Este estudio tuvo como objetivo investigar la correlación de la estructura de
la comunidad microbiana con la composición de las aguas residuales y el
rendimiento del reactor. Se persiguió caracterizar la estructura microbiana de
la comunidad, la función y las abundancias relativas de los diferentes grupos
metanogénicos.
INTRODUCCIÓN:
Las fuentes de carbono en microbiología son compuestos orgánicos que pueden
ser usados por microorganismos para producir los productos que se desean. En
este artículo se trata sobre uno en particular: el metano, producido durante el
tratamiento biológico de las aguas residuales.
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Por otro lado, también intervienen microorganismos productores de los productos intermedios de las reacciones, estos son los siguientes:
- Bacterias Hidrolíticas: Rompen enlaces. Ej: Staphyloccoccus, Vibrio…
- Bacterias Acidogénicas: Convierten azúcares, aminoácidos y lípidos en ácidos orgánicos. Ej: Clostridium, Lactobacillus…
- Bacterias acetogénicas: Degradan ácidos órganicos produciendo hidrógeno y ácido acético. Ej: Syntrophomonas, Syntrophobacter…
- Los microorganismos productores de metano son arqueas metanogénicas, que producen el metano mediante las reacciones. Ejemplos de estas arqueas son: Methanosarcina, Methanothrix…
PRIMER EXPERIMENTO: USO DE BIORREACTORES:
Se usaron 3 biorreactores los cuales se alimentaron con 3 tipos de aguas
residuales sintéticas que contenían distintos compuestos orgánicos: biorreactor
a base de glucosa (GBR), biorreactor a base de melaza (MOBR) y biorreactor a
base de leche (MIBR), ademas de otros compuestos en común.
Los microorganismos se dejaron de 30 a 45 días en estos biorreactores hasta que se formaron flóculos. A partir de ahí se fueron sometiendo a distintas condiciones de velocidad de entrada de alimento y de velocidad de salida de los propios microorganismos:
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Los resultados indican que a medida que se aumenta la velocidad de entrada de alimento, aumenta la producción de metano hasta llegar a un límite en el que el sistema colapsa:
SEGUNDO EXPERIMENTO: ELABORACIÓN DE UN PERFIL DE LA COMUNIDAD ARQUEAL
Se recogieron distintas muestras de cultivos y se analizó un gen que codifica un ARN ribosómico, el cual es distinto
para cada especie de estas arqueas. Cada una de las bandas, que se pueden
observar en esta imagen, se corresponde a una especie de arquea.
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| Origen de la imagen 1=melaza; 2=leche; 3=glucosa |
.png) |
| Origen de la imagen |
Como se puede observar en los resultados a pesar de existir alguna especie propia de un solo biorreactor, la mayoría de especies encontradas fueron comunes a los 3 biorreactores.
Después de eso se realizó un análisis UPGMA, el cual permite establecer gráficamente la similaridad de estas especies en los distintos biorreactores mediante un dendrograma.
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En el dendrograma representado se compara la similaridad de poblaciones en los diferentes estados de OLR y HRT en los que se ha realizado el experimento
ANÁLISIS CUANTITATIVO DE LA POBLACIÓN METANOGÉNICA:
Para realizar el análisis se compararon los resultados obtenidos mediante
dos técnicas distintas:
- qPCR: Técnica de amplificación de genes que permite saber la cantidad de ADN presente en la muestra, y por tanto, la abundancia relativa de los individuos que componen la comunidad.
- CARD-FISH: Permite la visualización directa, mediante una sonda fluorescente, de los componentes de la comunidad microbiana.
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RESULTADOS:
- Según indica la q-PCR cada fuente de carbono influye en el enriquecimiento de diferentes grupos de metanógenos.
- En cuanto al rendimiento de los tres reactores, se puede decir que fue significativamente diferente, debido a que los microorganismos metabolizan el carbono de forma diferente y las relaciones entre ellos se ven afectadas.
- El biorreactor a base de leche acumula más butirato y propionato lo que indica una menor actividad de bacterias acetogénicas o metanógenas. Por tanto se concluye que la acetogénesis es el paso limitante a la hora de producir metano, ya que la abundancia de metanógenas no varía significativamente y se pueden descartar.
- A rasgos más generales, en todos los reactores se observó una disminución en el número de copias de genes de Methanosaetaceae, uno de los componentes de la comunidad microbiana, después de una introducción de alimento más allá del nivel crítico, lo que implica que puede ser un buen indicador biológico para detectar el deterioro del sistema con respecto a la función de las comunidades microbianas.
En general, este estudio indica que la composición de las aguas residuales,
en términos de sus componentes orgánicos, tiene una mayor influencia en la
abundancia relativa de diferentes grupos filogenéticos de metanógenos que en su
diversidad.
BIBLIOGRAFÍA:
- http://www2.cbm.uam.es/jalopez/personal/SeminariosVarios/ERARtexto.htm
- http://www.lifetechnologies.com/es/en/home/life-science/pcr/real-time-pcr/qpcr-education.html
ARTÍCULO ORIGINAL:
K. Kundua, I. Bergmannb, S. Hahnkeb, M. Klockeb, S. Sharmaa,∗, T.R. Sreekrishnan
Carbon source — A strong determinant of microbial community structure and performance of an anaerobic reactor.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168165613003702
Carbon source — A strong determinant of microbial community structure and performance of an anaerobic reactor.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168165613003702
TRABAJO REALIZADO POR:
Morgan Ramón Landreau
Sergio Ibáñez López
Aurora Carrión Pérez
Lucía Navarro Serrano
Eduardo Puerta Baile
