Descubriendo los microorganismos marinos y su rol en el ecosistema a partir de su ADN

LOVISO, C.L.; GUIBERT, L.M.; MARCOS, M.S.; LOZADA, M.; DIONISI, H. M.

Puerto Madryn

Jornada; 2das Jornadas de Becarios del CENPAT; 2011

Centro Nacional Patagónico

Los microorganismos del ambiente marino son muy diversos y se encuentran organizados en complejas comunidades interaccionando entre sí. Debido a su capacidad de transformar compuestos, degradar materia orgánica y reciclar nutrientes forman parte de innumerables procesos, lo que los hace esenciales para la vida en los océanos y la estabilidad de nuestro planeta. Por ejemplo, son los responsables de producir la mitad del oxígeno de la atmósfera, de la atenuación del efecto invernadero por captura del CO2, de mantener el balance de nutrientes esenciales para la vida y de la degradación de contaminantes, entre otros. Sin embargo, queda aún mucho por descubrir del mundo microbiano en dicho ambiente debido a las limitaciones de las técnicas utilizadas para su estudio. Los intentos tradicionales de estudiar comunidades microbianas a partir de su crecimiento en medios de cultivo sólo permiten analizar menos del 1% de los microorganismos. Para sortear esta limitación, se han desarrollado una serie de técnicas denominadas en conjunto “metagenómica”, las cuales permiten el estudio de la totalidad del material genético (ADN metagenómico) de la comunidad microbiana sin necesidad del cultivo de microorganismos. El primer paso para el análisis metagenómico es la extracción directa del ADN total de los microorganismos presentes en la muestra. A partir de los fragmentos de ADN obtenidos, es posible secuenciar directamente dicho ADN o construir una biblioteca metagenómica. Esta última representa una colección de clones (células E. coli), donde cada uno de ellos contiene un fragmento del ADN metagenómico. Los clones así obtenidos pueden luego ser estudiados de varias maneras, ya sea en base al análisis moleculares (PCR) o en base a análisis funcionales (relacionados con la capacidad de llevar a cabo determinadas reacciones químicas) La metagenómica, a pesar de ser una ciencia nueva, ha aportado mucho conocimiento acerca del mundo microbiano. Así, se ha logrado obtener enzimas y metabolitos con propiedades novedosas de interés industrial. Particularmente, en el Laboratorio de Microbiología Ambiental del CENPAT se están aplicando ambas estrategias metagenómicas (secuenciación directa de ADN metagenómico y construcción de una biblioteca metagenómica) con el objetivo de estudiar la biodegradación de hidrocarburos en un ambiente subantártico crónicamente contaminado con estos compuestos Estudios moleculares, mostraron la presencia de genes novedosos codificantes para enzimas dioxigenasas involucradas en el primer paso de la degradación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs). En base a estos resultados, se está realizando la búsqueda de clones de interés dentro de la biblioteca metagenómica, y hasta el momento se cuenta con un clon conteniendo la secuencia codificante para una de las enzimas novedosas encontradas. El análisis de la secuenciación directa del ADN y de los clones seleccionados permitirá obtener información relevante sobre las poblaciones microbianas involucradas en la biodegradación de HAPs adaptadas a ambientes fríos, así como de posibles mecanismos de degradación de estos contaminantes.