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  • Investigadores describen la biodiversidad microbiana generada por la actividad minera

    20 de Febrero 2014

    Investigadores de la Universidad de Oviedo publican el primer estudio metaproteogenómico comparativo de la ecología de diferentes comunidades microbianas dentro de un mismo ecosistema

    Vista al microscopio de algunos de los microorganismos hallados en la mina.

    La inmensa mayoría de los microorganismos de muestras medioambientales no se pueden estudiar en el laboratorio por desconocerse los requerimientos exactos para su propagación y cultivo, lo que hace que muchos de ellos hayan permanecido desconocidos para la ciencia hasta el presente. Sin embargo, el reciente desarrollo de las técnicas moleculares de análisis masivo de los ácidos nucleicos y proteínas de esas poblaciones ha abierto la posibilidad de describir con detalle tanto su diversidad biológica a nivel individual como las redes metabólicas que utilizan esos microorganismos y que les permiten vivir y prosperar en esos ambientes tan selectivos. Uno de los hábitats microbianos más interesantes es el formado por las aguas ácidas (pH ≤ 2), ricas en metales (aluminio, arsénico, plomo y otros), presentes en explotaciones mineras, como las que se han formado en una antigua mina de mercurio (Los Rueldos) localizada en Mieres.

    Además de expandir notablemente el conocimiento de la vida en los ambientes ácidos extremos, los estudios abren aplicaciones biotecnológicas interesantes, en relación con la descontaminación de aguas ricas en metales o para la búsqueda de nuevos compuestos con interés farmacéutico e industrial.

    En un reciente trabajo, coordinado por investigadores del grupo de Tecnología, Biotecnología y Geoquímica Ambiental (BIOGEOAMB) de la Universidad de Oviedo y del Instituto de Catálisis, CSIC, Madrid y publicado en una de las revistas más prestigiosas relacionadas con la ecología microbiana (The ISME Journal, del grupo Nature), se ha mostrado que las condiciones del interior de la mina mencionadas arriba, junto con la ausencia de luz y de oxígeno en zonas más profundas del hábitat, promueven ambientes muy restrictivos para la vida de organismos superiores (animales y plantas), pero albergan una diversidad microbiana (formada por microorganismos de los Dominios Bacterias y Arqueas) superior a la encontrada en otros hábitats similares de nuestro planeta. La acidez del agua se generó una vez abandonada la mina, por la acción oxidativa de las bacterias sobre los compuestos reducidos de azufre y/o hierro, como la pirita, presentes en ese medio, junto con la ausencia de luz y las filtraciones de agua procedentes de la lluvia.

    En el trabajo han colaborado también otros grupos nacionales (la empresa Bio-Iliberis R&D de Granada, la Estación Experimental del Zaidín, CSIC, Granada y el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas, CSIC, Madrid) y de distintos países europeos (Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad del Sur de Dinamarca, Odense, la Facultad  de Ciencias Biológicas, Universidad de Bangor, Gran Bretaña, el Departamento de Biología Sintética y de Sistemas, Universidad de Wageningen, Holanda y la empresa Ribocon GmbH, Bremen, Alemania).
     
    Aplicación de técnicas "OMICAS" de última generación a los estudios medioambientales

    La diversidad encontrada por los investigadores del Instituto de Biotecnología de Asturias (IUBA) se debe a la formación de estructuras protectoras polisacarídicas con consistencia gelatinosa (biopelículas) en el agua estancada donde viven los microorganismos y donde se generan también microambientes con poco oxígeno. Los investigadores aplicaron técnicas genómicas (secuenciación e identificación de los genes del ADN) y proteómicas (análisis, identificación y cuantificación de las proteínas) para identificar las poblaciones de bacterias y arqueas y estudiar su metabolismo, siendo las primeras muestras ambientales sobre las que se aplicó un método de cuantificación absoluta directa de las proteínas aisladas directamente del medio ambiente (proteómica ambiental cuantitativa) y el estudio metaproteo-genómico el primero realizado sobre la ecología de diferentes comunidades microbianas dentro de un mismo ecosistema.

    Para la mayor parte de la diversidad de arqueas encontrada en Los Rueldos no ha sido posible determinar una clasificación taxonómica precisa, debido al carácter novedoso de los tipos detectados. Otro de los aspectos interesantes en el sistema analizado es la detección de arqueas extremadamente pequeñas (~ 200 nm, es decir 0,0002 mm de diámetro) que por su tamaño se sitúan en el límite posible de la vida y que habían sido descritas por primera vez en el año 2006 en otro ambiente ácido (mina Richmond, California). Las secuencias del ADN de estos nano-organismos indican que son distintas a las anteriores, y el análisis detallado de los genomas reconstruidos permitirá inferir el papel de esas enigmáticas células en el ecosistema.

    Posibles aplicaciones biotecnológicas

    La presencia de microorganismos capaces de vivir en presencia de metales nocivos abre la posibilidad de estudiar sus mecanismos de defensa para aplicarlos en métodos de descontaminación biológica (biorremediación) de los ambientes contaminados con esos metales. Se ha comprobado que la matriz polimérica que forma las biopelículas, además de proveer de carbohidratos para el metabolismo bacteriano, tiene una alta capacidad de adsorción de metales mediante intercambio iónico, por lo que constituye un modelo interesante para diseñar materiales útiles para la limpieza de aguas contaminadas. Por otra parte, los nuevos microorganismos son una fuente potencial de compuestos con interés farmacéutico (antibióticos y/o antitumorales) e industrial (por ejemplo, nuevos enzimas).

    Equipo investigador

    • Celia Méndez García
    • Victoria Mesa Salgado
    • José Luis Rodríguez Gallego
    • Ana Isabel Peláez Andrés
    • Jesús Sánchez Martín
    • Luis Manuel Rubio Osuna
    • Iván Lores Ovies

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