Estudio de los genes implicados en el metabolismo del arsénico en cultivos y en sistemas naturales

• Autores: Lorena Victoria Escudero González
• Directores de la Tesis: Carles Pedrós-Alió (dir. tes.), Jordi Mas i Gordi (dir. tes.), Cecilia Susana Demergasso Semenzato (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2009
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ricard Guerrero Moreno (presid.), M. Olga Sánchez Martínez (secret.), Antonio Ventosa Ucero (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  DDD 
• Resumen

  • La presencia de arsénico en aguas potables y de riego es un problema económico, social y ambiental de extrema importancia, especialmente en varios países de América Latina (principalmente en el Norte de Chile y de Argentina). Los microorganismos respiradores que reducen As(V) a arsenito As(III) son diversos y pueden estar implicados en la movilización del arsénico del sedimento a fuentes de agua potable. Para entender cómo contribuye este metabolismo a la biogeoquímica del arsénico la presente tesis explora, por un lado, tanto la diversidad de comunidades microbianas en ambientes naturales salinos con presencia (p.ej. el Salar de Ascotán) o ausencia (Laguna Tebenquiche) de arsénico, como la distribución y diversidad de los genes involucrados en este metabolismo (arsenato reductasa arrA y arsC) y, por el otro, el aislamiento y caracterización de cultivos puros y su implicación en la formación de minerales sulfurosos de arsénico en estos ambientes salinos.Con la construcción de bibliotecas genéticas se pudo caracterizar la diversidad microbiana del gen ribosómico 16S rRNA, encontrando diferencias marcadas entre las bacterias presentes en ambientes salinos con y sin arsénico. La diversidad de genes involucrados en la reducción del As(V), se estudió con cebadores específicos descritos en estudios previos pero optimizando su aplicación a muestras naturales con contenidos elevados de arsénico. Se estudió el gen arrA presente en microorganismos que respiran arsenato y lo reducen a arsenito y el gen arsC que está ligado a la detoxificación del arsénico denle el citoplasma y su expulsión mediante bombas de excreción ligadas a la membrana. La mayoría de las secuencias recuperadas formaron grupos nuevos pero relacionados con los clones obtenidos en ambientes similares pero de menor concentración de arsénico reportados en la literatura, y emparentados con el grupo Firmicutes. Observamos que, tanto por el estudio de los genes 16S rRNA como de los genes funcionales de As, los grupos más abundantes siempre fueron Firmicutes y Gammaproteobacteria en muestras de agua y de sedimento del Salar de Ascotán.En un conjunto de muestras naturales con diferentes concentraciones de arsénico encontramos una relación entre la concentración de arsénico y la presencia, mediante la técnica del número más probable, de bacterias reductoras de arsénico muy abundantes a mayores concentraciones y ausentes a bajas concentraciones. La presencia del gen arrA se detectó a lo largo de todo el gradiente. En cambio, el gen arsC sólo fue encontrado en muestras con bajas concentraciones de arsénico. Estos datos indican la presencia en estos sistemas de bacterias relacionadas con la reducción del arsénico sugiriendo un papel importante en su movilización a fuentes de aguas naturales.Finalmente, los estudios de cultivos de enriquecimientos y aislamiento de cepas procedentes del Salar de Ascotán, nos permitió disponer de una nueva cepa del genéro Shewanella capaz de reducir As y sulfato en forma anaeróbica, una peculiaridad que la diferencia de otras Shewanella spp. aisladas previamente de ambientes contaminados con arsénico. Además, estos estudios nos ayudaron a comprender mejor el ciclo biogeoquímico del arsénico a nivel geológico, ya que se demostró que la presencia y actividad de bacterias reductores de arsenato está ligada a la formación de minerales sulfurados de arsénico a gran escala, confirmando el origen biológico de estos minerales.