Ecología de comunidades bacterianas en barros activados que degradan nonilfenol polietoxilado

• Autores: Lozada, Mariana
• Año de publicación: 2005
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Erijman, Leonardo
• Materia: NONILFENOL POLIETOXILADO; BARROS ACTIVADOS; COMUNIDADES BACTERIANAS; BIODEGRADACION; TECNICAS INDEPENDIENTES DEL CULTIVO; SUCESION; NONYLPHENOL POLYETHOXYLATE; ACTIVATED SLUDGE; BACTERIAL COMMUNITIES; BIODEGRADATION; MOLECULAR CULTURE INDEPENDENT; SUCCESSION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El nonilfenol polietoxilado (NPEO10) es un detergente no iónico muy utilizado en procesos industriales. Sus productos de degradación primaria son tóxicos y estrogénicos, y se encuentran tanto en el barro activado de las plantas de tratamiento como en los efluentes tratados, liberándose al medio ambiente con los consecuentes riesgos para la vida acuática y el ecosistema. En este trabajo se estudiaron las características microbiológicas y ecológicas de las comunidades bacterianas asociadas a la biodegradación del NPEO10 en barros activados, mediante la utilización de bioreactores a escala de laboratorio. Se construyeron 4 reactores réplica alimentados con efluente sintético, 2 de los cuales fueron adicionados con NPEO10. Los reactores fueron operados de forma estable durante un período de más de 21 meses. Por métodos moleculares independientes de cultivo (amplificación de genes ribosomales, electroforesis en geles de gradiente desnaturalizante, clonado de secuencias específicas, hibridación en membrana e hibridación in situ fluorescente) se estudiaron las comunidades bacterianas de los reactores. Mientras que los controles resultaron altamente variables y dinámicos en sus comunidades bacterianas, las comunidades de los reactores alimentados con NPEO10 resultaron más reproducibles. La presencia del detergente seleccionó microorganismos dominantes, persistentes y distintivos. Estas poblaciones presentaron indicios de estrategias de especialización típicas de especies de sucesión avanzada. Los microorganismos seleccionados por la presencia del NPEO10 en estas comunidades fueron caracterizados filogenéticamente y cuantificados in situ. Resultaron pertenecer a los phyla Acidobacteria y Proteobacteria (clases Alfa, Beta y Gammaproteobacteria), sin similitud alguna con los microorganismos aislados hasta el momento en cultivo tradicional con NPEO10 como única fuente de carbono. En los sistemas de barros activados estudiados, estas poblaciones constituyeron más de un 50% de las células totales de las comunidades de los 2 reactores réplica alimentados con NPEO10, con mínimas diferencias en sus abundancias relativas, lo cual confirma la hipótesis de que poseen ventajas adaptativas específicas bajo la presión de selección que constituye el NPEO10 en el medio de alimentación, y las posiciona como candidatas para futuros estudios que apunten a identificar los responsables de la biodegradación de este detergente en barros activados.
Nonylphenol polyethoxylate (NPEO10) is a nonionic surfactant widely used in industrial processes. Its biodegradation occurs mainly in wastewater treatment plants. Its primary degradation products have toxic and estrogenic properties, are found in activated sludge and treated effluents, and are liberated into the environment with the associated risks to aquatic life and the ecosystem. In this work we have studied microbiological and ecological aspects of bacterial communities associated to NPEO10 degradation in activated sludge. We have used laboratory scale reactors, operated in a semi-continuous mode. Four replicate reactors were built, 2 of them receiving NPEO10 additionally in their feeding medium. The reactors were stably operated for a period of more than 21 months. We have used molecular culture independent methods including ribosomal genes amplification, denaturing gradient gel electrophoresis, cloning of specific sequences, ribosomal RNA membrane hybridization and fluorescent in situ hybridization, to study the structuring process of the bacterial communities under different feeding regimes in these reactors. A succession process driven by NPEO10 presence in the feeding medium was found in these communities. This process tended to select distinct, dominant and persistent bacterial populations, highly replicated in both NPEO10 amended reactors. Control reactors were highly variable and did not show a clear temporal pattern in their bacterial community structure. These populations showed characteristics which are associated to specialization strategies typical of late succession stages in the ecosystem. The microorganisms selected by long term NPEO10 exposure were identified and quantified in situ. They were found to belong to various phylogenetic groups, and showed no relation with organisms previously found in culture dependent approaches with NPEO10 as a sole carbon source. In both NPEO10 amended reactors, these populations accounted for more than 50% of all cells, showing minimal differences in their relative abundances in both replicates. This finding confirms the hypothesis that these populations are specifically adapted to the environment developed under the selective pressure imposed by NPEO10 in the feeding medium, and places them as candidates for future studies aiming to identify the microorganisms responsible of NPEO10 degradation in activated sludge.
Fil: Lozada, Mariana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.