Role of horizontal gene transfer and cooperation in rhizosphere microbiome assembly

Resumo

Os micróbios empregam diversos mecanismos, incluindo sinalização química (por exemplo, moléculas de quorum sensing) e processos genéticos como a transferência horizontal de genes (THG), para estabelecer interações. A THG, em particular, desempenha papel central por facilitar a geração de diversidade metabólica, influenciando direta ou indiretamente as interações e o funcionamento dos microrganismos em seu habitat. Neste estudo, investigam-se as correlações entre o aumento da diversidade metabólica por meio da THG e o comportamento cooperativo na rizosfera. Apesar das possíveis desvantagens do comportamento cooperativo, que o tornam suscetível à exploração por trapaceiros segundo a teoria evolutiva, a THG surge como fator atenuante. Ela funciona como uma ferramenta valiosa e adaptativa para a sobrevivência em ambientes competitivos, notadamente a rizosfera. Ao iniciar uma discussão abrangente sobre esses processos combinados, espera-se alcançar uma compreensão aprofundada do microbioma da rizosfera, contribuindo, em última instância, para o manejo da microbiologia do solo e o aproveitamento desse nicho ecológico.

Abstract

Microbes employ a variety of mechanisms, encompassing chemical signaling (e.g., quorum-sensing molecules) and genetic processes like horizontal gene transfer (HGT), to engage in interactions. HGT, in particular, holds a pivotal role as it facilitates the generation of metabolic diversity, thus directly or indirectly influencing microorganisms’ interactions and functioning within their habitat. In this study, we investigate the correlations between enhanced metabolic diversity through HGT and cooperative behavior in the rhizosphere. Despite the potential drawbacks of cooperative behavior, which renders it susceptible to exploitation by cheaters based on evolutionary theory, HGT emerges as a mitigating factor. It serves as a valuable and adaptive tool for survival in competitive environments, notably the rhizosphere. By initiating a comprehensive discussion on these processes combined, we anticipate achieving a profound understanding of the rhizosphere microbiome, ultimately enhancing soil microbiology management and the exploitation of this ecological niche.