Los ambientes extremos de Arabia Saudita, como el cráter Al Wahbah que se muestra arriba, pueden albergar bacterias extremófilas útiles. Crédito:2022 KAUST; Junia Schultz
Un análisis exhaustivo de las comunidades bacterianas de la Isla Decepción, un volcán activo en la Antártida, destaca el potencial del uso de bacterias amantes del calor para limpiar la contaminación por petróleo, según muestra una nueva investigación dirigida por investigadores de KAUST.
Júnia Schultz se unió recientemente a KAUST como postdoctorado trabajando con Alexandre Rosado. Se ha fijado en la caracterización del microbioma de los entornos terrestres extremos en Arabia Saudita, incluidos volcanes, desiertos y sitios geotérmicos. Estos extremófilos, bacterias que crecen en los ambientes más extremos del mundo, incluidos aquellos que aman el calor (termófilos), tienen un inmenso potencial para una gran variedad de aplicaciones biotecnológicas.
"Los extremófilos prosperan en una multitud de condiciones hostiles y se han adaptado para permanecer metabólicamente activos en circunstancias difíciles", dice Schultz. "Exhiben capacidades metabólicas y fisiológicas versátiles y diversas y, a menudo, sintetizan bioproductos valiosos".
Dichos bioproductos incluyen enzimas y compuestos bioactivos que pueden usarse en industrias como la agricultura, la farmacología e incluso la exploración espacial. Los extremófilos también podrían proporcionar un método seguro y eficiente para limpiar la contaminación por petróleo.
"Ciertas bacterias comen petróleo como fuente de carbono, nutrientes y energía", dice Schultz. "Para hacer esto, primero secretan surfactantes, sustancias que rompen la tensión superficial del aceite, antes de absorber el petróleo emulsionado en sus células, donde se degrada a través de la actividad enzimática".
Para su doctorado, Schultz tenía curiosidad por saber si tales bacterias existen en el volcán de la Isla Decepción en la Antártida. Este continente antes prístino ahora es vulnerable a la contaminación, incluida la contaminación por petróleo, y los científicos esperan encontrar fuentes de comunidades bacterianas locales con el potencial de ayudar con la descontaminación.
Schultz y sus colaboradores aislaron 126 cepas bacterianas de muestras recolectadas en dos sitios geotérmicos en la Isla Decepción.
"Estos termófilos podrían proporcionar bioproductos valiosos e interesantes, no solo para la descontaminación del aceite, sino para muchas aplicaciones", dice Schultz. "Sin embargo, es difícil imitar entornos extremos en el laboratorio para cultivar estas cepas bacterianas. La biomasa celular de los microorganismos es muy baja en entornos extremos, lo que dificulta la extracción de ADN".
Después de mucha persistencia, los investigadores pudieron recolectar suficiente ADN de alta calidad para realizar análisis genómicos y cultivar 126 cepas bacterianas. Particularmente interesantes fueron las características genómicas y el potencial metabólico de siete cepas de Anoxybacillus flavithermus.
El equipo identificó genes relacionados con la estabilización del genoma bajo fluctuaciones de temperatura, proteínas de choque térmico y frío, reparación del ADN frente a la radiación ultravioleta y resistencia a las condiciones alcalinas, así como genes para la degradación del almidón y la celulosa.
El equipo analizó las 126 cepas por su capacidad para producir biosurfactantes y degradar el petróleo. De estas, 76 cepas crecieron bien en cultivos con petróleo crudo como única fuente de carbono. Treinta cepas mostraron resultados particularmente buenos para la degradación del aceite; 13 de estos también produjeron biosurfactantes, incluida una cepa de A. flavithermus.
El petróleo es uno de los contaminantes más complejos de la Tierra, y la eficiencia y la eficacia de la degradación microbiana dependerán de múltiples factores, desde variables ambientales locales como la temperatura y el pH, hasta las fracciones, la cantidad y la composición del petróleo presente en un sitio determinado.
"La comprensión completa de las cepas bacterianas locales y su potencial metabólico es fundamental para diseñar enfoques futuros para abordar la contaminación por petróleo, no solo en la Antártida, sino en todo el mundo", dice Schultz. "Estoy entusiasmado con el potencial que brindan los extremófilos y espero explorar los entornos extremos de Arabia en busca de nuevos bioproductos para todo tipo de aplicaciones".
La investigación fue publicada en Microorganisms y Fronteras en Microbiología . Las bacterias de las cuevas subárticas podrían estar en riesgo debido al cambio climático
