Estudio de cultivos bacterianos degradadores de PAH: desde los estudios de diversidad a la microbiómica funcional

• Autores: Nieto, Esteban Emanuel
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Coppotelli, Bibiana Marina
• Materia: Biología; Consorcios microbianos; Bioaumento; interacciones microbianas; DNA-SIP; hidrocarburos policíclicos aromáticos; metaproteómica
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

En el último tiempo ha incrementado el interés en el diseño y la utilización de consorcios degradadores de hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH) como inoculantes, ya que ofrecen ventajas frente a los inoculantes monoespecíficos. La especialización funcional entre los miembros de un consorcio permite la realización de funciones más complejas y la reducción carga metabólica, aumentando la eficiencia de degradación de los contaminantes en comparación a los monocultivos. A su vez, los consorcios basados en interacciones positivas muestran mayor robustez. Sin embargo, en un proceso de bioaumento, los consorcios deben ser capaces de superar las barreras bióticas y abióticas que este nuevo ambiente le ofrece. Las interacciones competitivas con la comunidad nativa, así como la predación pueden limitar la densidad del inoculante. El objetivo de este trabajo de tesis fue el estudio de las interacciones interespecíficas entre los miembros de un consorcio para optimizar el diseño de consorcios microbianos degradadores para aplicación en procesos de bioaumento. A su vez, se estudió el impacto de las interacciones entre distintos inoculantes y la comunidad nativa del suelo y el impacto de las interacciones tróficas en el establecimiento del inoculante. En primer lugar, se diseño un cocultivo conformado por las cepas degradadoras de PAH Sphingobium sp AM y Burkholderia sp Bk. Este cocultivo mostró una eficiencia de degradación de distintos PAH superior a los monocultivos de cada cepa en ensayos a escala de laboratorio. Mediante el empleo de técnicas de biología molecular (RT-qPCR y metaproteómica) se evidencio que ambas cepas participan colaborativamente en la degradación de fenantreno (PAH modelo elegido), donde la cepa AM tendría un rol predominante en los primeros pasos de la degradación, y la cepa Bk utilizaría los metabolitos producidos por AM. Además, se observó subexpresión de enzimas vinculadas al estrés celular en ambas cepas lo cual indicaría una reducción en la carga metabólica. De esta manera, la división del trabajo explicaría el aumento en la eficiencia de degradación. En segundo lugar, se estudió la eficiencia de degradación del cocultivo y otros 2 consorcios definidos, denominados CS-1 y CS-4, en un proceso de bioaumento en microcosmos de suelo contaminado artificialmente con una mezcla de PAH. Los tres inoculantes mostraron una alta eficiencia en la degradación, en comparación a la comunidad nativa. Mediante el analisis de secuenciación del gen 16S rARN, se observó la predominancia de los géneros inoculados durante los primeros días de incubación, cuando aún la concentración de los PAH es detectable, mientras que al final del período de incubación la abundancia de los mismos disminuyó. A su vez, la inoculación tuvo un efecto estimulador de la comunidad nativa degradadora. Al final del periodo de incubación se observo una recuperación de la comunidad nativa en los sistemas inoculados, convergiendo con los microcosmos no contaminados ni inoculados (control). Finalmente se estudió el transferencia de la biomasa proveniente del cocultivo como inoculante y las interacciones tróficas con la comunidad nativa, en dos suelos con distinta historia de contaminación y eficiencia de degradación, mediante la técnica de SIP-DNA. Para ello, se marcó al inoculante con C13 y se identificaron aquellos géneros bacterianos y eucariotas enriquecidos en la marca. A partir de estos resultados, se observó que en ambos suelos los protistas mostraron una incorporación rápida de la marca, mientras que el número de géneros bacterianos enriquecidos aumentó más tardíamente. A su vez, en los microcosmos con suelo con contaminación aguda, se observó crecimiento de los géneros inoculados, reflejado en el aumento de sus abundancias en la fracción liviana. De esta manera, supervivencia del inoculante, y consecuentemente la eficiencia del proceso de bioaumento, estaría íntimamente relacionado al balance neto entre crecimiento y predación.
Doctor en Ciencias Exactas, área Ciencias Biológicas
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas