Os pesquisadores usaram o novo pipeline de sondagem de isótopos estáveis de alto rendimento (HT-SIP) e metagenômica para obter a primeira visão do microbioma ativo que envolve um simbionte vegetal benéfico, os fungos micorrízicos arbusculares (AMF). Crédito: Laboratório Nacional Lawrence Livermore
Vincular a identidade dos micróbios selvagens às suas características fisiológicas e funções ambientais é um objetivo fundamental dos microbiologistas ambientais. Das técnicas que buscam esse objetivo, a Sondagem com Isótopos Estáveis – SIP – é considerada a mais eficaz para estudar microrganismos ativos em ambientes naturais.
Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) desenvolveram uma nova técnica - SIP de alto rendimento - que automatiza várias etapas no processo de sondagem de isótopos estáveis, permitindo investigações da atividade microbiana de microrganismos sob condições realistas, sem a necessidade de cultura em laboratório.
No SIP, os micróbios ativos são identificados através da incorporação de isótopos estáveis na sua biomassa. Está entre os métodos mais poderosos em ecologia microbiana, uma vez que pode identificar micróbios ativos e suas características fisiológicas (uso de substrato, bioquímica celular, metabolismo, crescimento, mortalidade) em comunidades complexas sob condições nativas.
Normalmente, o método SIP requer mão de obra substancial e permite apenas um pequeno número de amostras. Mas a nova técnica LLNL requer um sexto da quantidade de trabalho prático em comparação com o SIP manual e permite que 16 amostras sejam processadas simultaneamente.
“Nossa abordagem semiautomática diminui o tempo do operador e melhora a reprodutibilidade, visando as etapas mais trabalhosas do SIP”, disse a cientista do LLNL, Erin Nuccio, e autora principal de um artigo publicado na revista Microbiome. “Já usamos essa abordagem para processar mais de mil amostras, incluindo algumas de microhabitats de solo muito pouco estudados.”
Um desses microhabitat é o solo que circunda imediatamente os tecidos das micorrizas – um tipo de fungo que forma relações simbióticas com 72% de todas as plantas terrestres. Em troca do carbono vegetal, o fungo (fungos micorrízicos arbusculares) fornece aos seus hospedeiros recursos essenciais como nitrogênio, fósforo e água.
Neste estudo de prova de conceito, os autores mostraram a “teia alimentar” de interações estimuladas por fungos micorrízicos no solo.
“Acreditamos que esta é uma rota importante para a distribuição ampla do carbono das plantas no solo. O solo contém o maior reservatório de carbono orgânico em ciclo ativo do planeta”, disse a co-autora Jennifer Pett-Ridge, que é líder do projeto LLNL e chefe do Departamento de Energia do Escritório de Ciência “Microbes Persist” Área de Foco Científico do Microbioma do Solo . “Sequenciamos uma pequena quantidade de DNA, determinamos os organismos ativos e depois reconstruímos seus genomas e possíveis interações.”
Outros autores do LLNL incluem Steven Blazewicz, Marissa Lafler, Ashley Campbell, Jeffrey Kimbrel, Jessica Wollard, Rachel Hestrin, bem como pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, do DOE Joint Genome Institute e da Universidade da Califórnia, Berkeley.