Comunidad microbiana de relaves mineros de cuencas de Tungsteno, perfil y predicción de su función.
Ana Paula Chung es una investigadora portugueña que trabaja en el centro de investigación en biodiversidad y recursos genéticos en Portugal. En este trabajo, ella y sus colaboradores plantean que el estudio de los consorcios microbianos que habitan en los desechos mineros de Tungsteno (W) en Panasqueira, Portugal, permitirá proponer soluciones alternas para la extracción de metales de estos sitios. Su objetivo principal fue determinar qué tipo de organismos conforman los consorcios que habitan en dos cuencas de desechos mineros de Tungsteno. Una que opera desde hace más de 120 años (Cuenca 1) y otra que abrió en 1985 (Cuenca 2) esto para tratar de determinar: (A) los mecanismos por los cuales los consorcios son capaces de sobrevivir y (B) las estrategias que usan para reducir la toxicidad a estos metales. Como primer acercamiento, llevaron a cabo un análisis geoquímico de las propiedades de las cuencas muestreadas usando Fluorescencia de Rayos X, con este estudio, encontraron que los elementos más abundantes en ambas cuencas son: W, Si, Al, Fe, K, S, así como As, Ca y Zn. De manera interesante, el W fue el más abundante en la mina de desechos vieja (Cuenca 1), probablemente esto es el resultado de un proceso menos agresivo en la minería. Para determinar la composición taxonómica de los consorcios de la cuenca 1 y 2, se secuenció por Miseq la región V3-V4 del 16s rRNA. Entre ambas minas se buscaron los taxa que se comparten, y se encontró que las familias más abundantes son: Acinetobacter y Bacillus, mientras que a nivel de género se encontraron: Pseudomonas, Streptococcus, Cellulomonas, y Rothia. La familia Acinetobacter es la que fluctúa entre la cuenca 1 y la 2, estos organismos se conocen por tener una plasticidad genética y mecanismos de resistencia. Así mismo, la diversidad mayor se encontró en la cuenca 2, dicha diversidad podría estar asociada al hecho de que la cuenca 2 sigue recibiendo residuos y desechos de agua, conteniendo más carbono, azufre y hierro, lo que podrían estar usando los consorcios microbianos de la cuenca 2 para subsistir mejor (Figura 1).
Para tratar de establecer la relación entre los consorcios detectados y los parámetros fisicoquímicos de las cuencas, usaron un análisis de componentes principales, con ello determinaron que los elementos químicos más abundantes (> 10.000 ppm) en la cuenca 2 fueron Al, K mientras que el As, S, Fe y Zn estuvieron en mayor abundancia en la cuenca 1. Además, las diferencias en los OTUs detectados entre las cuencas se explican por la composición geoquímica de las mismas. Para determinar el perfil metabólico de las comunidades de las cuencas, se usó el programa PICRUSt que predice funciones basadas en KEGG. La ruta más abundante en ambos metagenomas predichos de las cuencas 1 y 2 fueron las familias génicas relacionadas al metabolismo de metano. En la cuenca 1 las rutas metabólicas de síntesis de los aminoácidos tirosina y triptófano fueron las más abundantes, mientras que en la cuenca 2, las rutas más dominantes fueron las de biosíntesis de treonina, metionina, glicina, serina y cisteína, este último podría estar relacionado con el hecho de que esta mina tiene altas concentraciones de azufre. También encontraron que los genes relacionados con el metabolismo de la degradación de xenobióticos eran muy abundantes, lo que indica la presencia de xenobióticos en estos suelos (Figura 2). Cabe resaltar que esta aproximación basada en predicciones usando PICRUSt tiene una limitante, y es que es totalmente dependiente de la correspondencia que existe entre los 16s, la identificación de genes y la disponibilidad de genomas en las bases de datos.
Finalmente, este es un ejemplo de cómo la metagenómica se puede usar para identificar organismos clave y para el entendimiento de las estrategias que usan éstos para crecer y tolerar ambientes ricos en metales pesados, lo que permitirá la exploración de estos relaves mineros como una segunda opción para la extracción de metales, contribuyendo a la economía circular y a un abastecimiento de W.
Referencia:
Chung, A.P., Coimbra, C., Farias, P. et al. Tailings microbial community profile and prediction of its functionality in basins of tungsten mine. Sci Rep 9, 19596 (2019)
