Respuesta metabólica de comunidades microbianas marinas planctónicas a materia orgánica disuelta de distinto origen.

Abstract

En el ecosistema marino, la producción y degradación de materia orgánica son procesos claves en el ciclo del carbono global, donde los microorganismos cumplen un rol de particular importancia, conectando la materia orgánica disuelta (DOM) con niveles tróficos superiores. La degradación de DOM es realizada por una comunidad microbiana diversa, la que a su vez es mantenida por las características de la DOM. Esta Tesis doctoral busca estimar el impacto de la DOM de fuentes alóctonas, como aquella proveniente de ríos y de actividades humanas como la acuicultura, así como de la adición de compuestos químicos asociados que llegan al océano, sobre el metabolismo y diversidad de comunidades microbianas planctónicas. Para esto, se desarrollaron tres capítulos abarcando cada objetivo específico de la Tesis, a través de la evaluación de las características de la DOM (análisis de aminoácidos, índice de degradación), estimación de la actividad microbiana (producción, respiración, actividad enzimática, utilización de sustratos) y de la composición de la comunidad activa (secuenciación), con datos obtenidos in situ y en experimentos de microcosmos enriquecidos. El primer capítulo consistió en determinar si el agua de baja salinidad (LSW) derivada del Río Rhone transporta DOM lábil costa afuera en el Mar Mediterráneo noroeste, y como esta DOM afecta procesos microbianos heterotróficos. Observamos una mayor producción bacteriana y respiración comunitaria, así como características específicas de la DOM asociadas a estas LSW durante la primavera, junto a una baja producción neta comunitaria en un periodo de dos años de serie de tiempo. Sugiriendo que LSW representan un mecanismo de suministro de DOM lábil sustentando el metabolismo heterotrófico microbiano. El segundo capítulo se enfocó en identificar patrones ambientales y respuestas metabólicas microbianas al input de DOM derivada de la acuicultura (salmones y mitílidos) en el Canal Caucahué. Observamos que mayores concentraciones de compuestos inorgánicos, orgánicos y un mayor Índice de Degradación (DI) caracterizaron las cercanías de las balsas jaulas y en menor medida de las cuelgas de mitílidos. En los experimentos enriquecidos, las tasas específicas de respiración, de actividad de malato deshidrogenasa (MDH) y actividad enzimática extracelular (EEA) incrementaron significativamente especialmente en los tratamientos con DOM derivada de fecas de salmónidos, concordando con el DI observado. Estos resultados demostraron que la DOM derivada de la acuicultura es altamente lábil e incrementa la actividad metabólica microbiana de las comunidades planctónicas marinas. Estos resultados nos permiten sugerir incluir en los modelos conceptuales a la DOM derivada de ríos y de la acuicultura, como fuente lábil de rápida utilización por parte de los microorganismos en la construcción de biomasa y/o obtención de energía. Por su parte, la salmonicultura tiene el potencial de generar impactos ambientales por la liberación productos químicos a la columna de agua. La etoxiquina (EQ) es un antioxidante utilizado en alimentos para peces, que ha sido prohibido por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria. El tercer capítulo de esta tesis evaluó las respuestas de las comunidades microbianas marinas a las adiciones de EQ (10, 100 y 1000 µg L-1 ), a través de experimentos de microcosmos en Achao (sitio influenciado por el cultivo de salmón) y Bahía Coliumo (sin salmonicultura) revelando respuestas asociadas a los sitios de estudio y las fracciones de tamaño. Para la fracción <1 µm, la adición de EQ incrementó el consumo de oxígeno y la degradación de compuestos proteínicos, mientras que la comunidad total disminuyó la respiración y la capacidad de degradar carbohidratos y lípidos. La utilización de sustratos de carbono fue variable, disminuyendo en los tratamientos de mayor concentración, produciendo preferencia por aminoácidos y ácidos carboxílicos en Achao, sugiriendo que altas concentraciones de EQ pueden limitar la capacidad de procesar diferentes fuentes de carbono. En el área Bahía Coliumo la utilización de sustratos fue estimulada por la adición de EQ, principalmente carbohidratos y ácidos carboxílicos. EQ también generó cambios en la composición de la comunidad microbiana activa, donde Alphaproteobacteria presentó menor actividad, mientras Gammaproteobacteria, Bacteroidea y arquea MGII mostraron una mayor actividad asociada con las adiciones de EQ. Los resultados de esta Tesis sugieren una posible excepción respecto a la visión generalizada de la producción primaria como principal fuente de DOM lábil que sustenta la actividad heterotrófica microbiana en la columna de agua, para áreas oligotróficas influenciadas por ríos (Capítulo 1 de esta tesis) y para sistemas afectos a la acuicultura (Capítulo 2 de esta tesis). Esta tesis demuestra por primera vez que EQ puede influir en la capacidad de degradación de materia orgánica de comunidades microbianas planctónicas, produciendo cambios en la actividad de algunos grupos funcionales en el ecosistema marino (Capítulo 3 de esta tesis).