Biodegradación de microcistinas por bacterias de aguas dulces: nuevas perspectivas genéticas y ecológicas
- Autores: María de los Ángeles Lezcano Vega
- Directores de la Tesis: Rehab El-Shehawy (dir. tes.), Antonio Quesada (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Vitor Manuel Oliveira Vasconcelos (presid.), Elvira Perona Urízar (secret.), Rafael Rivilla Palma (voc.), Ángeles Mencía Jos Gallego (voc.), Josep Caixach Gamisans (voc.)
- Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Microbiología
- Materias:
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- Resumen
Las proliferaciones (o blooms) de cianobacterias en aguas dulces son un fenómeno frecuente que está aumentando a escala global y un tema de preocupación debido a los efectos nocivos que acarrean sobre el ecosistema y los usos del agua. Algunas cepas de cianobacterias formadoras de blooms también producen toxinas (cianotoxinas) que afectan negativamente a los humanos y otros animales. Entre estas cianotoxinas, las microcistinas (un grupo de potentes hepatotoxinas) son las más frecuentes y las más ampliamente distribuidas en los ecosistemas de agua dulce. Las microcistinas son moléculas estructuralmente estables y resistentes a procesos físicos y químicos, tanto a los que tienen lugar de manera natural en el medio ambiente como a los aplicados en tecnologías convencionales de tratamiento del agua. Por tanto, el estudio de las cianobacterias y cianotoxinas permite mejorar las estrategias de gestión del agua y los procesos para su eliminación en plantas de tratamiento.
Las proliferaciones masivas de cianobacterias coexisten e interaccionan con otros microorganismos presentes en el medio acuático. Un grupo de bacterias específicas capaces de degradar de manera eficiente microcistinas está frecuentemente asociado a las proliferaciones masivas de cianobacterias. A pesar de su relevancia en la eliminación de dichas toxinas del medio acuático, esta comunidad bacteriana está escasamente estudiada a nivel global y, muy especialmente, en la región mediterránea. Esta tesis evalúa, en primer lugar, la capacidad de biodegradación de microcistinas en un embalse situado en el centro de España y, posteriormente, profundiza en las características genéticas y ecológicas, así como en la diversidad bacteriana que está detrás de este proceso de biodegradación. Esta tesis se enfoca sobre las bacterias de agua dulce asociadas a los blooms de cianobacterias desde diferentes ángulos, utilizando varios métodos analíticos e incluyendo un estudio de tres años de muestreos en campo.
Tras la detección de actividad de biodegradación de microcistinas en el embalse de estudio, se desarrolló la siguiente secuencia de eventos: optimización de un método eficiente de aislamiento de bacterias degradadoras de microcistinas, aislamiento e identificación taxonómica de las cepas degradadoras y, posteriormente, detección de los genes responsables del proceso de degradación de microcistinas (genes mlr). Se identificaron, dentro de la comunidad bacteriana degradadora, dos genotipos diferentes de bacterias en base a la presencia o ausencia de los genes mlr (mlr+ y mlr−, respectivamente). Posteriormente se evaluaron las eficiencias de degradación de microcistinas de cada uno de los genotipos en presencia de otros compuestos de carbono y nitrógeno en el medio. La detección de una alta eficiencia de degradación de microcistinas, en presencia de un amplio rango de concentraciones de otros compuestos de carbono y nitrógeno en una de las bacterias aisladas, llevó al desarrollo y optimización de un método para un uso eficiente de dicha bacteria como herramienta biológica en la eliminación de microcistinas del agua.
La identificación de los dos genotipos (mlr+ y mlr−) de bacterias degradadoras de microcistinas coexistiendo en el medio acuático condujo al desarrollo de un estudio de diversidad sobre la comunidad bacteriana asociada a las proliferaciones de cianobacterias. Por último, se realizó un estudio de las dinámicas estacionales de las comunidades de cianobacterias productoras y bacterias degradadoras de microcistinas, así como la influencia de los factores fisicoquímicos más relevantes del medio acuático sobre ambas dinámicas estacionales. El desarrollo de estrategias adecuadas de gestión del agua para prevenir, frenar y reducir los episodios de blooms de cianobacterias y sus toxinas requiere, necesariamente, de un buen conocimiento de las dinámicas temporales de dichos blooms y de la comunidad bacteriana asociada capaz de degradar las microcistinas.
