Estudio metagenómico de comunidades microbianas de barros activados : interacciones tróficas y estrategias de crecimiento bacterianas

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2017-12-04

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

BARROS ACTIVADOS - ECOLOGIA MICROBIANA - METAGENÓMICA - ESTRATEGIAS DE CRECIMIENTO BACTERIANAS - INTERACCIONES TROFICAS - ACTIVATED SLUDGE - BACTERIAL GROWTH STRATEGIES - METAGENOMICS - MICROBIAL ECOLOGY - TROPHIC INTERACTIONS

Descripción:

El sistema de barros activados es uno de los modelos más estudiados en ecología microbiana. En las últimas décadas se han realizado grandes avances en el conocimiento de la composición de las complejas poblaciones microbianas participantes en dicho proceso. Si bien se ha visto que las variables ambientales y operativas son factores críticos en la estructuración de las comunidades bacterianas, aún son escasos los estudios sobre los diferentes niveles tróficos presentes en el sistema. El objetivo de este trabajo es comprender la influencia de factores bióticos y abióticos en la estructura y dinámica de los diferentes niveles tróficos de comunidades microbianas de un sistema de tratamiento de efluentes cloacales. Para ello, se estudiaron los tres niveles tróficos principales de los barros activados: bacterias, eucariotas y bacteriófagos, en una planta de tratamiento de efluentes domiciliarios de Buenos Aires. El período evaluado comprendió tres años en los que la planta operó bajo un gradiente creciente de tiempo de residencia de sólidos (TRS) y atravesó una etapa de fluctuaciones operacionales. Los microorganismos eucariotas se analizaron por microscopía mientras que la composición bacteriana se estudió por secuenciación de amplicones de la región hipervariable V3-V4 del gen ARNr 16S y secuenciación al azar sobre el ADN metagenómico. La presencia y abundancia de bacteriófagos se siguió por secuenciación al azar del ADN presente en el sobrenadante (metaviroma). Luego del co-ensamblado de los 60 metagenomas, de la serie temporal, se utilizó una metodología de binning basada principalmente en cobertura diferencial con la que se reconstruyeron 257 genomas. Los perfiles de co-ocurrencia de especies bacterianas resultaron altamente dependientes del régimen operativo, donde el período de fluctuaciones y de bajo TRS, fue dominado por filos mayormente compuestos por estrategas-r (copiótrofos); contrastando con el período de alto TRS, en el que predominaron los estrategas-K (oligótrofos). La partición de poblaciones bacterianas en base a diferencias en las estrategias de crecimiento fue confirmada por la determinación del número de operones ARN ribosomales (rrn) estimados a partir de los genomas ensamblados. Por su parte, el índice biótico de barros (SBI), basado en la abundancia y diversidad de protozoos, correlacionó positivamente con la abundancia total de bacterias oligotróficas, apoyando el uso del SBI como indicador para el control de calidad del tratamiento y reflejando la modulación por depredadores eucariotas. Finalmente, los cambios en la composición de fagos reflejaron un patrón similar al revelado por las poblaciones bacterianas. La reducción en la abundancia relativa de virus de la familia Podoviridae y el correspondiente aumento en Siphoviridae que acompañan el aumento en TRS es consistente con el hecho de que los Podoviridae infectan principalmente Proteobacteria, mientras que sifovirus pueden ser lisogénicos por varias generaciones, un comportamiento que ha sido asimilado a estrategas K. Las interacciones entre los fagos y las poblaciones bacterianas, detectadas a través de la búsqueda de elementos CRISPR y por similitud de secuencias, permitieron la identificación de mecanismos de interacción tipo Lotka-Volterra depredador-presa, así como de modelos alternativos de interacciones múltiples, en los que un fago infecta a más de un hospedero y/o un hospedero es infectado por más de un tipo de fago. Se concluye que los parámetros de proceso determinan la composición de poblaciones bacterianas en base a sus estrategias de crecimiento, mientras que sobre esta estructuración, determinada por factores abióticos, se superpone una modulación fina mediada por depredadores.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6452_Perez