Desnitrificación en la Antártida, usos como biorremediación de hidrocarburos a bajas temperaturas

Abstract

Los ecosistemas fríos representan laboratorios naturales únicos para estudiar cómo las condiciones extremas moldean la diversidad genética, fisiológica y metabólica de los organismos. La Antártida ha sido objeto de numerosos estudios colaborativos que buscan caracterizar su biodiversidad y entender las adaptaciones que permiten la supervivencia frente a bajas temperaturas. Sin embargo, el impacto del calentamiento global y la creciente actividad humana, han alterado estos ecosistemas y han incrementado la presencia de contaminantes, como los hidrocarburos, afectando las comunidades microbianas. Entre los procesos microbianos clave se encuentra la desnitrificación, mediante la cual los nitratos y nitritos se reducen hasta nitrógeno (N2), siendo uno de los intermediarios el óxido nitroso (N2O), un potente gas de efecto invernadero. En ambientes fríos, se ha observado que el gen nosZ codificante para la enzima del último paso de la desnitrificación, puede encontrarse ausente o truncado, lo que favorece la acumulación de N2O. Estudios previos en Cabezas et al. (2022) del Laboratorio de Ecología Microbiana del IIBCE se aislaron 199 cepas que mostraron actividad desnitrificante, aunque muchas cepas carecían de los genes desnitrificantes en sus genomas más cercanos, evidenciando la necesidad de evaluar la presencia de los genes antes de explorar funciones metabólicas adicionales. En la tesina de grado de González (2024) se confirmó la presencia de genes desnitrificantes mediante la secuenciación de los genomas en dos de estas cepas, en este proyecto de Tesis de Maestría se propone analizar los genomas de las otras cepas representativas para dilucidar las vías metabólicas de desnitrificación. Una pregunta que quedó sin contestar en ese trabajo previo fue si estas cepas que se aislaron son representativas de la comunidad desnitrificante activa en la Antártida, para contestar esta pregunta en esta tesis se propone realizar ensayos de microcosmos con muestras tomadas de diferentes ecosistemas de la Antártida en condiciones desnitrificantes a bajas temperaturas y determinar la comunidad microbiana que se activa en condiciones desnitrificantes a bajas temperaturas. Por otro lado, los microorganismos desnitrificantes tienen interés desde el punto de vista de la biorremediación, ya que pueden degradar compuestos contaminantes con el agregado de nitrato. En un trabajo previo en nuestro laboratorio se estudió la degradación de hidrocarburos a bajas temperaturas utilizando microorganismos desnitrificantes aislados de la Antártida, en esta tesis se propone profundizar en este estudio analizando el potencial genómico de las cepas aisladas. En aquellas cepas que tengan el potencial genómico se verificará experimentalmente la degradación de hidrocarburos en condiciones desnitrificantes para su eventual aplicación en estrategias de biorremediación en ambientes polares.