Investigación Microbiana del Suelo: Nueva Técnica

Un informe difundido por un grupo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía o Laboratorio Berkeley abordó una reciente técnica desarrollada para aislar microorganismos activos de una muestra de terreno. Este enfoque conocido como etiquetado bioortogonal no canónico de aminoácidos (BONCAT) es extremadamente provechoso en la clasificación microbiana, facilitando la identificación de microorganismos activos.

Este logro ha provocado una nueva etapa de investigación y la técnica ha sido adaptada para su aplicación en muestras de terreno. Esta herramienta permite a los expertos entender de qué manera el microbioma terrestre influye en los macrosistemas ambientales.

Un examen preliminar para evaluar la eficacia de BONCAT

Estelle Couradeau, quien encabeza el estudio, señaló que los terrenos albergan comunidades microbianas extremadamente diversas en todo el planeta y cada gramo de tierra contiene miles de millones de células pertenecientes a miles de especies, las cuales en conjunto llevan a cabo un vital ciclo nutricional en nuestro planeta. Estos microorganismos son, de hecho, fundamentales para los ecosistemas terrestres y resultan ser un requisito esencial para la agricultura sustentable debido a la importancia de un microbioma terrestre en buen estado. Herramientas recientes han sido creadas para identificar estas especies, y este estudio ha demostrado la notable efectividad de BONCAT para relacionar microorganismos activos con procesos ambientales. Por consiguiente, la nueva tecnología de BONCAT posibilita una mayor comprensión del impacto de los microorganismos activos presentes en el terreno.

Más información sobre el microbioma terrestre

Couradeau y sus colegas, junto con varios investigadores de distintas regiones de los Estados Unidos, han colaborado durante los últimos dos años en un proyecto científico de enfoque liderado por el laboratorio de Berkeley reconocido como ENIGMA (Ecosistemas y Redes Integradas con Genes y Montajes Moleculares). El propósito era profundizar en el funcionamiento interno de los microbiomas del terreno. Estos esfuerzos contribuyen a mejorar nuestra comprensión del sistema ambiental y permiten a los científicos aprovechar de manera efectiva los microbiomas para desarrollar resistencia de cultivos a la sequía, erradicar contaminantes ambientales y generar combustibles y bioproductos.

A pesar de ello, existen varios obstáculos para medir las actividades e interacciones microbianas debido a que los microorganismos terrestres no pueden ser cultivados en laboratorios, aunque sí son abundantes en su habitat natural. Además, resulta excesivamente complicado analizar y estudiar las funciones de cada especie microbiana. Por ejemplo, los microbiomas terrestres encargados de la eliminación de desechos en acuíferos se encuentran a profundidades considerables bajo la superficie terrestre y en ciertas condiciones, al menos el 95% de los microorganismos permanecen inactivos en un momento determinado.

Por norma general, los microbiólogos recolectan muestras y recurren a métodos indirectos, incluida la secuenciación de ADN, para describir las comunidades microbianas. Sin embargo, la mayoría de las técnicas no son capaces de distinguir entre microorganismos activos e inactivos.

Progreso del conjunto de herramientas

BONCAT fue creado por genetistas en Caltech en 2006 para aislar proteínas recién sintetizadas en las células y posteriormente, en 2014, investigadores del Instituto Conjunto del Genoma (JGI) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) colaboraron con el Laboratorio de Victoria Orphan en Caltech para adaptar BONCAT en una herramienta capaz de identificar grupos activos y simbióticos de microorganismos marinos en sedimentos.oceanic. Una vez perfeccionada esta metodología, surgió el desarrollo de la clasificación de células activadas por BONCAT con fluorescencia (BONCAT+FACS) para identificar microorganismos activos individualmente. A través de esta técnica innovadora, los científicos lograron categorizar un microorganismo unicelular basándose en la presencia o ausencia de moléculas marcadoras fluorescentes que se unen a una forma modificada de aminoácido, la metionina. BONCAT+FACS representa una herramienta eficiente y sofisticada para identificar los microorganismos activos dentro de una comunidad en un momento específico.

Implicaciones futuristas de BONCAT

El novedoso avance tecnológico BONCAT ha acelerado el progreso de diversas herramientas y técnicas en los campos de la agricultura y microbiología. Grupos de investigación, como el Berkeley Lab, tienen la intención de emplear BONCAT para investigar el impacto de los cambios medioambientales en los diferentes grupos microbianos. Adicionalmente, mediante el uso de BONCAT, es posible obtener instantáneas inmediatas de las respuestas del microbioma frente a condiciones habituales del hábitat, variaciones y circunstancias extremas como inundaciones y sequías. Según Couradeau, este enfoque impulsa diversas líneas de investigación significativas, que van desde la mejora de prácticas agrícolas, hasta la evaluación de la resistencia a los antimicrobianos en microorganismos no cultivables y la exploración de funciones desconocidas de Candidatus Dormibacteraeota, un tipo de bacteria del suelo que aparenta permanecer latente en todo momento.