Les microbes du sol peuvent-ils survivre dans un climat changeant ?

Jun 30, 2023

Les organismes du monde entier sont confrontés à des niveaux de stress sans précédent dus au changement climatique, à la destruction de leurs habitats et à de nombreux autres changements environnementaux provoqués par l’homme. Prédire et atténuer les effets de ce stress croissant sur les organismes et les services environnementaux dont nous dépendons nécessite de comprendre pourquoi certaines espèces peuvent exister dans un large éventail d’environnements tandis que d’autres n’existent que dans quelques habitats.

Dans le monde scientifique de l’écologie, les chercheurs tentent souvent de classer les organismes de notre planète en deux catégories : les spécialistes et les généralistes. Les généralistes peuvent survivre dans une grande variété de conditions environnementales et d'habitats, tandis que les spécialistes sont plus restreints ou limités à des conditions de survie spécifiques. Le panda, par exemple, se nourrit uniquement de bambou dans un habitat spécifique. Non seulement leur habitat est limité, mais leur régime alimentaire aussi, et si le bambou venait à disparaître, les ours panda pourraient également disparaître.

Mais qu’en est-il du monde microbien d’organismes invisibles que l’on trouve partout sur Terre, depuis l’intestin humain jusqu’au sol sous nos pieds ? Dans quelle catégorie appartiennent-ils ?

Pour trouver la réponse, un groupe d'étudiants diplômés et postdoctoraux du laboratoire de biologie du professeur agrégé Michelle Afkhami au Collège des Arts et des Sciences de l'Université de Miami a étudié les séquences d'ADN des procaryotes, un groupe de microbes qui comprennent toutes les bactéries et archées.Les résultats sont dans une étude récenteintitulé « La spécialisation et la généralisation multidimensionnelles sont omniprésentes chez les procaryotes du sol », maintenant disponible dans la revue Nature Ecology & Evolution.

"L'idée derrière le projet était de découvrir si ces microbes peuvent exister dans une gamme étroite ou large de conditions et dans de nombreuses dimensions environnementales différentes", a déclaré Damian Hernandez, un ancien étudiant diplômé du laboratoire d'Afkhami et maintenant postdoctorant en biologie. bourse avec la National Science Foundation. « Plus précisément, nous voulions savoir si les microbes sont généralement des spécialistes multidimensionnels, des généralistes multidimensionnels ou utilisent différentes stratégies sur différentes dimensions environnementales, et quel effet cela pourrait avoir sur leurs rôles au sein des communautés. Les dimensions environnementales que nous avons utilisées pour déterminer si les microbes sont généralistes ou spécialistes étaient basées sur plusieurs conditions environnementales du sol dans lequel ils vivent, par exemple la litière de feuilles, la température, l’eau et les nutriments », a-t-il ajouté.

Dans le cadre d'un effort de collaboration de deux ans, l'équipe d'étudiants a analysé plus de 200 échantillons de sol collectés par le National Ecological Observatory Network sur des sites à travers les États-Unis. Parmi les plus de 1 200 procaryotes examinés, Hernandez et l’équipe ont découvert quelque chose d’assez surprenant. Ils ont constaté que la majorité (90 %) des microbes étaient soit des généralistes multidimensionnels, soit des spécialistes multidimensionnels.

Essentiellement, si un microbe était généraliste sur un axe environnemental, il était presque toujours généraliste sur tous les autres axes ; et si elle était spécialiste d’un axe environnemental, elle se spécialisait dans tous les axes. En plus de fournir des informations importantes sur la structure des communautés microbiennes, cette découverte fournit l’une des premières preuves d’une spécialisation et d’une généralisation multidimensionnelles dans tout type d’organisme.

"Nous avons constaté que les microbes peuvent être très limités quant à l'endroit où ils peuvent exister", a déclaré Hernandez, premier auteur de l'étude. « Les microbes généralistes sont très flexibles et peuvent résister à un plus large éventail de conditions. Mais les microbes spécialisés sont sensibles à de nombreuses conditions environnementales différentes car ils sont limités sur plusieurs axes environnementaux et tout changement dans l'environnement peut donc entraver leur survie.

"En théorie, si un écosystème est structuré par des microbes spécialisés, alors ces écosystèmes sont plus susceptibles d'être sensibles aux changements environnementaux", a-t-il déclaré.

Afkhami confirme que les résultats présentent un argument intéressant sur la façon dont les microbes peuvent survivre dans un climat changeant.