Las secreciones microbianas emergen como importantes contribuyentes al carbono del suelo

Una investigación publicada por nature.com ha identificado una segunda vía microbiana importante por la que el carbono entra en el suelo y permanece en él. Los microbios no contribuyen únicamente a través de los restos de las células que han muerto; las sustancias que liberan mientras están vivas pueden aportar cantidades comparables de carbono e incorporarse al carbono orgánico asociado a minerales a tasas similares o superiores.

El hallazgo procede de un estudio de suelos agrícolas de toda China, en el que los investigadores desarrollaron una técnica de rastreo isotópico para medir la producción de sustancias poliméricas extracelulares. Estos materiales se liberan fuera de las células microbianas y forman mezclas que pueden incluir azúcares, proteínas y otros polímeros biológicos. A menudo se describe su consistencia como similar a la del moco, pero su importancia en el almacenamiento de carbono del suelo a largo plazo se ha medido con menos claridad que la de los residuos de células muertas.

Una parte ausente del ciclo microbiano del carbono

El carbono orgánico del suelo se forma en parte a partir de material vegetal, pero los microbios ayudan a determinar qué ocurre con ese material después de que entra en el suelo. Procesan el carbono derivado de las plantas y convierten una parte en carbono microbiano. Ese carbono puede permanecer en el suelo y pasar a formar parte del conjunto más amplio de materia orgánica.

Los científicos han establecido que los residuos celulares —los restos que quedan cuando mueren las células microbianas— contribuyen de forma importante a este almacenamiento. El nuevo trabajo aborda una cuestión menos desarrollada: ¿cuánto carbono aportan los productos microbianos liberados fuera de la célula antes de la muerte?

Las sustancias poliméricas extracelulares ofrecen una respuesta. Los microbios las producen y liberan en su entorno, donde pueden interactuar con partículas y minerales del suelo. Los resultados del estudio indican que este proceso no es un complemento menor del almacenamiento de carbono a través de las células muertas. En todos los suelos analizados, la producción de sustancias extracelulares fue comparable a la producción de residuos celulares microbianos.

Los investigadores también encontraron una relación estadística entre la abundancia o producción de estas sustancias y el carbono orgánico asociado a minerales en distintos suelos. Esta asociación no demuestra por sí sola cada etapa del proceso, pero apunta a una conexión entre las secreciones microbianas y uno de los reservorios de carbono del suelo considerados importantes para su persistencia.

Rastreo del carbono hacia reservorios unidos a minerales

Para cuantificar la vía extracelular, los investigadores desarrollaron un método basado en agua que contenía oxígeno-18, una forma de oxígeno que puede rastrearse a través de procesos biológicos. Utilizaron el método en un estudio a escala nacional de suelos agrícolas de China, lo que permitió evaluar la producción de sustancias poliméricas extracelulares en numerosos sitios, en lugar de hacerlo en una única muestra controlada.

El estudio también empleó experimentos de microcosmos de laboratorio en los que el carbono estaba marcado con carbono-13. Esto permitió seguir el carbono originado en las sustancias poliméricas extracelulares y determinar si entraba en el reservorio de carbono orgánico asociado a minerales.

Esos experimentos demostraron que el carbono procedente de las sustancias microbianas se transfería al reservorio asociado a minerales a tasas comparables a las de los residuos celulares microbianos y, en algunos casos, superiores. El resultado refuerza la idea de que las secreciones microbianas no son simplemente material temporal en el entorno del suelo. Pueden pasar a formar parte de una fracción de carbono asociada a minerales, donde la materia orgánica se conserva en una forma relevante para la acumulación de carbono en el suelo.

Por qué importa el hallazgo

El carbono orgánico asociado a minerales es uno de los principales destinos del carbono en el suelo. Comprender cómo llega el carbono a este reservorio es importante porque la vía determina cómo interpretan los investigadores los cambios en el carbono del suelo y cómo evalúan la influencia de las comunidades microbianas.

El trabajo amplía la visión del procesamiento microbiano del carbono. Centrarse únicamente en las células muertas pasaría por alto el carbono liberado por los microbios vivos, aunque el estudio indica que este aporte extracelular puede ser igual de importante. Por tanto, los hallazgos proporcionan un mecanismo para explicar cómo las comunidades microbianas influyen en el movimiento y la retención del carbono en los suelos.

Los resultados también pueden ayudar a perfeccionar la investigación sobre la respuesta del carbono del suelo al cambio global. Las condiciones que alteran la actividad microbiana podrían afectar no solo a la formación de residuos celulares, sino también a la liberación y el destino de las sustancias poliméricas extracelulares. El estudio no presenta la vía extracelular como un sustituto de los residuos celulares. En cambio, identifica ambas como vías sustanciales por las que el procesamiento microbiano puede alimentar el carbono del suelo asociado a minerales.