Recuperar suelos degradados, capturar carbono e incluso aportar a futuros desarrollos farmacéuticos son algunas de las posibilidades que esconden bacterias y hongos de 8 reservas naturales del Valle del Cauca, hallados tras una expedición científica que recorrió desde bosques secos hasta páramos andinos.
Para descubrirlos, los científicos del Grupo de Investigación en Diversidad Biológica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira recorrieron un gradiente altitudinal que va desde la Laguna de Sonso, a 900 msnm, hasta los páramos El Duende y Las Domínguez, a 3.800 m.
Durante la expedición los investigadores recolectaron muestras de suelo cuyo ADN se analizó para identificar los microorganismos presentes en cada ecosistema. Obtuvieron más de 20 millones de secuencias genéticas, de las cuales 11 millones correspondieron a bacterias y 9 millones a hongos. En total identificaron 2.110 posibles organismos bacterianos y 2.071 hongos.
Estudios previos derivados del proyecto ya habían permitido reconocer 496 familias de bacterias, hongos y arqueas; estos últimos son microorganismos similares a las bacterias pero pertenecientes a otro grupo biológico.
Los resultados revelaron la presencia de grupos bacterianos reconocidos por su papel en la descomposición de materia orgánica y en procesos asociados con la captura de carbono, uno de los principales gases responsables del calentamiento global.
Además encontraron nitrospirotas, bacterias capaces de transformar el nitrógeno para que las plantas puedan absorberlo a través de sus raíces, mejorando así la fertilidad de los suelos.
También hallaron metilobacterias, microorganismos relacionados con la producción de biometano, un gas utilizado como fuente de energía renovable.
En cuanto a los hongos, identificaron 7 grandes grupos presentes en todos los puntos de muestreo, entre ellos ascomicetos, basidiomicetos y mortierellales.
La diversidad microbiana cambia con el clima
Los análisis también mostraron que las condiciones climáticas influyen en la abundancia de microorganismos presentes en el suelo. Aunque las diferencias entre temporadas no fueron drásticas, durante la época seca se registró una mayor presencia de bacterias y hongos, con un 53 % frente al 47 % observado en temporada de lluvias.
Según los investigadores, esto se relacionaría con una mayor disponibilidad de materia orgánica durante los periodos secos, principal fuente de alimento para estos organismos.
“Encontramos que la materia orgánica y el carbono incrementan a medida que aumenta la altitud, tanto en temporada seca como lluviosa. En contraste, los suelos de las zonas altas son más ácidos, mientras que en las partes bajas son más alcalinos”, explica el biólogo Juan Diego Duque Zapata, doctor en Ciencias Agrarias, uno de los investigadores principales del proyecto, financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (Minciencias).
A partir de este estudio el país cuenta con una “biblioteca” de microorganismos de los ecosistemas andinos del Valle del Cauca, lo que facilitaría en el futuro la identificación de bacterias específicas para procesos ambientales.
Los hallazgos también abren la puerta a desarrollos biotecnológicos en medicina, cosmetología, farmacia y agricultura, con aplicaciones potenciales en la producción de antibióticos, antifúngicos, enzimas industriales y alternativas al uso de agroquímicos.
“Lo que buscábamos era conocer qué microorganismos habitan los suelos de estos ecosistemas y cuál sería su función”, agrega el investigador.
Una expedición para leer el ADN del suelo
Para recolectar las muestras, los investigadores establecieron parcelas de estudio y realizaron perforaciones de hasta 25 cm de profundidad en reservas como El Vínculo (bosque seco tropical, 1.000 msnm), Distrito de Manejo Integrado Mateguadua (bosque seco tropical, 1.200 msnm), Reserva Civil El Pailón (bosque andino, 2.400 msnm) y en Las Domínguez (páramo, 3.800 msnm).
Posteriormente las muestras se analizaron en el Laboratorio de Biología Molecular de la UNAL Sede Palmira mediante técnicas de secuenciación genética (metagenómica y el metabarcoding) que permiten leer directamente el material genético presente en el suelo e identificar miles de microorganismos sin necesidad de cultivarlos en laboratorio.
Estas herramientas de última generación permitieron caracterizar la biodiversidad microbiana de los ecosistemas estudiados con un nivel de detalle imposible de alcanzar mediante métodos tradicionales.
“La novedad del estudio radica en que estas técnicas permiten identificar microorganismos directamente a partir de su ADN. Esto es importante, ya que cerca del 98 % de ellos no sobrevive cuando se intenta cultivar en laboratorio, ya que para reproducirse dependen de la interacción con otros organismos”, explica el investigador.
La secuenciación genómica se realizó con tecnología Illumina, una de las plataformas más utilizadas en el mundo para este tipo de estudios.