Il microbioma dei terreni USA sotto la lente dei ricercatori

Un gruppo di studiosi guidato dalla Johns Hopkins University sta esplorando il microbioma statunitense raccogliendo campioni di suolo da località urbane e rurali per individuare relazioni genetiche tra ambiente e microorganismi

di Matteo Cavallito

All’interno del suolo il microbioma svolge diverse funzioni cruciali per le piante e l’ecosistema. La varietà dei microorganismi coinvolti, però, è tuttora largamente sconosciuta, complice la difficoltà di monitorare ed esplorare un ambiente così vasto. Alcuni progetti, tuttavia, promettono oggi di apportare nuove conoscenze. Tra questi il lavoro dei genetisti della Johns Hopkins University che, con la collaborazione di ricercatori esterni e studenti, si sono lanciati in un’impresa particolarmente ambiziosa: la catalogazione del microbioma del suolo degli Stati Uniti. L’indagine, descritta in un articolo pubblicato nella rivista Nature Genetics, avrebbe già permesso di scoprire oltre un migliaio di nuovi ceppi di batteri e microbi che non erano mai stati individuati prima d’ora.

Una materia oscura microscopica

“Il suolo è l’ambiente biologicamente più attivo del Pianeta, eppure abbiamo campionato solo una piccola parte della vita che lo popola”, ha affermato Michael Schatz, co-autore dello studio, in una nota diffusa dalla Johns Hopkins. Un riferimento alla cosiddetta “materia oscura microbica”, quel mondo dei microorganismi del terreno oggi quasi interamente sconosciuto. Un mondo, proseguono gli autori, che include più della metà di tutte le specie esistenti, tra cui nematodi, piante, funghi, batteri, archeobatteri e altre specie microbiche.

Sedici anni fa, nel 2010, un ente denominato MetaSUB Consortium aveva avviato uno studio inedito per mappare e studiare i microbi presenti nelle stazioni della metropolitana di New York. Tale iniziativa, che si è successivamente evoluta in un progetto globale, ha ispirato lo studio odierno. A portarlo avanti un altro consorzio, il BioDiversity and Informatics for Genomics Scholars (BioDIGS), che opera su una quarantina di siti negli USA raccogliendo campioni di suolo da località urbane e rurali alla ricerca di relazioni genetiche e schemi ricorrenti che colleghino il terreno, l’ambiente e la salute umana.

Decisiva l’analisi del DNA

Gli studi sul microbioma si basano da tempo sull’analisi genetica. Già alcuni anni fa, in particolare, i ricercatori della Toyohashi University of Technology, nella prefettura giapponese di Aichi, avevano avviato un monitoraggio dei nematodi, minuscoli organismi che si nutrono di batteri e funghi, ricorrendo a una tecnica nota come DNA barcoding che consente di associare una sequenza nucleotidica di riferimento per distinguere le diverse specie tra loro.

A rendere possibile il progetto statunitense, precisano gli autori, sono invece altri recenti progressi nella tecnologia utilizzata per studiare il DNA, a partire dal sequenziamento a lettura lunga (Long-Read Sequencing).

Ovvero di quell’insieme di tecnologie in grado di leggere frammenti molto estesi di materiale genetico – 10-100.000 basi contro le poche centinaia garantite dalle tecniche di precedente generazione – in un’unica azione. Con il sostegno di questa tecnologia, la raccolta dei campioni da una grande varietà di terreni nel Paese dovrebbe garantire il materiale necessario per un’analisi più precisa dei genomi di riferimento dei microbi.

In Europa il primo monitoraggio nazionale del microbioma

Tra gli ultimi studi sui microorganismi del suolo spicca in particolare il lavoro condotto dall’Università di Aalborg, in Danimarca, in collaborazione con l’Università di Vienna. Lo studio , pubblicato sulla rivista Nature, ha preso in esame oltre 10.000 campioni di terreno per tracciare un quadro dei diversi contesti ambientali del Paese e dei microbi che vi abitano. Si tratta della prima mappatura di un microbioma del suolo mai realizzata a livello nazionale.

L’indagine, basata su 10.683 sequenze geniche dei microorganismi e set di dati rRNA supplementari ha fornito informazioni importanti
su aspetti come l’impatto dell’agricoltura intensiva sui profili microbici, il ruolo dei microorganismi nelle dinamiche di emissione dell’azoto e quello dei fertilizzanti. Dando così un contributo al monitoraggio delle risposte microbiche all’uso del suolo e ai cambiamenti climatici.