Sembla que per fi hi ha un remei que, a més, de ser eficaç, és realment molt interessant. Es tracta d'un microbi de l'ordre dels Methanosarcinales que ha estat trobat per un grup d'investigadors de la Universitat de Radboud, als Països Baixos, i l'Institut Max Planck de Microbiologia Marina a Bremen, Alemanya, els quals han elaborat un estudi que ha estat publicat a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Una troballa molt interessant que podria suposar, sens dubte, un abans i un després en la lluita contra les conseqüències que podria portar l'escalfament global.
Els investigadors ja sospitaven que hi havia un microbi que podia menjar, no només metà, sinó també ferro, però fins ara no ho havien trobat. Afortunadament, han descobert una arqueja que utilitza ferro per convertir el metà en diòxid de carboni. En fer-ho, redueix la quantitat de ferro disponible per a altres bacteris, de manera que inicia una cascada d'energia que influeix en el cicle de ferro i metà, i en les emissions d'aquest últim. A més, aquest descobriment s'emmarca en un context de recerca continua sobre la relació entre els fongs i l'escalfament global.
I per si això fos poc, aquestes arqueobacteris poden convertir el nitrat en amoni, que és l'aliment dels bacteris anamnox, les quals converteixen l'amoni en nitrogen... sense utilitzar oxigen! Això és especialment rellevant per al tractament d'aigües residuals, tal com destaca Boran Kartal, microbiòleg de l'Institut Max Planck, que va afegir:
"Es pot utilitzar un bioreactor que conté metà anaerobi i microorganismes oxidants d'amoni per convertir simultàniament amoni, metà i nitrogen oxidat a les aigües residuals en gas de nitrogen i diòxid de carboni, que tenen un potencial d'escalfament global molt més baix."
Tot i que sabien de l'existència d'aquests oxidants de metà dependents del ferro, no els havien pogut aïllar. Tot i això, van aconseguir trobar-los en la seva pròpia col·lecció de mostres, i ara poden servir per frenar l'escalfament global.
Els microbis representen un recurs crucial a la lluita contra el canvi climàtic i l'escalfament global. Amb la seva capacitat per metabolitzar diversos compostos, incloent gasos d'efecte hivernacle, aquests microorganismes emergeixen com a aliats essencials en la mitigació de les emissions nocives.
El paper crucial dels microbis a la captura de carboni
Mentre els humans intenten combatre els efectes del canvi climàtic, potser ha arribat el moment de tornar la vista als microbis com la nostra solució crucial a l'escalfament global. Els microbis són responsables de molts canvis mediambientals històrics que han donat forma a la Terra. Aquests generadors de vida minúsculs han sobreviscut durant milers de milions d'anys, i la recerca futura pot contenir les respostes que hem estat buscant tot aquest temps. A més, l'estudi dels efectes del canvi climàtic sobre els microbis es torna cada cop més rellevant.
Els microbis, inclosos els bacteris i els fongs, són crucials per mantenir un sòl sa i combatre el canvi climàtic. Un element clau en aquest context és el segrest de carboni. Els microbis del sòl són essencials per a la captura del carboni. Certs bacteris i algues converteixen el diòxid de carboni en matèria orgànica, que després s'emmagatzema a terra. Això ajuda a eliminar l'excés de diòxid de carboni de l'atmosfera i mitiga els efectes de l'escalfament global.
Alguns dels principals microbis del sòl implicats en el segrest de carboni són:
- Fongs micorízics: Aquests fongs formen relacions mutualistes amb les arrels de les plantes, ajudant-les a absorbir nutrients i aigua del sòl. També exerceixen un paper al segrest de carboni en augmentar la quantitat de carboni emmagatzemat a terra.
- Actinobacteris: Se sap que aquests bacteris descomponen la fullaraca vegetal i altres matèries orgàniques, alliberant diòxid de carboni en el procés. També tenen un paper en el segrest de carboni en produir compostos orgànics que ajuden a estabilitzar la matèria orgànica del sòl.
