Análisis de comunidades de microorganismos productores de hidrógeno de ambientes hipersalinos naturales y en microcosmos

Abstract

La composición simple del hidrógeno molecular tiene influencia significativa en la función y estructura de la población de ecosistemas microbianos a través de su fuerte control sobre la termodinámica de reacciones redox en el metabolismo. Para la fermentación y oxidación de pequeñas moléculas orgánicas, la producción de hidrógeno es a menudo obligada. Sin embargo, la estructura de la comunidad se presume distintiva de acuerdo a las condiciones de uso de suelo y ambientales existentes, por lo que al comparar dos sitios diferentes como ESSA_A1 y LSI_S3, encontraremos diferencias tanto en la estructura como en las concentraciones de hidrógeno. Se realizó un análisis de la estructura de la comunidad por medio de la técnica PCR-DGGE utilizando el gen hydA de la Fe-Fe hidrogenasa (que codifica para la subunidad A de la enzima involucrada en la producción de hidrógeno) y el gen 16S ARNr (que codifica para la subunidad pequeña del 16S ARNr) tanto para sistemas denominados microcosmos, como para muestras ambientales intactas. Se registraron diferencias entre los sitios de estudio; las salinidades fueron para ESSA_A1, 5.3%, mientras que para LSI_S3, 28%; las concentraciones de hidrógeno in situ fueron 0.0011% o 11 ppm para ESSA_A1 y para LSI_S3, 0.0055% o 55 ppm. También fueron diferentes las estructuras y estimaciones ecológicas de la comunidad bacteriana y aquellos putativos productores de hidrógeno. Los filotipos obtenidos del gen 16S ARNr sugieren que existe una mayor estabilidad y complejidad en la comunidad presente en ESSA_A1, donde los parámetros fisicoquímicos son manipulados con fluctuaciones mínimas ya que este sitio forma parte de un proceso industrial, y por ello la comunidad está menos deteriorada, explicándose su mayor estabilidad por un incremento en la redundancia funcional de diferentes unidades taxonómicas operacionales (OTUs) de la comunidad. Se especula que las concentraciones bajas de hidrógeno en este sitio, son por la rápida reactividad del hidrógeno molecular generando un corto tiempo de retención de esta molécula en la comunidad. Al analizar el número de OTUs obtenidos por medio de estimaciones ecológicas, se sugiere una mayor diversidad y uniformidad de la comunidad encontrada en ESSA_A1. La obtención de perfiles de DGGE y concentraciones de hidrógeno en el tratamiento con formaldehído, sugiere la existencia de microorganismos que pueden utilizar a este compuesto como fuente de carbono o energía, tal es el caso de las bacterias metilotróficas, aunque esto debe confirmarse mediante otros estudios. En el caso del gen funcional (hydA) se encontraron mayores valores de las estimaciones ecológicas en la comunidad de ESSA_A1, que habla de una mayor estabilidad y diversidad comparada con LSI_S3, esto nos ayuda a fundamentar la hipótesis de diferencias en la estructura de la comunidad de microorganismos putativos productores de hidrógeno. Las mayores concentraciones de hidrógeno encontradas en LSI_S3 pueden deberse a la acumulación de los gases bajo las costras de sal evitando la disipación de estos a la atmósfera, de esta manera darían valores mayores de las concentraciones de hidrógeno frente a la comunidad poco diversa encontrada en este sitio. Es importante conocer desde el punto de vista ecológico y biotecnológico a la comunidad de microorganismos que intervienen en la generación de hidrógeno, además de los microorganismos que lo consumen, en comunidades tan complejas como los tapetes microbianos.