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FLORIDA: Clima il cambiamento, il degrado dell’habitat e altri cambiamenti ambientali causati dall’uomo stanno sottoponendo gli organismi di tutto il mondo a uno stress senza precedenti. Prevedere e mitigare gli impatti del crescente stress sugli organismi e sui servizi ambientali su cui facciamo affidamento implica sapere perché alcune specie possono esistere in un’ampia gamma di condizioni mentre altre possono esistere solo in poche.
Nel campo scientifico dell’ecologia, i ricercatori tentano spesso di classificare gli organismi sul nostro pianeta in due gruppi: specialisti e generalisti. Gli specialisti sono più limitati o limitati a requisiti specializzati per la sopravvivenza, mentre i generalisti possono prosperare in un’ampia gamma di condizioni ambientali e habitat. L’orso panda, ad esempio, mangia solo bambù nel suo habitat naturale. Non solo la loro area geografica è limitata, ma lo è anche la loro dieta; se la pianta di bambù si estingue, anche gli orsi panda potrebbero estinguersi.
Ma che dire del mondo microscopico nascosto che esiste ovunque sulla Terra, dall’intestino umano alla terra sotto i nostri piedi? A quale categoria appartengono?
Per trovare la risposta, un gruppo di studenti laureati e post-dottorato nel laboratorio di biologia della professoressa associata Michelle Afkhami presso il College of Arts and Sciences dell’Università di Miami ha studiato le sequenze di DNA dei procarioti, un gruppo di microbi che includono tutti i batteri e gli archei. I risultati sono in un recente studio intitolato “La specializzazione multidimensionale e la generalizzazione sono pervasive in suolo procarioti”, ora disponibile sulla rivista Nature Ecology & Evolution.
“L’idea alla base del progetto era scoprire se questi microbi possono esistere all’interno di una gamma ristretta o ampia di condizioni lungo molte diverse dimensioni ambientali”, ha detto Damian Hernandez, ex studente laureato nel laboratorio di Afkhami che ora è un postdoc che si prepara per una biologia associazione con la Nazionale Scienza Fondazione. “In particolare, volevamo sapere se i microbi sono in genere specialisti multidimensionali, generalisti multidimensionali o utilizzano strategie diverse su diverse dimensioni ambientali e quale effetto potrebbe avere sui loro ruoli all’interno delle comunità.
“Le dimensioni ambientali che abbiamo utilizzato per determinare se i microbi sono generalisti o specialisti si basavano su molteplici condizioni ambientali nel suolo in cui vivono, ad esempio lettiera, temperatura, acqua e sostanze nutritive”, ha aggiunto.
In uno sforzo collaborativo durato due anni, il team di studenti ha analizzato più di 200 campioni di suolo raccolti dal National Ecological Observatory Network da siti negli Stati Uniti. Degli oltre 1.200 procarioti esaminati, Hernandez e il team hanno trovato qualcosa di abbastanza sorprendente. Hanno scoperto che la maggioranza (90%) dei microbi erano generalisti multidimensionali o specialisti multidimensionali.
In sostanza, se un microbo era un generalista su un asse ambientale, era quasi sempre un generalista su tutti gli altri assi; e se era uno specialista su un asse ambientale, si specializzava su tutti gli assi. Oltre a fornire importanti informazioni su come sono strutturate le comunità microbiche, questa scoperta fornisce alcune delle prime prove della specializzazione e generalizzazione multidimensionale in qualsiasi tipo di organismo.
“Abbiamo scoperto che i microbi possono essere molto limitati su dove possono esistere”, ha detto Hernandez, che è il primo autore dello studio. “I microbi generalisti sono molto flessibili e possono resistere a una gamma più ampia di condizioni. Ma i microbi specializzati sono sensibili a molte condizioni ambientali diverse perché sono limitati su più assi ambientali e quindi qualsiasi cambiamento nell’ambiente può ostacolare la loro sopravvivenza.
“Ipoteticamente, se un ecosistema è strutturato da microbi che sono specialisti, è più probabile che quegli ecosistemi siano sensibili ai cambiamenti ambientali”, ha affermato.
Afkhami conferma che i risultati presentano un argomento interessante su come i microbi possono sopravvivere in un clima che cambia.
“Come abbiamo appreso dallo studio, i microbi generalisti possono vivere in un’ampia gamma di habitat, e questo può significare che quei microbi possono essere resistenti ai cambiamenti climatici o alla frammentazione dell’habitat perché è probabile che tollerino le mutevoli condizioni ambientali. Sono anche molto dominanti all’interno delle comunità microbiche “, ha affermato.
Al contrario, il team ha scoperto che i microbi specializzati possono essere molto suscettibili ai cambiamenti ambientali. Anche i microbi classificati come specialisti sembrano essere importanti “organizzatori di comunità” a causa della loro elevata funzionalità all’interno del mondo microbico. Ad esempio, il team di ricerca ha scoperto che è più probabile che i microbi specializzati siano quelli che possono promuovere la crescita delle piante, disintossicare il suolo, digerire i carboni complessi nel suolo e aggiungere nutrienti al suolo.
“Questo è molto preoccupante perché ciò che abbiamo anche appreso nello studio è che gli specialisti microbici sono altamente collegati all’interno della rete microbica e possono essere considerati specie chiave di volta per mantenere e guidare la diversità e la funzione del microbioma”, ha affermato Afkhami. «In questo studio, possiamo iniziare a comprendere, in un senso più ampio della comunità del microbioma, alcune delle loro funzioni biologiche, i loro ruoli nella comunità microbica e come risponderanno ai cambiamenti globali del pianeta».
