Microorganismos y gradientes altitudinales: ¿los microbios siguen los principios de Humboldt?

Frédérique Reverchon1, Daniel Hernández2, Luis Merino2, Leonor Jiménez3, Isabelle Barois3,

Guillermo Angeles3

1 Red de Estudios Moleculares Avanzados, INECOL, Pátzcuaro, México, 2 AMAP, Institut National de la Recherche Agronomique, Montpellier, Francia, 3 Red de Ecología Funcional, INECOL, Xalapa, México

Desde los trabajos pioneros del explorador Alexander von Humboldt, y a 250 años de su natalicio, ha existido una gran curiosidad por entender cómo cambian las comunidades bióticas a lo largo de gradientes altitudinales. Las regiones montañosas siempre han fascinado a la Humanidad, en gran medida por estar protegidas de su influencia por su inaccesibilidad. Las montañas presentan cambios abruptos en el tipo de terreno, vegetación y condiciones climáticas dentro de pequeñas distancias geográficas, lo que se le conoce como “gradiente altitudinal”. El estudio de estos gradientes nos permite responder a varias preguntas claves de la Ecología; por ejemplo, nos puede ayudar a predecir los efectos del cambio climático, ya que los cambios en altitud se relacionan con cambios en la temperatura.

En su “Ensayo sobre la Geografía de Plantas”, Humboldt y su colaborador Aimé Bonpland describieron, por primera vez, los cambios en la vegetación en el volcán más alto de Ecuador, el Chimborazo, cuya altura es de 6268 metros sobre el nivel del mar (m. s. n. m.). Entre sus hallazgos, encontramos que la riqueza en plantas tropicales disminuye con la altitud, debido a la existencia de temperaturas más bajas y a la escasez de nutrimentos en las zonas altas de la montaña (Figura 1).

Casi 200 años más tarde, una pregunta permanece: ¿qué pasa con los microorganismos del suelo a lo largo de gradientes altitudinales? ¿Siguen los patrones descritos por Humboldt y disminuyen cuando la altitud aumenta? ¿O subsiste una alta diversidad microbiana a elevaciones altas? Esta pregunta es de suma importancia debido al papel crucial que juegan los microorganismos en los ciclos de nutrimentos y para el crecimiento de las plantas.

El primer estudio que trató de contestar esta pregunta es reciente y data apenas del 2011 (Fierer et al., 2011). En esta investigación, los autores no detectaron una influencia de la altitud o de la temperatura sobre la diversidad microbiana del suelo. Investigaciones posteriores confirman estos resultados: los microorganismos no siguen los patrones seguidos por las plantas o los animales con los cambios en altitud (Peay et al., 2017) y pareciera que su diversidad depende más bien de las propiedades químicas del suelo. Sin embargo, en el mundo de los microbios nada es seguro, y otro estudio del 2018 (Nottingham et al., 2018) rebatió estos resultados. En un artículo titulado “Los microbios siguen a Humboldt”, Nottingham y colaboradores reportan que la diversidad de bacterias y de hongos en el suelo disminuye con la altitud y la temperatura. Atribuyeron esta discrepancia a un esfuerzo de muestreo mayor y a un rango de altitudes más amplio que los de los gradientes altitudinales previamente estudiados.

Estos resultados controversiales pueden deberse al bajo número de estudios sobre microorganismos y gradientes altitudinales, y muestran que hacen falta más análisis para poder concluir de manera contundente. Si bien el 35% de los estudios parecen indicar que no existe una relación entre la altitud y la diversidad microbiana, existen reportes que muestran que la diversidad microbiana es mayor a altitudes intermedias, o que la diversidad de microorganismos disminuye con la altitud, siguiendo los principios de Humboldt (Figura 2). Esto nos abre otras preguntas, por ejemplo, ¿cómo se comporta la diversidad microbiana en diferentes latitudes del mundo?, o ¿los gradientes altitudinales tienen los mismos efectos sobre los microorganismos en latitudes tropicales y templadas?

En el proyecto franco-mexicano ECOPICS, estamos estudiando los patrones seguidos por los microorganismos a lo largo de dos gradientes altitudinales, en el Pico de Orizaba (Figura 3) y en los Alpes franceses (Figura 4), tratando de descifrar cuáles son los factores más importantes que gobiernan estos patrones de distribución. Con la información generada, esperamos entender un poco más sobre la respuesta de los microorganismos a los cambios de altitud en regiones latitudinales diferentes. Este proyecto integra factores fisicoquímicos del suelo, diversidad de la micro- y meso-fauna edáfica, caracterización de la vegetación y de las condiciones meteorológicas a fin de entender los cambios de las comunidades bióticas en su conjunto a lo largo del gradiente. Nuestra finalidad es poder describir el papel que juegan dichas comunidades en servicios ecosistémicos como por ejemplo el secuestro de carbono.

Imágenes

Fig. 1. “Ensayo sobre la Geografía de Plantas”, por Alexander von Humboldt y Aimé Bonpland.

Fig. 2. Estudios contrastantes sobre diversos gradientes altitudinales y su relación con la diversidad microbiana del suelo.

Fig. 3. Diferentes sitios de muestreo del proyecto ECOPICS a lo largo del Pico de Orizaba.

Fig. 4. Campaña de muestreo del proyecto ECOPICS en los Alpes franceses, junio del 2018.

Referencias

Fierer et al. 2011. Microbes do not follow the elevational diversity patterns of plants and animals. Ecology 92: 797–804.

Nottingham et al. 2018. Microbes follow Humboldt: temperature drives plant and soil microbial diversity patterns from the Amazon to the Andes. Ecology 99: 2455–2466.

Peay et al. 2017. Convergence and contrast in the community structure of Bacteria, Fungi and Archaea along a tropical elevation–climate gradient. FEMS Microbiology Ecology 93: fix045.