Examinando por Autor "Manrique, Julieta M."

Mostrando 1 - 1 de 1

Acceso Abierto
Biogeografía de linajes ubicuos y profusos (LUP) de bacterias del Mar Argentino: basado en datos de secuenciación profunda
(Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco. Facultad de Ciencias Naturales y Ciencias de la Salud. Departamento de Biología y Ambiente, 2023) Giaccardi, Laura Inés; Jones, Leandro R.; Manrique, Julieta M.
Las tecnologías independientes de cultivo han producido un punto de quiebre en la microbiología al demostrar que contamos con conocimientos muy rudimentarios sobre la filogenia, metabolismo y ecología de la vasta mayoría de los microorganismos. Gracias a las nuevas tecnologías de secuenciación, contamos actualmente con un nivel de detalle sin precedente de la composición taxonómica de los microbiomas, el cual ha puesto en evidencia que la misma es en extremo compleja. Por ejemplo, se ha demostrado que, como ocurre con los ecosistemas terrestres, las comunidades bacterianas marinas son dominadas por un reducido conjunto de grupos taxonómicos, los cuales son acompañados por una plétora de grupos minoritarios, aunque en extremo diversos. Dada la elevada biomasa y abundancia de las bacterias en el océano, no es difícil vislumbrar que las mismas influyen significativamente en los ciclos biogeoquímicos, regulando su estado y controlando el destino y la magnitud de la reserva de carbono orgánico. Hay que destacar nuevamente que, a pesar de los avances arriba mencionados, estamos en un punto alejado de contar con un conocimiento acabado de la composición, funcionamiento y distribución de las comunidades bacterianas marinas. En el presente trabajo se estudió la composición y distribución de comunidades bacterianas de agua superficial de 17 puntos remotos del Mar Argentino, con el fin de identificar grupos abundantes y ubicuos en nuestros mares, y determinar cuantitativamente si la distribución espacial de los mismos es uniforme (concepto tradicional de que todos los microorganismos están potencialmente en todos lados) o heterogénea. La biogeografía bacteriana es un área poco estudiada en la microbiología tradicional. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que muchos grupos presentan una biogeografía, hecho que ha reactivado el interés de la comunidad científica, con el consecuente florecimiento de varios trabajos en los últimos años. En esta Tesis, se utilizó una base de datos de aproximadamente tres millones de secuencias pareadas del gen de la subunidad ribosomal pequeña (gen 16S) obtenidas mediante secuenciación Illumina de ADN picoplanctónico. Estas secuencias crudas obtenidas (o lecturas) fueron sometidas a un complejo y estricto control de calidad. El mismo implicó un proceso de optimización en el cual se utilizó una “comunidad simulada”, de tamaño reducido y composición conocida. Luego del control de calidad, se obtuvieron 302.597 secuencias de alta calidad de las comunidades del Mar Argentino. La clasificación taxonómica de las mismas permitió determinar que las secuencias más abundantes en nuestros mares corresponden al orden Pelagibacterales (Alphaproteobacteria, Proteobacteria), también conocido como SAR11, y al grupo OM1 (actualmente conocido como Ca. Actinomarina) del phylum Actinobacteria, los cuales en conjunto representaron aproximadamente el 80% de las secuencias. También se identificaron taxa que, aunque menos abundantes que los ya mencionados, exhibieron abundancias sustancialmente mayores que el resto de los grupos detectados. Estos fueron el orden Flavobacterales (o NS5) del phylum Bacteroidetes, el orden Oceanospirillales (o SAR86) de la clase Gammaproteobacteria, y el orden Rhodobacterales (género Amylibacter) de la clase Alphaproteobacteria. Es decir que se identificaron una total 5 taxa abundantes, a los que de aquí en adelante se hace referencia como Linajes Ubicuos y Profusos (LUPs). En conjunto, los LUPs representaron el 86,31% de las secuencias. El resto de las secuencias fueron asignadas a los grupos Marinoscillum, Formosa, NS4, Polibacter, Synechococuss, SAR406, Planctomyces, Fretibacter, PS1, Ascidiaceihabitans, Planktomarina, SAR116, Chesapeake, OM43, Idiomarina, OM60, KI89A, ZD0405 y JTB255. Además, un 11,86% de las secuencias resultaron ser no-clasificables. Para evaluar si los LUPs presentan patrones biogeográficos se estudiaron las correspondientes relaciones taxa-área (TAR), patrones de decaimiento por distancia (DD) y patrones de endemismo, y se realizaron análisis multivariados (NMDS) de cada una de las 17 comunidades de LUPs. Asimismo, se estudió la distribución geográfica de la diversidad de dichas comunidades, la cual se midió mediante índices numéricos de uso común en microecología. Estos estudios se llevaron a cabo a diferentes niveles taxonómicos putativos: especie, género y familia, lo cual se logró agrupando las secuencias en Unidades Taxonómicas Operativas (OTUs) en diferentes niveles de similitud, en base a bibliografía. Además, con el objeto de velar por la consistencia y homogeneidad de la potencia estadística, los estudios fueron repetidos con y sin ecualización. Esto representa un total de: 5 (LUPs) * 3 (niveles taxonómicos putativos) * 2 (ecualizado y no ecualizado) * 14 (TAR, DD con 3 índices, NMDS con 4 índices, endemismo, 5 índices de diversidad) = 420 análisis cuantitativos, los cuales generaron datos originales sobre las comunidades microbianas del Mar Argentino y que además son de relevancia para el conocimiento general de la biogeografía microbiana. Los análisis de las relaciones taxa-área, en general evidenciaron tasas de reemplazo (valor z de la TAR), o turnover, significativos en todos los linajes y con datos ecualizados y sin ecualizar. Dichas tasas fueron similares en los 3 niveles taxonómicos putativos, aunque en general los niveles de agrupamiento menos inclusivos presentaron tasas mayores que los más inclusivos; es decir que los valores más grandes de z se observaron en el nivel putativo de especie y los más pequeños en el de familia. En concordancia con esto, en general también se observaron patrones de DD en todos los índices de similitud utilizados. Es decir que las comunidades cercanas entre sí resultaron ser composicionalmente más parecidas entre ellas que a comunidades ubicadas en puntos geográficos relativamente alejados. Este patrón pudo observarse en la mayor parte los LUPs, niveles de agrupamientos y para datos ecualizados y no ecualizados, aunque para algunos LUPs y combinaciones de parámetros específicas no se observó el decaimiento, o el mismo no fue estadísticamente significativo. Los análisis de endemismo indicaron que cada LUP presenta linajes que son característicos de cada localización geográfica en particular, es decir son endémicas en dicha localización. Se identificaron 69, 78 y 86% de OTUs endémicas en los niveles de similitud de 95, 97 y 99%, respectivamente. Los análisis con secuencias ecualizadas y no ecualizadas fueron similares entre sí. Los ordenamientos realizados mediante NMDS no permitieron evidenciar una relación entre la cercanía en el ordenamiento y la correspondiente cercanía geográfica de manera consistente. Ante estos resultados, se concluye que los ordenamientos mediante NMDS no tienen el poder suficiente para evidenciar por sí solos la existencia de patrones geográficos. El análisis de la distribución espacial de la diversidad mostró que dos de los índices utilizados, ACE y Chao, estuvieron muy relacionados con los esfuerzos de muestreo, o coberturas, logrados para cada LUP en cada muestra. Por lo tanto, los correspondientes resultados no fueron utilizados en los análisis posteriores. El resto de los índices utilizados (índices de diversidad y homogeneidad de Shannon, e índice de Simpson), resultaron ser más robustos. Su análisis indicó que, si bien existieron variaciones en los distintos puntos de muestreos, las mismas no presentaron relaciones consistentes entre muestras con respecto a su distribución geográfica. En su conjunto, los resultados arriba expuestos indican que los LUPs pueden presentar patrones de distribución heterogéneos. Este fenómeno podría obedecer a (i) la ocurrencia de procesos aleatorios, en particular aislamiento por distancia, o a (ii) procesos adaptativos (preferencia de nicho). Es ampliamente conocido que la selección puede causar patrones biogeográficos cuando se relevan ambientes contrastantes (por ejemplo, transectas ecuatorial-polares, transectas trans-cordilleranas, transectas trans-estuariales, columna de agua en el océano y lagos profundos, etc.). Sin embargo, esta segunda explicación es menos plausible que la primera en el caso del presente estudio, ya que las muestras aquí estudiadas corresponden a un mismo ambiente (agua superficial). La deriva ecológica es otro proceso que puede asociarse con la existencia de diferencias composicionales entre comunidades de distintas regiones. Sin embargo, no existe mecanismo conocido por el cual la misma pueda generar patrones de DD, por lo cual no resulta plausible que este tipo de deriva pueda, al menos por sí sola, explicar todos los patrones biogeográficos observados en esta Tesis. Este es el primer estudio en el que se analizó qué linajes del bacterioplancton presentan un mayor aporte a los microbiomas de agua superficial del Mar Argentino. Asimismo, el estudio aporta datos novedosos sobre la existencia de patrones biogeográficos en microbios, tema que, como ya se mencionó, es foco de muchos estudios actuales. En este sentido, se expone la presencia de una estructuración biogeográfica en comunidades de bacterioplancton del Mar argentino, en contraposición al concepto tradicional de que “todo está en todas partes, pero ambiente selecciona”. Si bien es claro que el ambiente siempre impone restricciones en el proceso de ensamblado comunitario, los resultados aquí presentados demuestran que ensambles de LUPs de un mismo ambiente (agua marina superficial) pero de sitios geográficos remotos presentan variaciones composicionales, las cuales como se explicó en el párrafo previo, pueden atribuirse al fenómeno de aislamiento por distancia. Ahora que se descubrió la existencia de estos patrones en el Mar Argentino, será posible diseñar nuevos estudios y experimentos destinados a avanzar en la comprensión de los mecanismos subyacentes.