Caracterización molecular y estudio funcional de bacterias metanotróficas aisladas desde lagunas y bosques de la Región del Bio Bío, Chile.

Abstract

Industrias de diverso tipo producen gases de efecto invernadero (GI), principalmente el agua (H2O), dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), siendo este último el más importante, el que se ha incrementado de valores preindustriales de 715 ppb a 1.774 ppb en los últimos años. Los métodos tradicionales de remoción de estos componentes no son económicamente óptimos, ni eficientes. Por ello, la biofiltración surge como una alternativa económica y eficaz, en la que una biopelícula microbiana degrada el contaminante y no es necesaria una extensiva mantención. Las bacterias oxidadoras de metano (MOBs), también llamadas metanotróficas, son los microorganismos procariontes de elección para el mencionado proceso, pues oxidan el CH4 transformándolo en CO2, el que, a pesar de ser gas invernadero, contribuye en menor medida a dicho efecto. Para ello, estas bacterias utilizan la enzima metano monooxigenasa (MMO) cuyo sitio activo es codificado por el gen pmoA, del que hay dos tipos: pmoA1, para MMO de alta afinidad a CH4 y pmoA2, de baja afinidad. Se sabe que la mezcla de gases presentes en las emanaciones industriales también contienen H2S y NH3, los que inhiben la oxidación de CH4 por parte de las MOBs. Hasta hoy, no se sabe con certeza si esta inhibición es originada a nivel de expresión de ARNm o a nivel enzimático. Por todo esto, es de vital importancia estudiar la oxidación de metano en microorganismos procariontes. Hoy en día, se ha caracterizado tres tipos de MOB: tipo I, tipo X y tipo II. Los primeros fijan el CH4 por la vía de la ribulosa monofosfato (RuMP), mientras que el tercero, lo hace por la ruta de la serina. Las MOBs se hallan presentes, principalmente, en lugares como lagunas y bosques. Diversos cultivos y cepas han sido descritas hasta la fecha, y se ha informado que los bosques presentan la mayor actividad metanotrófica a escala global. Sin embargo no se ha comparado la eficiencia en la remoción de metano por parte de biopelículas obtenidas desde cultivos de muestras de los lugares antes mencionados, así como tampoco se ha investigado la expresión comparativa de los ARNm de los genes clave en las rutas bioquímicas de la biooxidación del CH4, antes mencionados. Dado esto, el objetivo de este estudio fue aislar cepas de microorganismos procariontes metanotróficos desde bosques y lagunas de la octava región de Chile, y caracterizarlas molecular y funcionalmente en biopelículas, en orden de determinar cuáles cepas o cultivos oxidan metano con mayor eficiencia. A su vez, se determinó el material de soporte más adecuado para formar biopelículas de MOBs. Para ello, en este estudio se cultivó dichos microorganismos al estado de biopelículas y se medió la concentración de CH4, se realizó curvas de crecimiento en diferentes materiales de soporte, se determinó la identidad de los microorganismos vía secuenciación de ADNr 16S, se comparó la síntesis del ARNm de los genes pmoA1 y pmoA2, se realizó microscopía electrónica de barrido (MEB), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y microscopía confocal de barrido láser (CSLM) para observar la formación de biopelículas y su distribución en el material de soporte más apropiado.