Les bactéries du sol aident à réguler le cycle du carbone et des nutriments sur Terre. Au fil du temps, ces bactéries ont développé des stratégies qui déterminent où elles vivent, ce qu’elles font et comment elles réagissent à un environnement changeant. Cependant, les microbiologistes ne comprennent pas pleinement le lien entre les gènes des bactéries et leurs stratégies vitales.
En analysant de vastes ensembles de données de séquençage d’ADN provenant du monde entier, les chercheurs ont découvert une nouvelle façon de catégoriser les stratégies de vie dominantes des bactéries du sol en fonction de leurs gènes. Cette technique a permis aux chercheurs de relier différentes stratégies de vie à des conditions climatiques et pédologiques spécifiques. Leur papier est publié dans la revue Microbiologie naturelle.
Les bactéries du sol sont essentielles à la santé de la planète, mais elles sont difficiles à étudier car elles sont très diverses et invisibles à l’œil humain. Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé des données de séquences génétiques largement disponibles pour classer les bactéries du sol en fonction de leurs stratégies de vie. Cela permet aux chercheurs de prédire plus facilement comment les sols pourraient réagir au changement climatique ou de concevoir des microbes dotés de stratégies de vie souhaitables. Cette recherche contribue également à résoudre le problème de longue date en biologie de la connexion des séquences génétiques au métabolisme des bactéries et d’autres formes de vie.
L’équipe de recherche a catégorisé les stratégies de cycle biologique des bactéries du sol à l’aide de traits biologiques dérivés de données de séquençage métagénomique. Ensuite, les chercheurs ont utilisé une technique mathématique pour regrouper les traits en stratégies d’histoire de vie. Trois stratégies principales ont émergé, basées sur différents traits génétiques.
Certaines bactéries affichent une stratégie minimaliste, avec de petits génomes qui soutiennent le métabolisme de base et la croissance. D’autres bactéries ont des génomes plus grands, leur permettant d’étendre leurs capacités métaboliques. Les bactéries dotées d’un génome plus grand peuvent réagir plus efficacement que les bactéries dotées d’un petit génome aux conditions environnementales changeantes et peuvent recycler plus efficacement les nutriments.
La stratégie la plus avantageuse dans un endroit donné dépendait de variables telles que le pH du sol, la disponibilité de l’azote, les précipitations annuelles et la saisonnalité. Les bactéries minimalistes dotées de petits génomes étaient favorisées dans les sols au pH équilibré, exposés à la sécheresse et aux fortes variations saisonnières, une stratégie que les chercheurs ont associée à la tolérance au stress.
Dans des conditions sèches, variables et plus acides, la stratégie privilégiée était un métabolisme élargi permettant une réponse rapide aux changements environnementaux. Ces bactéries ressemblaient à des plantes adventices qui se développaient rapidement après des perturbations comme une sécheresse ou un incendie. La troisième stratégie majeure – avec un métabolisme accru pour le cycle des éléments nutritifs – était prédominante parmi les bactéries vivant dans des sols constamment humides et acides. Ces bactéries sont analogues aux plantes qui surpassent leurs voisines en les dépassant.
Plus d’information:
Gabin Piton et al, Stratégies d’histoire de vie des communautés bactériennes du sol dans les biomes terrestres mondiaux, Microbiologie naturelle (2023). DOI : 10.1038/s41564-023-01465-0