Estrategias de supervivencia y mecanismos fisiológicos bacterianos en desechos mineros alcalinos
La exposición a contaminantes metálicos y metaloides pueden disminuir la diversidad y biomasa microbiana, así como funciones específicas, sin embrago algunas comunidades microbianas presentes en estos ecosistemas juegan papeles ecológicos importantes. Estos microrganismos han desarrollado estrategias de supervivencia que les permiten tolerara este tipo de contaminantes como son el transporte y el destino final de los metales (oides) al afectar su especiación y solubilidad aumentado o disminuyendo la toxicidad del metal.
Weimin Sun y colaboradores estudiaron un residuo minero en china, el cual está dividido geográficamente en tres zonas (I,II,III), tomaron cm de sedimento e hicieron análisis moleculares y geoquímicos que incluyeron tanto la secuenciación de la región variable V4-V5 del gen 16S rRNA y de DNA metagenómico, estos datos también fueron analizados con El modelo de conjunto de bosque aleatorio (RF) y la red de coocurrencia para correlacionar la interacción entre los parámetros geoquímicos y la comunidad bacteriana y la diversidad, y finalmente realizaron un binning de los contigs del metagenoma.
En los resultados encontrados en cuanto las condiciones geoquímicas, los elementos Mn, Cu, Zn, As, Cd, Sb y Pb estaban en concentraciones más altas que otros metales (oides) y Mn, Zn, As, Sb y Pb mostraron concentraciones de biodisponibilidad elevadas. En cuanto la diversidad y comunidad microbiana encontraron que la diversidad microbiana de la zona I es diferente a la de las zonas II y III. Se encontraron un total de 48 phyla de los cuales únicamente 7 representan >1% y se obtuvieron 12 géneros representado >1%.
En las interacciones microbioma-ambiente encontraron que el As, Cd, Zn y Znbio tuvieron efectos negativos en Chao1 mientras que mientras que Mn, Mnbio, Pb, Pbbio, Sb y Sbbio tuvieron efectos positivos en la riqueza bacteriana; el Cu y Asbio en bajas concentraciones incrementa la riqueza bacteriana mientras que a altas concentraciones decrece la diversidad bacteriana. El C total, H total y N total fueron los elementos más fuertemente correlacionados con los OTUs. El Zn, Cd y Cu son los metales más importantes que moldean la riqueza y composición bacteriana. t
En la adaptación y fisiología de la microbiota encontraron en la fijación del C que la mayoría de las rutas están ligadas a los géneros Thiobacillus con los genes relacionados al ciclo CCB; en la fijación del nitrógeno los genes relacionado a la fijación del nitrógeno como nifDKH están relacionados con los géneros Thiobacillus y Nitrospirae. Los OTUs relacionados a la familia Comamonadaceae poseen genes que codifican para el transporte de zinc por proteínas de unión a ATP y de resistencia al Cu; en la familia Xanthomonadaceae y el género Thiobacillus se detectaron genes relacionados con la resistencia a Cd y Cu. El género Meiothermus contiene genes relacionados con la resistencia a metales como Zn, Co, Ca y As, así como la arsenito oxidasa y arsenato reductasa, enzimas relacionadas con oxidación y reducción de As. El género Thiobacillus contenía una gran abundancia de genes que codifican la fijación de carbono, la desnitrificación y la oxidación de arsenito, lo que sugiere la posibilidad de desnitrificación autótrofa y oxidación de arsénico. Se detectó arsenato reductasa en muchos bins, incluidos Meiothermus, Xanthomonadaceae– y Thiobacillus. La familia Comamonadaceae contenían genes para la fijación de carbono y la oxidación de azufre, así como la arsenito oxidasa y arsenato reductasa.
La conclusión de este estudio fue que la resistencia a los metales y el estilo de vida autótrofo se generalizaron en la comunidad bacteriana de relaves, lo que indica sus estrategias ecológicas potenciales para sobrevivir en ambientes hostiles y su potencial para implementar una estrategia de biorremediación como la bioaumentación de microorganismos funcionales o la fitorremediación al proporcionar nutrientes para las plantas.
REFERENCIA: Sun, W., Xiao, E., Häggblom, M., Krumins, V., Dong, Y., Sun, X., … & Yan, B. (2018). Bacterial survival strategies in an alkaline tailing site and the physiological mechanisms of dominant phylotypes as revealed by metagenomic analyses. Environmental science & technology, 52(22), 13370-13380.