- Rhizobia: Aquests bacteris formen relacions simbiòtiques amb les lleguminoses, fixant el nitrogen de l'aire i posant-lo a disposició de la planta. Aquest procés també ajuda a augmentar la quantitat de carboni emmagatzemat a terra.
- Fongs micorrízics arbusculars: Aquests fongs formen relacions simbiòtiques amb una àmplia gamma d'espècies vegetals i exerceixen un paper clau en el segrest de carboni en augmentar la quantitat de carboni emmagatzemat a terra.
- Proteobacteris: Aquests bacteris descomponen la fullaraca vegetal i altres matèries orgàniques, alliberant diòxid de carboni. No obstant això, també poden exercir un paper al segrest de carboni mitjançant la producció de compostos que ajuden a estabilitzar la matèria orgànica del sòl.
Microbis i el cicle del nitrogen
El nitrogen és un nutrient crucial per al creixement de les plantes, però ha d'estar en la forma adequada perquè puguin utilitzar-lo. Els microbis del sòl exerceixen un paper fonamental al cicle dels nutrients. Descomponen la matèria orgànica, com plantes i animals morts, i alliberen nutrients essencials a terra. Les plantes poden absorbir aquests nutrients i utilitzar-los per al seu creixement i desenvolupament.
Per exemple, els bacteris fixadors de nitrogen, com Rizobi, converteixen el nitrogen atmosfèric en una forma que les plantes poden utilitzar, com amoníac o nitrit. Aquest procés, anomenat fixació del nitrogen, és essencial per al creixement de moltes plantes, ja que el nitrogen és un component crític de les proteïnes i altres estructures cel·lulars. La interacció dels microbis amb el cicle del nitrogen és de vital importància per a la salut del sòl i de l'ecosistema.
Aquests són alguns dels microbis clau que intervenen en el cicle del nitrogen:
- Bacteris fixadors de nitrogen: Aquests bacteris, com Rhizobia y Azotobacter, poden convertir el nitrogen atmosfèric en una forma utilitzable per les plantes. Aquest procés, anomenat fixació del nitrogen, és fonamental per al creixement de les plantes i la salut de l'ecosistema.
- Bacteris oxidants de l'amoníac: Aquests bacteris, com Nitrosomones y Nitrosococ, converteixen l'amoníac en nitrit, que és una forma intermèdia de nitrogen.
- Bacteris oxidants del nitrit: Aquests bacteris, com Nitrobacter, converteixen el nitrit en nitrat, que és una altra forma intermèdia de nitrogen.
- Bacteris desnitrificants: Aquests bacteris, com Pseudomonas y Paracoccus, tornen a convertir el nitrat en nitrogen gasós, que s'allibera a l'atmosfera.
Microbis i el creixement de les plantes
Els microbis del sòl tenen un paper fonamental en el creixement de les plantes. Descomponen la matèria orgànica, aporten nutrients, afavoreixen el desenvolupament de les arrels i protegeixen contra les malalties. Altres microbis i fongs ajuden a descompondre molècules orgàniques complexes, com la cel·lulosa i la lignina, en compostos més simples que les plantes poden utilitzar. Aquest procés, conegut com a descomposició, torna a terra diversos nutrients, com carboni, nitrogen, fòsfor i sofre. Els microbis del sòl també en produeixen moltes vitamines i altres compostos que afavoreixen el creixement i que les plantes absorbeixen. Per exemple, els bacteris del sòl produeixen vitamina B12, essencial per al creixement i desenvolupament de les plantes.
