Dos parcelas con el mismo pH, la misma materia orgánica y el mismo fósforo asimilable pueden rendir distinto campaña tras campaña. La analítica química contesta bien a qué hay en el suelo. La pregunta que suele decidir el resultado es otra: quién lo mueve.
Qué es un gremio funcional
Un gremio funcional agrupa a los organismos que explotan el mismo recurso de la misma manera, con independencia de su parentesco. El término no viene de la microbiología: lo acuñó Root (1967) estudiando aves insectívoras, para describir a las especies que ocupan el mismo papel en el ecosistema aunque estén lejos en el árbol filogenético.
Aplicado al suelo, resuelve un problema muy concreto del análisis de microbioma: la lista de especies varía enormemente entre parcelas sanas y productivas, pero el reparto por funciones es bastante más estable. Los fijadores de nitrógeno de dos fincas vecinas pueden no compartir ni un género, y las dos tener nitrógeno disponible.
Louca y colaboradores (2018) describieron esto como una propiedad emergente de los sistemas microbianos abiertos: muchos microorganismos taxonómicamente distintos realizan la misma función energética, y los taxones que la realizan pueden cambiar en el espacio y en el tiempo con poco efecto sobre la función. Es decir, la identidad de quien hace el trabajo importa menos de lo que sugiere una tabla de abundancias.
En un informe de suelo, los gremios que mueven decisiones agronómicas son unos pocos: fijadores de nitrógeno, nitrificantes, desnitrificantes, solubilizadores de fósforo, productores de sideróforos, degradadores de celulosa y lignina, productores de fitohormonas y antagonistas de patógenos.
Redundancia: por qué perder una especie no siempre importa
Cuando muchas especies no emparentadas cubren una misma función, perder una no cambia el resultado: es la redundancia funcional. Es la razón por la que un suelo aguanta una sequía, un laboreo o una aplicación de fungicida sin que la mineralización se detenga. Allison y Martiny (2008) revisaron precisamente esto: resistencia, resiliencia y redundancia son tres propiedades distintas, y una comunidad puede cambiar de composición sin cambiar de comportamiento.
Esa redundancia no está repartida por igual. Hay gremios con mucha gente dentro —degradadores de celulosa, productores de ácidos orgánicos— y gremios con muy poca. Y donde hay poca, el suelo es frágil en ese tramo concreto aunque su diversidad total sea alta. Un índice de diversidad alfa elevado no garantiza que todos los puestos estén cubiertos; dice que hay mucha gente, no que haya alguien en cada puesto.
Dónde es frágil un suelo
El experimento más claro al respecto lo publicaron Philippot y colaboradores (2013). Diluyeron la comunidad microbiana de un suelo para reducir su diversidad de forma controlada y midieron después la desnitrificación. Una dilución de cinco órdenes de magnitud dejó la riqueza estimada un 75 % por debajo del suelo de partida, y la desnitrificación potencial cayó hasta cuatro o cinco veces.
Hay un segundo resultado en ese trabajo que interesa más al agrónomo que al ecólogo: al añadir restos de trigo, las diferencias entre los niveles de diversidad se ampliaron. Con el suelo en reposo, la comunidad empobrecida casi daba la talla; con sustrato que procesar, no. Los autores concluyen que la redundancia funcional de los suelos se ha dado por supuesta con demasiada facilidad.
La traducción a campo es directa: el momento en que un suelo biológicamente pobre enseña su carencia no es el de menos actividad, sino el de más demanda —tras incorporar rastrojo, tras una enmienda orgánica, en plena absorción del cultivo—. Es también, por tanto, el mejor momento para muestrear si lo que se quiere es detectar un cuello de botella.
En la misma dirección apuntan dos trabajos de escala distinta. Wagg y colaboradores (2019) manipularon el microbioma de microcosmos experimentales de pradera y encontraron que la diversidad y la complejidad de la red de interacciones influían positivamente en varias funciones a la vez; los microcosmos con redes más simples eran los que peor funcionaban. Delgado-Baquerizo y colaboradores (2016) observaron la misma relación en 257 emplazamientos —78 zonas áridas repartidas por el mundo y 179 localizaciones en Escocia—, y se mantenía después de descontar el clima, los factores abióticos del suelo y la posición geográfica. Este segundo es un estudio observacional: describe una asociación robusta, no una causa.
Especies clave: cuando el puesto lo ocupa uno solo
El caso extremo de un gremio sin redundancia es el de la especie clave. Banerjee y colaboradores (2018) revisaron más de doscientos taxones clave descritos en suelo, planta, mar y microbiota humana, y el rasgo que los define es que determinan la composición y el funcionamiento de la comunidad con independencia de su abundancia. Un organismo que aparece al 0,1 % puede estar sosteniendo una función entera.