Nel campo scientifico dell’ecologia, i ricercatori tentano spesso di classificare gli organismi sul nostro pianeta in due gruppi: specialisti e generalisti. Gli specialisti sono più limitati o limitati a requisiti specializzati per la sopravvivenza, mentre i generalisti possono prosperare in un’ampia gamma di condizioni ambientali e habitat. L’orso panda, ad esempio, mangia solo bambù nel suo habitat naturale. Non solo la loro area geografica è limitata, ma lo è anche la loro dieta; se la pianta di bambù si estingue, anche gli orsi panda potrebbero estinguersi.
Ma che dire del mondo microscopico nascosto che esiste ovunque sulla Terra, dall’intestino umano alla terra sotto i nostri piedi? A quale categoria appartengono?
Per trovare la risposta, un gruppo di studenti laureati e post-dottorato nel laboratorio di biologia della professoressa associata Michelle Afkhami presso il College of Arts and Sciences dell’Università di Miami ha studiato le sequenze di DNA dei procarioti, un gruppo di microbi che includono tutti i batteri e gli archei. I risultati sono in un recente studio intitolato “La specializzazione multidimensionale e la generalizzazione sono pervasive in suolo procarioti”, ora disponibile sulla rivista Nature Ecology & Evolution.
“L’idea alla base del progetto era scoprire se questi microbi possono esistere all’interno di una gamma ristretta o ampia di condizioni lungo molte diverse dimensioni ambientali”, ha detto Damian Hernandez, ex studente laureato nel laboratorio di Afkhami che ora è un postdoc che si prepara per una biologia associazione con la Nazionale Scienza Fondazione. “In particolare, volevamo sapere se i microbi sono in genere specialisti multidimensionali, generalisti multidimensionali o utilizzano strategie diverse su diverse dimensioni ambientali e quale effetto potrebbe avere sui loro ruoli all’interno delle comunità.
“Le dimensioni ambientali che abbiamo utilizzato per determinare se i microbi sono generalisti o specialisti si basavano su molteplici condizioni ambientali nel suolo in cui vivono, ad esempio lettiera, temperatura, acqua e sostanze nutritive”, ha aggiunto.
In uno sforzo collaborativo durato due anni, il team di studenti ha analizzato più di 200 campioni di suolo raccolti dal National Ecological Observatory Network da siti negli Stati Uniti. Degli oltre 1.200 procarioti esaminati, Hernandez e il team hanno trovato qualcosa di abbastanza sorprendente. Hanno scoperto che la maggioranza (90%) dei microbi erano generalisti multidimensionali o specialisti multidimensionali.
In sostanza, se un microbo era un generalista su un asse ambientale, era quasi sempre un generalista su tutti gli altri assi; e se era uno specialista su un asse ambientale, si specializzava su tutti gli assi. Oltre a fornire importanti informazioni su come sono strutturate le comunità microbiche, questa scoperta fornisce alcune delle prime prove della specializzazione e generalizzazione multidimensionale in qualsiasi tipo di organismo.
“Abbiamo scoperto che i microbi possono essere molto limitati su dove possono esistere”, ha detto Hernandez, che è il primo autore dello studio. “I microbi generalisti sono molto flessibili e possono resistere a una gamma più ampia di condizioni. Ma i microbi specializzati sono sensibili a molte condizioni ambientali diverse perché sono limitati su più assi ambientali e quindi qualsiasi cambiamento nell’ambiente può ostacolare la loro sopravvivenza.
“Ipoteticamente, se un ecosistema è strutturato da microbi che sono specialisti, è più probabile che quegli ecosistemi siano sensibili ai cambiamenti ambientali”, ha affermato.
Afkhami conferma che i risultati presentano un argomento interessante su come i microbi possono sopravvivere in un clima che cambia.
“Come abbiamo appreso dallo studio, i microbi generalisti possono vivere in un’ampia gamma di habitat, e questo può significare che quei microbi possono essere resistenti ai cambiamenti climatici o alla frammentazione dell’habitat perché è probabile che tollerino le mutevoli condizioni ambientali. Sono anche molto dominanti all’interno delle comunità microbiche “, ha affermato.
Al contrario, il team ha scoperto che i microbi specializzati possono essere molto suscettibili ai cambiamenti ambientali. Anche i microbi classificati come specialisti sembrano essere importanti “organizzatori di comunità” a causa della loro elevata funzionalità all’interno del mondo microbico. Ad esempio, il team di ricerca ha scoperto che è più probabile che i microbi specializzati siano quelli che possono promuovere la crescita delle piante, disintossicare il suolo, digerire i carboni complessi nel suolo e aggiungere nutrienti al suolo.
“Questo è molto preoccupante perché ciò che abbiamo anche appreso nello studio è che gli specialisti microbici sono altamente collegati all’interno della rete microbica e possono essere considerati specie chiave di volta per mantenere e guidare la diversità e la funzione del microbioma”, ha affermato Afkhami. «In questo studio, possiamo iniziare a comprendere, in un senso più ampio della comunità del microbioma, alcune delle loro funzioni biologiche, i loro ruoli nella comunità microbica e come risponderanno ai cambiamenti globali del pianeta».
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