Alguns microbis del terra, com els fongs micorrícics, formen relacions simbiòtiques amb les arrels de les plantes. Aquests fongs ajuden a millorar la absorció d'aigua i nutrients per les arrels de les plantes, cosa que n'afavoreix el creixement i el desenvolupament. Els microbis del terra també poden ajudar a protegir les plantes contra les malalties. Per exemple, certs bacteris produeixen antibiòtics que poden matar o inhibir el creixement de microbis patògens, com ara bacteris i fongs, que causen malalties a les plantes. La interacció entre microbis i plantes és un factor clau per a la sostenibilitat agrícola.
El cicle de nutrients i la seva importància
El cicle dels nutrients ajuda al terra. A més del nitrogen, els microbis del sòl ajuden a ciclar-ne d'altres nutrients essencials, com el fòsfor i el potassi, posant-los a disposició del creixement de les plantes. Aquest procés, conegut com a cicle de nutrients, ajuda a mantenir la salut i la fertilitat del sòl.
Aquests són alguns dels microbis clau que intervenen en el cicle dels nutrients:
- descomponedors: Aquests microbis, com fongs i bacteris, descomponen la matèria orgànica morta i reciclen els seus nutrients a terra.
- Bacteris solubilitzadors de fòsfor: Aquests bacteris, com Bacillus y Pseudomonas, poden reciclar el fòsfor de fonts insolubles, posant-ho a disposició de les plantes i altres organismes.
- Bacteris oxidants del sofre: Aquests bacteris, com Tiobacil y Beggiatoa, exerceixen un paper crucial en el cicle del sofre en oxidar els compostos de sofre, posant el sofre a disposició d'altres organismes de l'ecosistema.
Reducció de la contaminació del sòl
Els microbis del sòl poden reduir-ne contaminació. Molts processos industrials i productes de consum alliberen substàncies químiques nocives al medi ambient, contaminant el sòl. Però alguns microbis del terra poden descompondre aquests contaminants, ajudant a netejar el terra contaminat ia protegir l'ecosistema. Així mateix, és important considerar com la contaminació afecta els cicles biogeoquímics naturals.
Quan els residus es descomponen, alliberen metà, un altre potent gas amb efecte d'hivernacle. El metà és un potent gas amb efecte d'hivernacle que contribueix a l'escalfament global i pot afectar negativament els esforços de captura de carboni.
Alguns microbis, en particular certs tipus d'arquees i bacteris, participen en la producció de metà. Un exemple són les arquees metanogèniques. Aquests microbis són responsables de la major part de la producció de metà en entorns anaeròbics, com els aiguamolls, els arrossars i el tub digestiu dels remugants. Produeixen metà com a subproducte de les seves activitats metabòliques, que impliquen la descomposició de matèria orgànica. Així, esdevé rellevant investigar com afecta la contaminació els cicles biogeoquímics de la terra.
La producció de metà per part d'aquests microbis pot alliberar quantitats significatives del gas a l'atmosfera, cosa que pot repercutir negativament en el clima i els esforços de segrest de carboni. Tot i això, és important assenyalar que no tots els microbis implicats en la producció de metà són perjudicials. Alguns microbis, com els implicats en la producció de biogàs, es poden aprofitar per produir energia renovable alhora que es redueixen les emissions de gasos amb efecte d'hivernacle.
Microbioma i salut del sòl
Un microbioma del sòl sa és essencial per mantenir la salut del sòl i promoure una agricultura sostenible. Els microbis tenen un paper crucial en la salut del microbioma del sòl de diverses maneres:
- descomposició: Els microbis, com fongs i bacteris, descomponen la matèria orgànica morta i reciclen els seus nutrients a terra, afavorint el creixement de plantes i altres organismes.
- Cicle dels nutrients: Els microbis tenen un paper clau en el cicle d'elements essencials, com ara el carboni, el nitrogen, el fòsfor i el sofre, a través de l'ecosistema. Això ajuda a mantenir l'equilibri de nutrients a terra i els posa a disposició de les plantes i altres organismes.
