Un equipo de investigación del Instituto de Ecología Aplicada (IAE) de la Academia China de Ciencias ha esclarecido la estructura y la función de los consorcios microbianos sintéticos, aportando nuevos conocimientos para la biorremediación de la contaminación compleja del suelo. Sus resultados se publican en Environmental Technology & Innovation .
por Zhang Nannan, Academia China de Ciencias
Los consorcios microbianos sintéticos, que son grupos de microbios diseñados para trabajar juntos, ofrecen ventajas distintivas sobre las cepas microbianas individuales, como redundancia funcional, mayor estabilidad y mayor resistencia al estrés ambiental. Estas propiedades hacen que los consorcios sean particularmente prometedores para la biorremediación de suelos contaminados por múltiples contaminantes.
Sin embargo, la dinámica estructural, el ensamblaje funcional y los mecanismos de interacción de estos consorcios en diferentes condiciones de sustrato siguen siendo poco conocidos. En particular, no se han dilucidado completamente las funciones específicas de los taxones microbianos raros, en comparación con los dominantes, en el mantenimiento de la estabilidad del sistema y la diversidad funcional. Esta brecha de conocimiento impide el diseño racional de consorcios microbianos sintéticos eficientes para la remediación de precisión de tierras agrícolas.
Para abordar este desafío, el equipo de investigación del Dr. Xu Mingkai en el IAE ha estado realizando investigaciones a largo plazo sobre microbiomas sintéticos para gestionar la contaminación de fuentes difusas. En su último estudio, el equipo informó la construcción de un consorcio sintético, denominado L1, capaz de degradar herbicidas de sulfonilurea de amplio espectro. Los herbicidas de sulfonilurea son un tipo de herbicida ampliamente utilizado. Este avance ofrece una solución eficaz para la remediación de suelos con contaminación compleja por herbicidas.
Los investigadores revelaron los mecanismos de ensamblaje de la comunidad de L1 en respuesta a diferentes sustratos herbicidas, con especial atención a las interacciones dinámicas entre taxones microbianos dominantes y raros. Descubrieron que L1 podía degradar eficazmente cinco herbicidas de sulfonilurea comunes (incluidos clorsulfurón, bensulfurón, metsulfurón, pirazosulfurón y tifensulfurón), lo que demuestra su capacidad de degradación estable y de amplio espectro.
Identificaron géneros como Methyloversatilis, Pseudoxanthomonas y Chitinophaga como impulsores fundamentales de la degradación. Descubrieron que los taxones raros desempeñan un papel vital en el mantenimiento de la estabilidad de la red microbiana, lo que revela además que, bajo ciertas condiciones del sustrato, los grupos dominantes y raros podrían incluso intercambiar funciones, lo que cuestiona la idea tradicional de que solo los taxones dominantes impulsan el funcionamiento de la comunidad.
Análisis posteriores revelaron que enzimas clave, como las glutatión transferasas y las ureasas, contribuyen de forma diferente según el sustrato, lo que ilustra la coexistencia de la redundancia funcional (donde más de un tipo de microbio puede cumplir la misma función) y la adaptabilidad del sustrato. Además, se observó que las interacciones positivas predominaban dentro del consorcio, y que la complejidad e intensidad de estas interacciones aumentaban con la diversidad del sustrato .
Estos hallazgos amplían nuestra comprensión de cómo los consorcios de amplio espectro que degradan herbicidas desempeñan sus funciones ecológicas y resaltan la interacción crucial entre taxones raros y dominantes para mantener la estabilidad de la comunidad y la diversidad funcional. Estos conocimientos proporcionan un nuevo marco teórico y una vía técnica para el diseño y la aplicación racionales de consorcios microbianos sintéticos en la remediación de suelos agrícolas.
Más información: Xiang Li et al., Estructura taxonómica y ensamblaje funcional del consorcio microbiano de amplio espectro L1 que degrada herbicidas de sulfonilureas bajo diferentes sustratos herbicidas, Environmental Technology & Innovation (2025). DOI: 10.1016/j.eti.2025.104446
