De grond onder onze voeten is niet zo biologisch divers als wetenschappers eerder dachten, volgens een onderzoeksteam dat een bodemmicrobiële ecoloog van Virginia Tech omvat.

Overgebleven DNA van dode organismen - bekend als "relikwie-DNA" - heeft historisch gezien een sleutelrol gespeeld in schattingen, waardoor wetenschappers de microbiële diversiteit met maar liefst 55 procent overschatten. Het begrijpen van microbiële diversiteit in de bodem is cruciaal om te begrijpen hoe omgevingsprocessen zoals atmosferische stikstoffixatie en klimaatverandering plaatsvinden.

Maar een team met Michael Strickland, een assistent-professor biologische wetenschappen aan het College of Science, gebruikte een high-throughput sequencing-techniek om de exacte samenstelling van 31 bodemmonsters uit verschillende klimaten en ecosystemen te bepalen.

De resultaten zijn gepubliceerd in Natuur Microbiologie deze week.

"Toen we ons realiseerden dat onze cijfers niet klopten, we wisten dat we een manier moesten vinden om nauwkeuriger te kijken hoeveel soorten er werkelijk zijn, " zei Strickland, die ook verbonden is aan het Global Change Center van de universiteit en het Fralin Life Science Institute.

Informatie over populaties microben in de bodem is belangrijk omdat deze organismen een cruciale rol spelen in het terrestrische ecosysteem en ze helpen de bodemvruchtbaarheid in stand te houden.

Maar het koppelen van de activiteiten van microben aan bodemprocessen is moeilijk. Wetenschappers moeten levende microben meten - een uitdagende taak omdat DNA van dode microben jarenlang in de bodem kan blijven bestaan, de analyse van microbiële diversiteit verduistert.

"Dit onderzoek suggereert dat een aanzienlijk deel van de micro-organismen die in de bodem zijn gedetecteerd met behulp van op DNA gebaseerde technieken niet langer leven, " zei Ember Morrissey, een assistent-professor plant- en bodemwetenschappen aan de West Virginia University die niet betrokken was bij het onderzoeksproject. "Als gevolg daarvan moeten we mogelijk hulpmiddelen gebruiken die het genetische materiaal van levende cellen onderscheiden van het relikwie-DNA van dode microben om de invloed van microbiële 'soorten' op belangrijke ecosysteemprocessen te begrijpen."

Paul Carini, een microbiële ecofysioloog aan de Universiteit van Colorado Boulder en eerste auteur van het artikel, gebruikte PMA, een fotoreactieve kleurstof die bindt aan relikwie-DNA maar niet goed hecht aan levende cellen, levensvatbare cellen te onderscheiden van DNA-resten in de bodem.

"Door in onze analyses rekening te houden met relikwie-DNA, kunnen we de belangrijke eb en vloed van het bodemmicrobioom begrijpen en kunnen we beter begrijpen hoe microben helpen de bodemvruchtbaarheid te reguleren en de aarde bewoonbaar te maken in het licht van een veranderend klimaat. ' zei Carini.

Hoewel microbiële gemeenschappen in de bodem minder divers bleken te zijn dan eerder werd aangenomen, ze zijn nog steeds behoorlijk divers, volgens Strickland. In een gram aarde, duizenden soorten microben leven, waardoor Strickland de bodem beschouwt als 'het regenwoud van de arme man'.