Les scientifiques qui étudient les sols travaillent dur pour nous aider à comprendre ce qui se passe sous nos pieds. Il semble qu'une partie de ce qui se passe ressemble beaucoup à ce qui se passe au-dessus du sol, uniquement à une échelle microscopique, avec des prédateurs chassant et mangeant des proies. Bien que nous connaissions ces interactions, nous savons maintenant qu'elles font partie de la pièce du puzzle décrivant comment le carbone se déplace dans le sol. Merci à Kate Petersen du Center for Ecosystem Science and Society de la NAU pour cet article intéressant.
Selon une nouvelle étude de la Northern Arizona University, les bactéries prédatrices - des bactéries qui mangent d'autres bactéries - se développent plus rapidement et consomment plus de ressources que les non-prédatrices dans le même sol. Ces prédateurs actifs, qui utilisent un comportement semblable à celui d'une meute de loups, des enzymes et des "crocs" cytosquelettiques pour chasser et se régaler d'autres bactéries, exercent un pouvoir important pour déterminer où vont les nutriments du sol . Les résultats de l'étude, publiés cette semaine dans la revue mBio , montrent que la prédation est une dynamique importante dans le domaine microbien sauvage et suggèrent que ces prédateurs jouent un rôle démesuré dans la manière dont les éléments sont stockés ou libérés du sol.
Comme toutes les autres formes de vie sur Terre, les bactéries appartiennent à des réseaux trophiques complexes dans lesquels les organismes sont connectés les uns aux autres par ce qu'ils consomment et comment. Dans les macro-réseaux, les écologistes ont compris depuis longtemps que lorsque des ressources telles que l'herbe et les arbustes sont ajoutées aux niveaux inférieurs du réseau, les prédateurs au sommet, tels que les loups, en bénéficient souvent. L'équipe de recherche, dirigée par Bruce Hungate et d'autres chercheurs de la Northern Arizona University et du Lawrence Livermore Laboratory, ont voulu tester s'il en était de même dans les réseaux trophiques microbiens trouvés dans le sol sauvage.
"Nous savions que la prédation jouait un rôle dans le maintien de la santé des sols, mais nous n'avions pas compris jusqu'à présent l'importance des bactéries prédatrices dans ces écosystèmes", a déclaré Hungate, qui dirige le Center for Ecosystem Science and Society de la NAU.
Pour comprendre ce que les bactéries prédatrices consommaient et en quelle quantité, l'équipe de recherche a rassemblé une vue d'ensemble à l'aide de dizaines de données plus petites « instantanés » :82 ensembles de données provenant de 15 sites dans une gamme d'écosystèmes. L'équipe a utilisé des informations sur le comportement des bactéries en culture pour classer les bactéries en prédateurs obligatoires ou facultatifs. Environ 7 % de toutes les bactéries de la méta-analyse ont été identifiées comme des prédateurs, et la majorité d'entre elles étaient facultatives ou omnivores.
Bactéries prédatrices obligatoires comme Bdellovibrionales et Vampirovibrionales a grandi 36% plus vite et a absorbé du carbone 211% plus vite que les non-prédateurs. Lorsque le sol a reçu une augmentation de carbone, les bactéries prédatrices l'ont utilisé pour se développer plus rapidement que les autres types. Les chercheurs ont également constaté ces effets chez les bactéries omnivores, bien que les différences soient moins profondes.
Toutes les expériences ont été menées à l'aide d'une technique de pointe appelée quantitative Stable Isotope Probing, ou qSIP. Les chercheurs ont utilisé des isotopes marqués, qui agissent un peu comme des hashtags moléculaires, pour suivre qui est actif et qui absorbe les nutriments dans le sol. En séquençant l'ADN dans un échantillon de sol et en recherchant ces étiquettes, l'équipe a pu voir qui cultivait et mangeait qui au niveau des taxons bactériens.
"En analysant mes données, j'ai remarqué que Vampirovibrio était super enrichi. Depuis que nous connaissons Vampirovibrio est un prédateur, je me suis intéressée à la recherche d'autres prédateurs potentiels dans mes autres données », a déclaré Brianna Finley, chercheuse postdoctorale à l'Université de Californie à Irvine et co-auteur de l'étude. "Le fait que nous puissions capter ces signaux valide vraiment qSIP en tant qu'outil."
Cette vidéo de 42 secondes décrit comment Vampirovibrio s'attache à sa proie et en "aspire" les nutriments. Ce comportement "semblable à un vampire" lui a donné son nom.
Les écosystèmes du sol contiennent plus de carbone que n'en stockent toutes les plantes de la Terre. Il est donc essentiel de comprendre comment le carbone et d'autres éléments se déplacent parmi les organismes du sol pour prédire les futurs changements climatiques. Parce que les bactéries sont si abondantes dans le sol, elles jouent un rôle énorme dans la façon dont les nutriments sont stockés ou perdus, et en savoir plus sur la façon dont les bactéries prédatrices agissent comme des "antibiotiques" pourrait avoir des implications thérapeutiques sur la route.
"Jusqu'à présent, les bactéries prédatrices n'ont pas fait partie de cette histoire du sol", a déclaré Hungate. "Mais cette étude suggère qu'il s'agit de personnages importants qui ont un rôle important dans la détermination du devenir du carbone et d'autres éléments. Ces découvertes nous motivent à examiner de plus près la prédation en tant que processus. »
_________________
En plus de Hungate, les autres auteurs de la NAU sont Jane Marks, professeur au Département des sciences biologiques ; Egbert Schwartz, professeur au Département des sciences biologiques; assistant de recherche diplômé Pete Chuckran, Paul Dijkstra, professeur-chercheur au Département des sciences biologiques; l'étudiante diplômée Megan Foley; Michaela Hayer, associée de recherche pour Ecoss; Ben Koch, chercheur principal pour Ecoss ; Michelle Mack, professeure au Département des sciences biologiques; Rebecca Mau, associée de recherche, Pathogen &Microbiome Institute ; Samantha Miller, associée de recherche pour Ecoss ; Jeff Propster, assistant de recherche pour Ecoss; assistante de recherche diplômée Alicia Purcell; et l'ancien chercheur de la NAU, Bram Stone.
La recherche a été soutenue par le programme de sciences génomiques du Bureau de recherche biologique et environnementale du Département de l'énergie et un prix Lawrence Fellow du Lawrence Livermore National Laboratory.