Esto desmonta el reflejo de leer un informe de arriba abajo por abundancia relativa. Los taxones del encabezado de la tabla suelen ser generalistas abundantes y redundantes, los que menos información aportan. La información está más abajo: en si aparece o no alguien capaz de abrir el primer eslabón de una cadena, o de retirar un intermediario.
Qué añade esto a tu analítica de siempre
La analítica física y química sigue siendo imprescindible y no se sustituye con nada de lo anterior. Lo que añade la lectura por gremios es el porqué de las dos parcelas que no se comportan igual teniendo la misma hoja de resultados. En la práctica, cambia tres decisiones:
Abonado. Un suelo con el gremio nitrificante muy representado y poca capacidad desnitrificante gestiona el nitrógeno de otra manera que uno con el reparto invertido. La misma unidad fertilizante no acaba en el mismo sitio.
Elección de bioinsumo. Inocular una función que ya está cubierta por media docena de residentes rara vez se nota. Inocularla donde el puesto está vacío es otra cosa. El informe dice cuál de los dos escenarios tienes antes de comprar el producto.
Manejo de restos y enmiendas. Si el gremio que abre la celulosa está corto, incorporar mucho rastrojo de golpe inmoviliza nitrógeno en vez de liberarlo. Conviene repartir el aporte o acompañarlo, y comprobarlo en la campaña siguiente.
Conviene además no confundir dos cosas. Una capacidad documentada es una función descrita en la literatura para un organismo, con su referencia. Un flujo es cuánta de esa reacción está ocurriendo hoy en tu parcela. Un análisis de composición describe lo primero; no mide lo segundo. Para medir actividad hace falta otra capa —qPCR de genes marcadores o transcriptómica—, y conviene saberlo antes de encargar el estudio y no al leer el informe.
Qué hacemos en AIMA Agro
Nuestros informes de microbioma no se quedan en la tabla de abundancias. Agrupamos los microorganismos detectados en los biomarcadores agronómicos que sostienen una decisión —nitrógeno, fósforo, potasio, bacterias promotoras del crecimiento, sideróforos, fitohormonas— y añadimos la inferencia funcional con PICRUSt2, la diversidad alfa y beta, el análisis diferencial y el panel de fitopatógenos. Son 49 biomarcadores en el microbioma completo y 42 en el bacterioma.
La comparativa entre parcelas es la herramienta que convierte todo esto en algo accionable: un testigo y un tratado, o la misma parcela antes y después, leídos gremio a gremio. Y AIMA Vita, el asistente de la plataforma, responde sobre tus propios resultados, incluida la integración con la analítica química y el foliar si nos adjuntas esos informes.
Si quieres ver cómo queda esto en una parcela concreta, el servicio de análisis de microbioma para cultivos recoge las técnicas disponibles, y nuestro equipo diseña el ensayo y el protocolo de muestreo según el objetivo. Los estudios en los que nos apoyamos están resumidos en Ciencia.
Referencias
Philippot, L., Spor, A., Hénault, C., Bru, D., Bizouard, F., Jones, C. M., Sarr, A., & Maron, P.-A. (2013). Loss in microbial diversity affects nitrogen cycling in soil. The ISME Journal, 7(8), 1609–1619. DOI: 10.1038/ismej.2013.34
Louca, S., Polz, M. F., Mazel, F., Albright, M. B. N., Huber, J. A., O'Connor, M. I., Ackermann, M., Hahn, A. S., Srivastava, D. S., Crowe, S. A., Doebeli, M., & Parfrey, L. W. (2018). Function and functional redundancy in microbial systems. Nature Ecology & Evolution, 2(6), 936–943. DOI: 10.1038/s41559-018-0519-1
Wagg, C., Schlaeppi, K., Banerjee, S., Kuramae, E. E., & van der Heijden, M. G. A. (2019). Fungal-bacterial diversity and microbiome complexity predict ecosystem functioning. Nature Communications, 10, 4841. DOI: 10.1038/s41467-019-12798-y
Delgado-Baquerizo, M., Maestre, F. T., Reich, P. B., Jeffries, T. C., Gaitan, J. J., Encinar, D., Berdugo, M., Campbell, C. D., & Singh, B. K. (2016). Microbial diversity drives multifunctionality in terrestrial ecosystems. Nature Communications, 7, 10541. DOI: 10.1038/ncomms10541
Banerjee, S., Schlaeppi, K., & van der Heijden, M. G. A. (2018). Keystone taxa as drivers of microbiome structure and functioning. Nature Reviews Microbiology, 16(9), 567–576. DOI: 10.1038/s41579-018-0024-1
Allison, S. D., & Martiny, J. B. H. (2008). Resistance, resilience, and redundancy in microbial communities. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(supl. 1), 11512–11519. DOI: 10.1073/pnas.0801925105
Root, R. B. (1967). The niche exploitation pattern of the blue-gray gnatcatcher. Ecological Monographs, 37(4), 317–350. DOI: 10.2307/1942327