Los microbiomas contribuyen al secuestro de carbono, la fitoestimulación, la biofertilización, el biocontrol de patógenos vegetales y la descomposición de la materia orgánica, entre otras funciones
Los microbiomas del suelo desempeñan un papel crucial en la mitigación de los efectos del cambio climático al participar en diversos procesos que mejoran la fertilidad del suelo y la resiliencia de los cultivos. La ingeniería del microbioma ambiental, que implica la introducción de inóculos microbianos en comunidades naturales, se ha mostrado prometedora para estabilizar el carbono en los ecosistemas y combatir el cambio climático. Además, la creación de gemelos digitales del microbioma ha sido fundamental para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del suelo en condiciones globales cambiantes. Comprender las complejas interacciones dentro de los microbiomas del suelo es esencial para predecir modelos climáticos y desarrollar estrategias para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, contribuyendo en última instancia a la sostenibilidad del planeta. Aprovechando las capacidades de los microorganismos del suelo y promoviendo la biodiversidad, es posible mejorar la salud del suelo, aumentar la productividad agrícola y mitigar los impactos adversos del cambio climático.
El cambio climático representa una amenaza para la biosfera, lo que lleva a una mayor demanda de estrategias para mitigar sus efectos. Si las emisiones se detuvieran de inmediato, los niveles actuales de dióxido de carbono (CO2) atmosférico seguirían causando calentamiento, pero esto podría reducirse potencialmente almacenando carbono en reservorios estables como el suelo. Un enfoque prometedor para la mitigación es la ingeniería de microbiomas ambientales, que implica la introducción de comunidades microbianas en entornos naturales para crear cambios duraderos que beneficien las funciones de los ecosistemas. Los microorganismos desempeñan un papel crucial en la conversión del carbono en productos estables que pueden permanecer secuestrados durante largos períodos, lo que los convierte en actores clave en los esfuerzos de mitigación del cambio climático. Al manipular la estructura de las comunidades microbianas, es posible mejorar los procesos de estabilización del carbono y ayudar a combatir el cambio climático.
La ingeniería de microbiomas ambientales es un campo de rápido crecimiento que plantea muchas preguntas. ¿Qué funciones de los ecosistemas son más fáciles de modificar mediante la ingeniería del microbioma? ¿Cómo se pueden diseñar estrategias de inóculos para garantizar el establecimiento exitoso de comunidades microbianas y provocar cambios a nivel de ecosistema? ¿Es arriesgado introducir microorganismos no nativos en los ecosistemas? Al explorar estas preguntas utilizando las últimas investigaciones sobre microbiomas ambientales, es posible comprender mejor las posibilidades y los desafíos de manipular estos intrincados sistemas para obtener beneficios ecológicos.
La ingeniería del microbioma ambiental implica alterar una comunidad microbiana natural para lograr un objetivo práctico específico, y se practica comúnmente en la agricultura. Los microorganismos desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de la estabilidad del carbono en los ecosistemas y pueden ser objeto de ingeniería de microbiomas para mitigar el cambio climático. Estabilizan el carbono depositando directamente productos microbianos en las partículas del suelo e indirectamente influyendo en el crecimiento de las plantas, el ciclo de nutrientes y la biorremediación de contaminantes. Al aumentar la tasa de estabilización del carbono, podemos reducir la liberación de carbono a la atmósfera y minimizar el efecto invernadero. Comprender los mecanismos detrás de estas actividades microbianas puede ayudarnos a elegir la función ecosistémica adecuada a la que apuntar para obtener los resultados deseados en la ingeniería de microbiomas. Este conocimiento puede informar las estrategias de diseño para introducir comunidades microbianas beneficiosas. En resumen, las actividades de estabilización de carbono tanto directas como indirectas realizadas por microorganismos tienen funciones naturales en los ecosistemas y presentan oportunidades para la mitigación del cambio climático a través de la ingeniería de microbiomas.
Los microbiomas del suelo desempeñan un papel directo en el mantenimiento de reservas de carbono estables al depositar necromasa sobre partículas de arcilla. Esta necromasa, que incluye sustancias de alto peso molecular como componentes de la pared celular, actúa como un escudo protector, impidiendo la degradación del carbono. Es interesante observar que, aunque los productos microbianos asociados a la matriz del suelo son relativamente lábiles por sí solos, pueden persistir en el suelo mucho más tiempo que las moléculas químicamente recalcitrantes que no interactúan con los minerales del suelo. Los microbios también liberan carbono a la atmósfera a través de la respiración, y la velocidad de este proceso está influenciada por las propiedades del organismo y su respuesta al medio ambiente. Se ha desarrollado un marco llamado Y-A-S para comprender cómo los microbios asignan carbono para el crecimiento, la adquisición y la tolerancia al estrés. Estas actividades requieren energía y dan como resultado la respiración, pero son las actividades relacionadas con el rendimiento las que contribuyen directamente a la estabilización del carbono como necromasa.
Por ejemplo, cuando se enfrentan a una sequía, algunos organismos producen osmolitos para hacer frente al estrés hídrico. Sin embargo, esto desvía carbono de la producción de biomasa, lo que lleva a una reducción significativa del rendimiento del crecimiento. Eficiencia en el uso de carbono (CUE) es un término utilizado para describir la fracción de carbono que los microorganismos asimilan en productos biosintéticos versus la fracción que se respira. Al aumentar la CUE de la comunidad mediante el diseño de inóculos, podemos mejorar potencialmente la tasa de estabilización del carbono y eliminar el carbono atmosférico con el tiempo.
Aprovechando las capacidades de los microorganismos del suelo y promoviendo la biodiversidad, es posible mejorar la salud del suelo, aumentar la productividad agrícola y mitigar los impactos adversos del cambio climático.