Seuls quelques taxons bactériens présents dans les écosystèmes de la planète sont responsables de plus de la moitié du cycle du carbone dans les sols. Ces nouvelles découvertes, réalisé par des chercheurs de la Northern Arizona University et publié dans Communication Nature cette semaine, suggèrent que malgré la diversité des taxons microbiens trouvés dans les sols sauvages provenant de quatre écosystèmes différents, seuls trois à six groupes de bactéries communes à ces écosystèmes étaient responsables de la majeure partie de l'utilisation du carbone qui s'est produite.

Le sol contient deux fois plus de carbone que toute la végétation sur terre, et donc prédire comment le carbone est stocké dans le sol et libéré sous forme de CO 2 est un calcul essentiel pour comprendre la dynamique future du climat. L'équipe de recherche, qui comprenait des scientifiques du Pacific Northwest National Laboratory, Laboratoire national Lawrence Livermore, Université du Massachusetts-Amherst, et l'Université de Virginie-Occidentale, se demande comment ces processus bactériens clés devraient être pris en compte dans les modèles du système terrestre et du climat.

"Nous avons découvert que le cycle du carbone est vraiment contrôlé par quelques groupes de bactéries communes, " dit Bram Stone, un chercheur postdoctoral au Center for Ecosystem Science and Society de la Northern Arizona University qui a dirigé l'étude. "L'ère du séquençage a fourni un aperçu incroyable de la diversité du monde microbien, " dit Pierre, qui est maintenant au Pacific Northwest National Laboratory. "Mais nos données suggèrent que lorsqu'il s'agit de fonctions importantes comme la respiration du sol, il pourrait y avoir beaucoup de redondance dans la communauté du sol. C'est un peu commun, des acteurs abondants qui font le plus la différence."

Ces bactéries... Bradyrhizobium , les acidobactéries RB41 , et Streptomyces - étaient meilleurs que leurs homologues plus rares pour utiliser à la fois le carbone du sol existant et les nutriments ajoutés au sol. Lorsque le carbone et l'azote ont été ajoutés, ces lignées de bactéries déjà dominantes ont consolidé leur contrôle des nutriments, engloutissant plus et se développant plus rapidement par rapport aux autres taxons présents. Bien que les chercheurs aient identifié des milliers d'organismes uniques, et des centaines de genres distincts, ou des collections d'espèces (par exemple, le genre Canis comprend des loups, coyote, et chiens), seulement six étaient nécessaires pour représenter plus de 50 pour cent de l'utilisation du carbone, et seulement trois étaient responsables de plus de la moitié de l'utilisation du carbone dans le sol enrichi en nutriments.

En utilisant de l'eau marquée avec des isotopes spéciaux d'oxygène, Stone et son équipe ont séquencé l'ADN trouvé dans des échantillons de sol, en suivant les isotopes de l'oxygène pour voir quels taxons l'ont incorporé dans leur ADN, un signal qui indique la croissance. Cette technique, appelé sondage quantitatif des isotopes stables (qSIP), permet aux scientifiques de suivre quelles bactéries se développent dans le sol sauvage au niveau des taxons individuels. Ensuite, l'équipe a pris en compte l'abondance de chaque taxon et modélisé l'efficacité avec laquelle les bactéries consomment le carbone du sol. Le modèle qui incluait la spécificité taxonomique, taille du génome, et la croissance prédit le CO mesuré 2 libèrent beaucoup plus précisément que les modèles qui ne regardaient que l'abondance de chaque groupe bactérien. Il a également montré que seuls quelques taxons produisaient la majeure partie du CO 2 que les chercheurs ont observé.

« Mieux comprendre comment les organismes individuels contribuent au cycle du carbone a des implications importantes pour la gestion de la fertilité des sols et la réduction de l'incertitude dans les projections du changement climatique, " a déclaré Kirsten Hofmockel, Chef d'équipe scientifique du microbiome au Pacific Northwest National Laboratory et co-auteur de l'étude. "Cette recherche met en évidence la diversité taxonomique et fonctionnelle des micro-organismes du sol et nous demande de considérer la biodiversité d'une nouvelle manière."

« Les données démographiques microbiennes que révèle cette technique nous permettent de poser des questions plus nuancées, " a déclaré Stone. "Là où nous avions l'habitude de caractériser une communauté microbienne par sa fonction dominante, la façon dont un État dans son ensemble a souvent voté « pour » ou « contre » une proposition de scrutin, maintenant, avec qSIP, nous pouvons voir qui est à l'origine de ce modèle plus large :les « résultats des élections, " si vous voulez - au niveau des quartiers microbiens individuels, pâtés de maisons.

"De cette façon, nous pouvons commencer à identifier quels organismes du sol remplissent des fonctions importantes, comme la séquestration du carbone, et étudiez-les de plus près."