- Estructura del terra: Els microbis, com els fongs micorícics, poden ajudar a millorar l'estructura del sòl formant xarxes d'hifes que uneixen les partícules del sòl. Això pot ajudar a millorar la retenció d'aigua, reduir l'erosió i augmentar la salut general del terra.
- Supressió de malalties: Els microbis poden ajudar a suprimir malalties a les plantes competint amb els patògens pels recursos, produint antibiòtics i afavorint el creixement d'arrels sanes.
- Control de plagues: Els microbis poden tenir un paper en el control de les plagues produint toxines tòxiques per als insectes i altres plagues i afavorint el creixement de plantes resistents a les plagues.
Les proves biològiques del sòl són vitals per comprendre la salut del sòl i el paper del microbioma en la producció de cultius. Biome Makers ofereix una anàlisi biològica del sòl anomenat BeCrop Test. BeCrop Test és pràctic per als agricultors perquè aquesta anàlisi biològica del sòl mostra les vies de nutrients bloquejades, la diversitat microbiana, la relació entre fongs i bacteris, la detecció del risc de malalties i la producció d'hormones i l'adaptació a l'estrès. Amb aquestes dades, els agricultors poden aplicar fertilitzants o productes biològics més precisos per diagnosticar problemes específics, estalviant temps i diners i augmentant el rendiment i la qualitat dels cultius.
Microbis i malalties
La transmissió i dispersió de microorganismes patògens, la seva taxa de replicació i supervivència a l'ambient, estan molt influenciades per les precipitacions, la humitat relativa, la temperatura, la salinitat o el vent. El canvi climàtic també pot afectar l'aparició i l'extensió de malalties infeccioses tant en ambients marins com a terrestres. També pot influir en la salut dels ecosistemes, un aspecte que mereix atenció, especialment en el context dels efectes de l'escalfament global a la salut.
Per exemple, hi ha una relació entre l'augment de la temperatura de la superfície del mar i les malalties dels corals: l'escalfament dels oceans pot alterar la microbiota dels corals, fet que contribueix a l'aparició de determinades malalties. L'acidificació dels oceans pot causar danys als teixits dels peixos que contribueixen a debilitar el seu sistema immune i afavorir la invasió de bacteris patògens. Una cosa semblant passa amb els amfibis quan augmenten les temperatures. A nivell terrestre, molts patògens de plantes i de cultius són sensibles als canvis de temperatura i estan influenciats pel clima.
L'augment de la resistència als antibiòtics d'alguns patògens humans també ha estat relacionat amb el canvi climàtic. S'ha suggerit que un augment de la temperatura pot afavorir la transferència horitzontal de gens de resistència i un augment de la taxa de creixement del patogen. Els patògens transmesos per vectors, com mosquits i paparres, per aliments, aire o aigua poden ser especialment susceptibles als efectes del canvi climàtic.
Innovacions en biotecnologia microbiana
La biotecnologia microbiana pot proporcionar solucions innovadores per a un desenvolupament més sostenible. Estan en curs investigacions que busquen manipular genèticament microorganismes per incrementar la seva capacitat de reduir el N2O a N2 atmosfèric, de manera que neutralitzin les emissions d'aquest gas; manipular la microbiota del rumen per reduir la producció de CH4; emprar microorganismes per produir biocombustibles i reduir l'ús de combustibles fòssils; o la recent transformació d'un bacteri per consumir CO2.
No hi ha dubte que el canvi climàtic pot afectar el ritme en què els microbis transformen el nitrogen i altres cicles biogeoquímics. Per tant, és crucial entendre l'impacte dels microorganismes als ecosistemes i com aquests, al seu torn, són afectats pel canvi climàtic.
Al llarg dels anys, la investigació ha demostrat que aquests microorganismes són essencials no només per a la salut del sòl i l'agricultura, sinó també per a la salut salut global del planeta, actuant com a reguladors del clima i funcionant com a filtres naturals de gasos d'efecte hivernacle.
