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El papel de los microorganismos de agua dulce en la degradación de las sustancias húmicas

Unos biólogos financiados con fondos europeos estudiaron el papel de los microorganismos en la degradación de sustancias húmicas en ecosistemas de agua dulce a fin de obtener información sobre las especies y los mecanismos implicados. Los científicos, mediante técnicas avanzadas de secuenciación, investigaron la diversidad genómica y metabólica en dos lagos.
El papel de los microorganismos de agua dulce en la degradación de las sustancias húmicas
Las sustancias húmicas (SH) están formadas por una mezcla de polímeros complejos generados en el suelo, sedimentos y agua natural que se origina tras la transformación, tanto biológica como fisicoquímica, de la biomasa vegetal mediante un proceso llamado humificación. En los ecosistemas de agua dulce, las SH representan una fuente importante de carbono y energía, ya que contienen hasta el 80 % del total de carbono orgánico disuelto (COD).

El equipo del proyecto «Structural and functional biodiversity of humic matter degrading freshwater microbial communities» (HUMADE) investigó las enzimas empleadas por los microorganismos para degradar las SH en los ecosistemas de agua dulce. Se asumió que las SH no podían degradarse mediante reacciones, sino que era necesaria la participación de numerosas enzimas distintas.

Los científicos estudiaron las comunidades de microorganismos en dos lagos de la misma zona del noreste de Alemania. El lago Stechlin, grande pero con poca producción de materia orgánica, contiene poco COD. Por el contrario, el lago Grosse Fuchskuhle es un lago pequeño, próximo a unas turberas, por lo que presenta concentraciones elevadas de COD.

Los científicos extrajeron los ácidos nucleicos de muestras recogidas de ambos lagos y los estudiaron mediante técnicas de muestreo de nueva generación que permitían llevar a cabo un análisis comparativo entre hábitats aeróbicos y anaeróbicos. Los biólogos secuenciaron también los genomas de las cepas aisladas implicadas, presuntamente, en la transformación de las SH de los ecosistemas de agua dulce.

Las muestras bacterianas presentaron una población aislada del género Polynucleobacter procedente del lago Grosse Fuchskuhle y dos del género Sphingomonas procedentes del lago Stechlin. Las bacterias del género Polynucleobacter son muy abundantes en agua dulce y toleran las radiaciones ultravioletas y las especies reactivas de oxígeno derivadas de la presencia de reacciones fotolíticas de materia orgánica como las SH. Ambas Sphingomonas aisladas degradaban de forma activa las SH en los experimentos de laboratorio y parecían capaces de realizar la fotosíntesis aeróbica anoxigénica (captación de la energía lumínica y su transformación en adenosín trifosfato (ATP) sin producir oxígeno) en presencia de oxígeno. Es posible que esta fuente de energía permita que los organismos adquieran la energía adicional necesaria para degradar los polímeros complejos.

Los resultados del proyecto HUMADE proporcionan información detallada de la diversidad de microorganismos y la actividad presente en el ciclo de las SH de agua dulce. Por consiguiente, este trabajo facilitará a los científicos la comprensión de los mecanismos biológicos implicados en la degradación de polímeros complejos en ecosistemas de agua dulce.

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