Develan claves de la supervivencia de microorganismos extremos del norte de Chile


FECHA: 26 MAYO, 2017
Fuente: http://www.noticias.ucn.cl/destacado/develan-claves-de-la-supervivencia-...

 

Mediante la secuenciación de sus genomas, investigadores de la UCN elaboraron el mapa genético de cinco bacterias con características únicas y alto potencial para futuros desarrollos científicos y biotecnológicos.
En un trabajo pionero y que se extendió por varios años, investigadores de nuestra Universidad lograron reconstruir el genoma de cinco bacterias que se desarrollan en hábitats extremos del Norte de Chile, las que presentan un gran potencial para futuros desarrollos científicos y biotecnológicos.
Los microorganismos, cuyas características los hacen únicos a nivel mundial, fueron identificados en los salares de Ascotán (3.716 msnm, Región de Antofagasta) y Gorbea (3.716 msnm, Región de Atacama), así como en pilas de lixiviación de faenas mineras.
En el primer salar, ubicado en el sector cordillerano cercano al límite con Bolivia, se han medido concentraciones de arsénico en agua superficial muchas veces mayores que en ambientes similares a nivel mundial; mientras que el salar de Gorbea tiene la particularidad de ser ácido y salino a la vez y, por lo mismo, es considerado un análogo terrestre de los antiguos terrenos del planeta Marte.
En tanto, la lixiviación es un proceso hidrometalúrgico utilizado para la obtención de cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua.
La investigación fue desarrollada por un equipo multidisciplinario del Centro de Biotecnología “Profesor Alberto Ruiz” de la UCN, quienes, al revelar la información genética (ADN) de las bacterias, obtuvieron conocimientos claves para profundizar en estas particulares formas de vida, como los mecanismos que utilizan para tolerar las extremas condiciones de los ambientes que habitan.



PROYECCIONES

El futuro es promisorio y el trabajo está focalizado en la actualidad en diversos proyectos, algunos de los cuales se encuentran en sus fases iniciales. Entre ellos se cuentan iniciativas Fondef, Fondecyt y Corfo, en colaboración con empresas del sector privado como Minera Escondida, y con organismos internacionales de primer nivel como el SETI Institute de la NASA.
La Dra. Cecilia Demergasso, Directora del Centro de Biotecnología “Profesor Alberto Ruiz” y quien lidera el equipo de investigación, indica que este es el resultado del trabajo de un equipo de más de 20 personas, con distintas especialidades, que aportan a la generación de nuevo conocimiento en la UCN.
Resalta que, desde el punto de vista del desarrollo científico, la información del genoma de una especie permite orientar las experiencias en el laboratorio, con el fin de confirmar el tipo de metabolismo que emplean las distintas bacterias. Desde el punto de vista tecnológico, saber el mecanismo de resistencia que utilizan permite idear una estrategia para mejorar el cultivo de la especie y, de esa forma, utilizar estos microorganismos en un desarrollo de tipo biotecnológico, como por ejemplo en un proceso de biolixiviación. “Si conozco cómo funciona su metabolismo, puedo idear cómo mejorar su crecimiento en procesos industriales”, añade.
Agrega que esto, por un lado, permite pensar en nuevas o mejoradas aplicaciones industriales y, por otro, permite hacer una contribución al conocimiento científico global. Por ejemplo, es posible aportar, desde el Norte Grande de Chile, elementos que se orienten a contestar la pregunta de si el arsénico pudo ser uno de los soportes energéticos de las primeras formas de vida en nuestro planeta. “La secuenciación y anotación de estos genomas es un aporte para conocer y valorar, con mayor profundidad, la biodiversidad de la región”, acotó la investigadora.



