Metagenómica y metatranscriptómica aplicadas al estudio de Chloroflexota en sistemas de tratamiento de aguas residuales escala real

Abstract

El filo Chloroflexota es uno de los grupos predominantes en sistemas de tratamiento de aguas residuales aerobios (lodos activados) y anaerobios (metanogénicos). Dentro de este filo, la clase Anaerolineae representa más del 80%, sin embargo, su rol en estos sistemas aún sigue sin conocerse. Esto se debe principalmente a las dificultades para asilarlos en cultivo puro. Los pocos representantes cultivados son capaces de fermentar, se caracterizan por tener crecimiento lento y morfología filamentosa. Se ha postulado que están involucrados en la formación de gránulos en reactores anaerobios y flóculos en reactores de lodos activados, pero su crecimiento excesivo se ha relacionado problemas de sedimentación de la biomasa (bulking). Las condiciones que favorecen el crecimiento excesivo de estas bacterias siguen siendo desconocidas. Expandir el conocimiento sobre este grupo es esencial para controlar su sobrecrecimiento y prevenir episodios de bulking. Para determinar la morfología, diversidad y expresión génica de organismos del filo Chloroflexota, se aplicaron diversas técnicas de biología molecular como hibridación in situ fluorescente, secuenciación de amplicones, metagenómica y metatranscriptómica en dos reactores de lodos activados y dos reactores metanogénicos que trataban distintas aguas residuales industriales. El filo Chloroflexota fue uno de los 5 filos más abundantes en todos los reactores y presentó diversas morfologías filamentosas. Se ensamblaron 17 genomas de especies nuevas de la clase Anaerolineae y un genoma de la clase Dehalococcoidia. Mediante el análisis de las vías metabólicas obtenidas mediante metagenómica se determinó que todos los genomas presentaron varias vías de fermentación, que incluían la producción de lactato, acetato, formiato y acetoína. Los genomas obtenidos de sistemas aerobios presentaron el potencial de respirar anaeróbicamente utilizando nitrito y nitrato reductasas como aceptores de electrones. Estas funciones metabólicas fueron confirmadas mediante el análisis de los metatranscriptomas. Por lo tanto, las especies del filo Chloroflexota detectadas en estos sistemas de tratamiento juegan un rol fundamental en la remoción de la materia en sistemas aerobios y anaerobios, y particularmente en sistemas de lodos activados, colaboran en la remoción del nitrogeno de las aguas residuales.