Une étude révèle le potentiel génomique des populations microbiennes actives du sol dans des conditions hivernales simulées

Les scientifiques estiment que les tourbières du nord contiennent un tiers du carbone du sol de la Terre. Cela en fait des écosystèmes importants pour le stockage du carbone, qui maintient le dioxyde de carbone hors de l’atmosphère et contrôle le changement climatique. Dans les tourbières du nord, les pertes de carbone du sol pendant l’hiver peuvent dépasser le stockage de carbone pendant la saison de croissance chaude. Cela est principalement dû à l’activité des microbes, en particulier des bactéries, qui décomposent la matière organique du sol. Les virus peuvent tuer ou ralentir d’autres microbes. Cela peut réduire la quantité de microbes de carbone libérés du sol.

Cependant, les scientifiques ne savent pas si les virus sont actifs en hiver lorsque les sols des tourbières sont en dessous de zéro et ne contiennent pas d’oxygène. Pour mieux comprendre comment les microbes interagissent dans les sols des tourbières pendant les mois d’hiver, dans une étude publiée dans Microbiote, les chercheurs ont incubé des sols de tourbe arctique dans des conditions hivernales. Ils ont ensuite analysé les microbes et leur activité dans le sol pour comprendre comment les microbes libéraient du dioxyde de carbone à partir de ces échantillons de sol.

Les tourbières du Nord changent rapidement en raison du changement climatique. Le réchauffement pourrait les faire passer d’un puits de carbone à une source de carbone, apportant du dioxyde de carbone à l’atmosphère terrestre et aidant à réchauffer le climat. Cette étude a révélé que les sols arctiques dans des conditions hivernales contiennent une petite proportion de bactéries actives, mais une grande proportion de virus actifs. L’interaction entre ces bactéries et virus peut aider à contrôler la perte de carbone des sols tourbeux en hiver. Ces informations aideront les chercheurs à prédire la libération future de carbone des sols arctiques.

Les chercheurs estiment que les pertes de carbone hivernales dans les écosystèmes nordiques sont supérieures à la quantité de carbone absorbée pendant la saison de croissance moyenne et sont principalement dues aux décomposeurs microbiens. Les virus modulent le cycle du carbone microbien via la mortalité induite et les contrôles métaboliques, mais les chercheurs ne savent pas si les virus sont actifs dans des conditions hivernales (températures anoxiques et sous le point de congélation).

Cette étude a utilisé la métagénomique ciblée par sondage des isotopes stables (SIP) pour révéler le potentiel génomique des populations microbiennes actives du sol dans des conditions hivernales simulées, en mettant l’accent sur les virus et la dynamique virus-hôte. Des sols de tourbe arctique ont été incubés dans des conditions anoxiques inférieures au point de congélation avec de l’eau enrichie en oxygène 18 ou de l’eau d’abondance naturelle pendant 184 et 370 jours. Les chercheurs ont séquencé 23 métagénomes SIP et identifié 46 populations bactériennes (couvrant 9 embranchements) et 243 populations virales qui absorbaient activement l’oxygène-18 dans le sol et respiraient du dioxyde de carbone tout au long de l’incubation.

Les populations bactériennes actives ne représentaient qu’une petite partie de la communauté microbienne détectée et étaient capables de fermentation et de dégradation de la matière organique. En revanche, les populations virales actives représentaient une grande partie de la communauté virale détectée et un tiers étaient liées à des populations bactériennes actives. Avant ces travaux, les activités virales n’avaient jamais été confirmées dans des conditions inférieures au point de congélation dans le sol. Il y avait une différence marquée dans l’identité et la fonction de la communauté bactérienne et virale active par rapport à la communauté non étiquetée qui aurait été négligée avec une analyse métagénomique standard non ciblée. Il est essentiel de comprendre l’identité, la capacité fonctionnelle et les activités des bactéries et des virus qui provoquent le renouvellement du carbone dans les sols pendant l’hiver afin de mieux prévoir leurs implications biogéochimiques.