BACTERIAS

Aislada desde el salar de Gorbea, la Acidithiobacillus thiooxidans CLST es una bacteria que se caracteriza por oxidar azufre para obtener energía, además de ser particularmente tolerante a elevadas concentraciones de cloruro y poseer un genoma mucho más grande que el de su pariente más cercano secuenciado.
Otra especie estudiada fue la Fusibacter ascotence 3D3, una bacteria aislada desde el salar de Ascotán y que se caracteriza por reducir arsénico para obtener energía. Sin embargo, explica la Dra. Cecilia Demergasso, en su genoma no se encuentra ninguno de los genes asociados a las enzimas que a la fecha se han descrito para catalizar esta reacción, lo que lleva a la pregunta científica de si estará Fusibacter utilizando enzimas aún desconocidas por la ciencia para la reducción de arsénico.
Otra especie extremófila del norte que llama la atención es la Leptospirillum ferriphilum Sp-Cl, debido a que en su genoma tiene todos los genes necesarios para fijar nitrógeno atmosférico cuando escasean los nutrientes nitrogenados en el medio, a diferencia de otros microorganismos, incluso de la misma especie, que no poseen esta importante capacidad adaptativa.
A la anterior se suma la cepa CBAR13 de la especie Sulfobacillus thermosulfidooxidans, la que cuenta con un sistema aún no identificado de respuesta a la presencia al cobre.
Resalta también la Nitrincola sp. A-D6, que fue la primera cepa con genoma secuenciado de su especie, en la que se encontraron los genes que se sabe están involucrados en los mecanismos de resistencia y en la oxidación de arsénico.
“La información que nos entregan los genomas nos permite entender, entre otras cosas, cuáles son los mecanismos que utilizan los microorganismos para tolerar las condiciones presentes en los ambientes extremos que habitan”, puntualizó.



LABORATORIOS NATURALES

En general, los microrganismos comparten metabolismos comunes como la síntesis de proteínas, pero también tienen metabolismos diferenciados. Así, algunos son oxidadores o reductores de arsénico, otros de azufre y otros de hierro, por ejemplo, y por lo mismo son aptos para vivir en diferentes condiciones y con potencial para diferentes aplicaciones tecnológicas.
La Dra. Lorena Escudero, integrante del equipo de investigación de la UCN, indica que un aspecto distintivo de los microorganismos estudiados es su gran capacidad de adaptación a ambientes extremos. “Hay cepas que genómicamente se han ido adecuando para tolerar condiciones únicas que existen en el norte de Chile, y que no están presentes en otros sistemas”, especifica.
Así las cosas, los microorganismos analizados destacan por ser una fuente de nuevo material para futuras aplicaciones en el área biotecnológica.
Según explica la investigadora de la UCN, Dra. Sabrina Marín, los microorganismos L. ferriphilum y S. themosulphidooxidans son especies claves y predominantes dentro de la comunidad microbiana que habita en los sistemas de biolixiviación. Las cepas analizadas se destacan por sobre otros miembros de la especie, debido a su particular resistencia a elevadas concentraciones de cloruro, sulfato y metales pesados. “Ambas, son bacterias que viven a temperaturas mayores que las que nosotros preferimos. El estudio de sus genomas nos permitió identificar y comprender con mayor profundidad las vías metabólicas asociadas con sus mecanismos de resistencia”, especificó la especialista.
El trabajo científico en estos casos también incluyó la identificación de metagenomas. Esto, consiste en aislar todo el ADN que existe en un ambiente determinado y procesar esa información. “Es un proceso más amplio; es como una ‘pesca con red de arrastre’. Posteriormente, con procesos bioinformáticos, se agrupan las secuencias genéticas que son similares entre ellas y se van separando por grupos”, explica el Dr. (c) Mauricio Acosta, científico del Centro de Biotecnología de la UCN, quien añade que el genoma se enfoca en un microorganismo, mientras que el metagenoma apunta a todos los genomas presentes en una determinada comunidad microbiana.
Las investigaciones y sus resultados se realizaron en el marco de distintos proyectos Fondecyt, Fondef, Corfo y FIC-R, así como en alianza con empresas mineras como BHP Billiton, Escondida y Spence, además de la colaboración con otros organismos, como la Fundación Ciencia y Vida. Destaca en esta labor el trabajo interdisciplinario como un factor clave para la obtención de nuevo conocimiento científico y tecnológico.























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