Estudios ultraestructurales y eventos de señalizacion celular en microorganismos expuestos a cromo (VI) y fenol, con potencial aplicacion para el tratamiento de efluentes

Abstract

Las actividades industriales generan efluentes que generalmente contienen metales y compuestosorgánicos altamente tóxicos para el medioambiente por lo que el empleo de microorganismos autóctonosresulta una estrategia útil para su tratamiento. En esta tesis doctoral se trabajó con un consorcio microbianodenominado SFC 500-1, compuesto por Acinetobacter guillouiae SFC500-1A y Bacillus sp. SFC500-1E, concapacidad para remover Cr(VI) y fenol simultáneamente de soluciones sintéticas, en un amplio rango decondiciones Se estudiaron aspectos básicos relacionados con los posibles cambios en la estructura-ultraestructuracelular, así como las respuestas adaptativas producidos en los microorganismos que integran el consorcioSFC 500-1 como consecuencia de la exposición a Cr(VI) y fenol. Se observó que el Cr(VI) y/o el fenolprodujeron un incremento en el tamaño, como también alteraciones en la morfología de A. guillouiae SFC500-1A y Bacillus sp. SFC 500-1E. Además, en A. guillouiae SFC 500-1A se observaron cambiosintracelulares en presencia de Cr(VI), agregación celular en presencia de fenol y ambos efectos cuando elCr(VI) y el fenol estuvieron presentes de manera simultánea. En Bacillus sp. SFC 500-1E, en cambio, loscontaminantes provocaron cambios a nivel de la superficie celular, así como cambios intracelulares, talescomo la presencia de un gran número de partículas densas a los electrones (en presencia del metal) y un grannúmero de células lisadas (en presencia de fenol). Por otro lado, ambas bacterias aumentaron la producciónde exopolisacáridos (EPS) y proteínas extracelulares como respuesta adaptativa frente a la exposiciónsimultánea a los contaminantes, mientras que la formación de biofilm constituiría una estrategia desupervivencia sólo frente a fenol Asimismo, los contaminantes produjeron cambios en el estado físico de las membranas de A guillouiae SFC 500-1A y Bacillus sp. SFC 500-1E. El Cr(VI) y el Cr(VI) y fenol simultáneamente,incrementaron la rigidez de las membranas de ambas bacterias, mientras que el fenol sólo ejerció efectofluidificante en la membrana de Bacillus sp. SFC 500-1E. Estos cambios desencadenaron modificaciones enla composición de los fosfolípidos (PLs). En presencia de Cr(VI) y Cr(VI) y fenol en simultáneo, se modificóel perfil de ácidos grasos, que forman parte de los PLs de membrana, de Bacillus sp. SFC 500-1E, mientrasque en A. guillouiae SFC 500-1A se modificaron tanto las cabezas polares como los ácidos grasos de los PLs El fenol en cambio, sólo indujo en Bacillus sp. SFC 500-1E una respuesta a nivel de los ésteres metílicos deácidos grasos (FAMEs). Además, se determinó que la actividad fosfolipasa A2 (PLA2) podría estarrelacionada con el remodelado de los PLs de membrana en las bacterias expuestas a los contaminantes Los resultados permiten sugerir que, los fosfoinosítidos (PPIns) estarían fuertemente comprometidosdurante la respuesta a Cr(VI) y a Cr(VI) y fenol en simultáneo en A. guillouiae SFC 500-1A. El Cr(VI)actuaría a nivel de membrana plasmática como un agonista modulando la vía que conduce a la activación dePLC/DGK generando ácido fosfatídico, el cual podría afectar diferentes vías implicadas en la atenuación dela respuesta al estrés causado por la exposición al metal Una vez efectuados los estudios básicos de caracterización del consorcio SFC 500-1, se procedió aevaluar de manera integral su aplicación para el tratamiento de efluentes de curtiembre, los cuales fueronpreviamente caracterizados. El Cr(VI), los fenoles y la Demanda Química de Oxígeno (DQO) fueron lasvariables que excedieron en mayor medida los límites permitidos por Organismos Regulatorios El bioaumento del efluente de curtiembre, con el consorcio SFC 500-1, en condiciones de laboratoriocontroladas (in vitro), permitió una remoción de alrededor del 15% de Cr(VI) (25 mg/L) y 100% de fenol(300 mg/L) añadidos al efluente y una reducción del 55% de la DQO inicial, después de 3 d de tratamiento En los microcosmos a campo, en cambio, se obtuvo una remoción de Cr(VI) significativa, mientras que losfenoles fueron removidos en su totalidad. La reducción de la DQO fue alrededor del 60-80% después de 14 dde aplicada la estrategia de bioaumento con el consorcio SFC 500-1, logrando las mejores eficiencias deremoción en época invernal. En verano, se destacó una contribución significativa de la flora nativa delefluente en la remoción de la DQO Finalmente, la secuenciación de amplicones de la subunidad 16S del gen ARN ribosomal mostró quetanto la comunidad bacteriana del efluente de curtiembre como la del agua de arroyo receptor ?El Barreal?fueron muy diversas y que la disminución de su diversidad, se debió en gran medida al efecto de lainoculación con el consorcio/vertido de efluentes per se, más que a un efecto temporal. La estrategia debioaumento con el consorcio SFC 500-1 en particular, generó cambios en la composición del efluente luegode 7 d, pero los mismos no representaron más que un 10% de variación en relación a las unidadestaxonómicas operacionales (OTUs) únicas, indicando cierta autorregulación de las comunidades bacterianasen esta matriz. Por otro lado, la disminución en la diversidad del agua de arroyo por el vertido de estosefluentes tratados, se debió a un incremento en la abundancia de los géneros más representados en losefluentes vertidos. Por último, el vertido de efluentes tratados sobre el agua de arroyo no resultó tóxico paralas especies Lactuca sativa L. y Rhinella arenarum En conclusión, en esta tesis doctoral se demostró la capacidad del consorcio SFC 500-1 como unsistema biológico adecuado para ser aplicado en el tratamiento de efluentes de curtiembre y potencialmenteinócuo para el medioambiente.