
Microorganismos
Organismos diminutos, como bacterias, hongos y protistas.
Eucariotas
Organismos que tienen núcleos en sus células, en los que se localiza el ADN. Los eucariotas incluyen hongos, protistas, plantas y animales.
Secuenciación del ADN
Método para determinar la secuencia de ADN de los organismos. Puede utilizarse para identificar organismos.
PIE DE PÁGINA
- Para un resumen de la diversidad de los protistas, ver: penard.de/key/
- Aquí hay una guía en línea: 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/!
REFERENCIAS
- 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
EDITADO POR: Rémy Beugnon, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany
CITA: 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
CONFLICTO DE INTERESES: Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de relaciones comerciales o financieras que puedan constituir un potencial conflicto de intereses.
DERECHOS DE AUTOR/COPYRIGHT © 2021 Geisen. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de Creative Commons Attribution License (CC BY). Se permite el uso, la distribución o reproducción en otros foros, siempre que los autores originales y los propietarios de los derechos de autor sean acreditados y reconocidos, y que la publicación original en esta revista sea citada, de acuerdo con la práctica académica aceptada. No se permite el uso, la distribución o reproducción que no cumplan con estos términos.
JÓVENES REVISORES
AYA, Edad: 10
Aya quiere estudiar biología marina. Ella quiere especializarse en tiburones y rayas. Sus asignaturas favoritas en la escuela son la lectura, la escritura, las matemáticas y la música. En su tiempo libre le gusta leer libros, intentar rompecabezas desafiantes, entrenar en atletismo y campo traviesa, y tocar el violín.
AUTORES
STEFAN GEISEN
Stefan es un profesor adjunto en el Laboratorio de Nematología en la Universidad de Wageningen, Países Bajos. El intenta hacer sentido de todos los organismos que viven en el suelo. Es decir, él quiere explorar que vive en el suelo y qué hacen estos organismos por el ecosistema y por nosotros al dirigir el crecimiento de las plantas. Un importante foco de su trabajo es en los protistas y nematodos, diminutos organismos que los depredadores de la microbioma más importantes del suelo. Es el padre de tres hijos y en su tiempo restante le gusta juntarse con amistades y hacer deportes. *stefan.giesen@wur.nly
TRADUCTOR
ALEJANDRO PEREIRA
FUNDING
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).
