Ecología microbiana del Salar de Uyuni (Bolivia): Efectos de la caotropicidad como factor limitante para la vida

• Autores: José Manuel Martínez Serrano
• Directores de la Tesis: Ricardo Amils Pibernat (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Número de páginas: 236
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Luis Sanz Martín (presid.), Maria Dolores Irma Marin Palma (secret.), Carles Pedrós-Alió (voc.), Josefa Antón Botella (voc.), Irene Sánchez Andrea (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Microbiología por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Química
    • Química analítica
      • Microscopia
  • Ciencias de la vida
    • Microbiología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • Salar de Uyuni is the largest athalosaline environment on Earth with a surface area of approximately 10,582 Km2. It is located at an altitude of 3,653 metres above sea level, in the central depression of the Bolivian Altiplano. Salar de Uyuni is characterised as an environment with poly-extreme conditions given its hypersalinity, annual seasonal fluctuations in temperature and precipitation, high exposure to ultraviolet radiation and low pressure as a consequence of the altitude, desiccation conditions (0.413 – 0.856 aw) and the high concentration of chaotropic salts such as MgCl2, LiCl and NaBr. Geographical variations result in a gradient of chaotropic and kosmotropic ions which divides Salar de Uyuni into the non-industrial area (north of the salar), dominated by Na+ and Cl- ions, and the industrial area (south of the salar) where the concentration of Mg2+, Li+, K+ and sulphur cations are higher compared to the non-industrial area.

    In this project, culture-independent molecular ecology techniques (fluorescence in situ hybridisation and massive sequencing of 16S and 18S rRNA) and the isolation of microorganisms were used to study the ecology in 46 samples taken from two different seasons and geographical areas of Salar de Uyuni. The number of microorganisms in Salar de Uyuni is similar to those found in other hypersaline environments. Members of all three domains of life were identified in the salar samples. Unlike in most hypersaline systems, the frequency of bacteria identified was higher than archaea. The bacterial community identified was more heterogeneous than the archaeal community, with geographical variations in both domains and seasonal variations for the archaea. Salar de Uyuni is a species-rich environment but the prokaryote community is dominated by a few species. Salinibacter, Halonotius and Halorubrum were the most abundant genera of prokaryotes in Salar de Uyuni. A high number of undescribed prokaryotes were also detected. This study has determined that high concentration of chaotropic cations (Mg2+ and Li+) induces geographical differences in diversity. Concerning eukaryotes, chlorophyte and charophyte algae, members of the SAR supergroup and fungi were identified. The genus Dunaliella was the most abundant of those identified in Salar de Uyuni. Seasonal variations were observed in the mean number of eukaryotes identified in the salar. A total of 235 isolates were obtained, classified into 67 species of microorganisms described as halophilic or halotolerant. The growth of two of these isolates has been evaluated in the presence of NaCl and LiCl mixtures at different concentrations.

    Furthermore, the diversity of prokaryotes in two subsurface samples collected at 20 and 80 m depth was analysed and compared with surface data, generating for the first time an evolutionary record of a hypersaline ecosystem.

    -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- El Salar de Uyuni es el mayor sistema atalasohalino del mundo con una superficie de 10,582 Km2 aproximadamente localizado a una altitud de 3,653 metros sobre el nivel del mar, en la depresión central del Altiplano boliviano. Se caracteriza por ser un ambiente con condiciones poliextremas debido a su elevada hipersalinidad, las fluctuaciones anuales de temperatura y precipitaciones, la elevada exposición a la radiación ultravioleta y baja presión a consecuencia de la altura, bajos valores de actividad del agua (0.413 – 0.856 aw) y la elevada concentración de sales caotrópicas como MgCl2, LiCl y NaBr. Las variaciones geográficas generan un gradiente de iones caotrópicos y cosmotrópicos que divide al Salar de Uyuni en el área no industrial (norte del salar), dominado por los iones Na+ y Cl- y el área industrial (sur del salar) donde la concentración de los cationes Mg2+, Li+, K+ y azufre son mayores que en el área no industrial.

    En este trabajo se han utilizado técnicas de ecología molecular independiente de cultivo (hibridación in situ fluorescente y secuenciación masiva de los genes ribosomales 16S y 18S ARNr) y el aislamiento de microorganismos para el estudio de la ecología en 46 muestras tomadas en las dos épocas y áreas geográficas del Salar de Uyuni. El número de microorganismos en el Salar de Uyuni es similar al detectado en otros ambientes hipersalinos. Se identificaron miembros de los tres dominios en las muestras del salar. A diferencia de lo que ocurre en la mayoría de los sistemas hipersalinos, la frecuencia de bacterias identificada fue superior a la de las arqueas. La comunidad bacteriana identificada resultó ser más heterogénea que la comunidad de arqueas, observándose variaciones geográficas en ambos dominios y estacionales para las arqueas. El Salar de Uyuni es un ambiente rico en especies pero la comunidad de procariotas está dominada por unas pocas especies. Salinibacter, Halonotius y Halorubrum fueron los géneros más abundantes en el Salar de Uyuni. También se detectaron un gran número de procariotas no descritos previamente. Este estudio ha determinado que la elevada concentración de cationes caotrópicos (Mg2+ y Li+) induce las diferencias geográficas en la diversidad. En cuanto a los eucariotas, se han identificado algas clorófitas y carófitas, miembros del supergrupo SAR y hongos. El género Dunaliella fue el más abundante de los identificados en el Salar de Uyuni. Se observó variaciones estacionales del número medio de eucariotas identificados en el salar. Se obtuvieron un total de 235 aislados clasificados en 67 especies de microorganismos descritos como halófilos o halotolerantes. El crecimiento de dos de estos aislados ha sido evaluado en presencia de mezclas de NaCl y LiCl a diferentes concentraciones.

    Además, se estudió la diversidad de procariotas en dos muestras del subsuelo obtenidas a 20 y 80 m de profundidad y se comparó con los datos de la superficie, generando por primera vez un registro evolutivo de un ecosistema hipersalino.