Resultados. La resiliencia es un concepto importante hoy en día, en todo, desde las comunidades humanas que restauran el orden después de los desastres naturales hasta las comunidades microbianas que se recuperan de un derrame químico. Sin embargo, no hay acuerdo sobre cómo definir y medir la resiliencia. Un organismo científico identificó 47 definiciones de resiliencia utilizadas en diversos ámbitos, como la ingeniería, la ecología, la sociología, la economía y la psicología. Sin embargo, comprender la capacidad de recuperación de las comunidades microbianas es un componente fundamental para diseñarlas con vistas a las biotecnologías o para predecir cómo responderán a un entorno cambiante. Estas comunidades deben ser capaces de recuperarse rápidamente de un cambio ambiental para que su función sea estable en el tiempo.
Ahora, un grupo de biólogos computacionales y microbiólogos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico ha propuesto una forma de definir la resiliencia en las comunidades microbianas que une a ecólogos e ingenieros. Sus esfuerzos aparecieron recientemente en Frontiers in Microbiology.
«Creemos que la resiliencia en las comunidades microbianas se define mejor como la tasa de recuperación de una función determinada de interés para el investigador», dijo el Dr. Stephen Lindemann, el microbiólogo del PNNL que dirigió el equipo. «Centrarse en las características fundamentales del sistema en respuesta a un cambio específico en el medio ambiente no sólo nos permite comparar la resiliencia de una función entre comunidades, sino que también proporciona una comprensión más profunda de las propiedades de la comunidad. Utilizando esta definición, proponemos que la resiliencia proviene del interior de una comunidad microbiana -independientemente del entorno en el que viva»
Por qué es importante. Pueden ser diminutos, pero los microorganismos superan colectivamente la masa de todas las demás plantas y animales del planeta. Controlan los ciclos del carbono y la energía en el planeta, y los científicos están empezando a apreciar su papel en la formación de la salud y la fisiología humanas. Estas pequeñas maravillas también se estudian como medio potencial para captar energía renovable. Comprender los procesos que rigen la respuesta de las comunidades microbianas a los cambios en su entorno es fundamental para los ecologistas preocupados por predecir los efectos en los ecosistemas del cambio climático o las erupciones volcánicas y para los ingenieros que diseñan comunidades para procesos biotecnológicos estables.
«Para diseñar el mejor sistema, debemos desarrollar métodos racionales para cuantificar la resiliencia de las comunidades microbianas y ser capaces de predecir los puntos de inflexión que se aproximan», dijo Lindemann.
Métodos. En busca de un concepto integrado de resiliencia aplicable a todas las comunidades microbianas, los científicos compararon estudios anteriores sobre resiliencia desde el punto de vista de la ingeniería y la ecología. Constataron que los cambios en el entorno de los microbios podían provocar cambios en la composición o el tamaño de la comunidad, pero mantenían funciones críticas. Comprender cómo responderán estas funciones a los cambios en el entorno es de vital importancia tanto para los ecologistas como para los ingenieros.
¿Qué sigue? Los científicos del PNNL planean identificar los mecanismos fundamentales responsables de la resistencia de las comunidades microbianas, tanto simples como altamente complejas. La comprensión de estos mecanismos hará avanzar significativamente la capacidad de diseñar, predecir el comportamiento y controlar las comunidades microbianas, ya sea en ecosistemas naturales o en sistemas de bioingeniería.
Agradecimientos
Patrocinadores: La Oficina de Ciencia, Investigación Biológica y Ambiental del Departamento de Energía de Estados Unidos, apoyó este trabajo a través del Programa de Ciencia Genómica.
Área de investigación: Ciencia de sistemas biológicos
Instalación de usuario: EMSL
Equipo de investigación: Jim K. Fredrickson, Stephen R. Lindemann, Ryan S. Renslow y Hyun-Seob Song, Pacific Northwest National Laboratory.