LabCEM estudia las comunidades microbianas (principalmente anaerobias) que residen en entornos naturales e intervenidos y su relación con procesos biogeoquímicos y sus funciones ecosistémicas. Esto lo llevamos a cabo principalmente desde nuestra vinculación a las siguientes líneas:
Estudio de la Ecofisiología de Microorganismos Asociados al Ciclo del S
El sulfato presente en el océano (~29 mM) es la mayor reserva de azufre de nuestro planeta, y equivale a una reserva oxidante que es un orden de magnitud mayor al oxígeno atmosférico1. En la reducción desasimilativa de sulfato (o también conocida como ”respiración de sulfato”), las Bacterias Sulfato Reductoras (SRBs) utilizan sulfato como aceptor de electrones acoplada a la oxidación de diversos dadores de electrones (H2, ácidos orgánicos, hidrocarburos, entre otros). La actividad de los SRBs es relevante en diversos ecosistemas, incluidos sedimentos marinos, ambientes contaminados, tapetes microbianos e incluso ha sido asociada a cuadros de disbiosis2.
La relevancia de SRBs en los procesos biogeoquímicos del océano es tan alta, que su actividad es responsable exclusivo de la oxidación del 30% del carbono orgánico al fondo del mar3. Actualmente, nuestro laboratorio estudia las capacidades metabólicas de estas bacterias y como diversos determinantes ambientales modulan su actividad en distintos hábitats.
Estudio de Bacterias Electrogénicas y su Aplicación en Procesos Biotecnológicos
Existen diversos microorganismos que son capaces de conservar energía a partir del acoplamiento entre la oxidación de diversos compuestos químicos y la transferencia directa de electrones a electrodos. Este fenómeno fue reportado por primera vez en 19104, y más recientemente, una serie de líneas de investigación han abordado las propiedades metabólicas y fisiológicas que poseen los microorganismos electrogénicos5, su ecología6, 7, como también las aplicaciones biotecnológicas y servicios ecosistémicos que los sistemas bioelectroquímicos nos pueden brindar8-10. Nuestro laboratorio estudia aquellos elementos y condiciones geoquímicas, bioquímicas y filogenéticas de bacterias electrogénicas, buscando elucidar los mecanismos con que estas estas establecen contactos eléctricos con otras células, minerales o electrodos ya sea en entornos naturales o intervenidos.
Biorremediación microbiana: Una alternativa para el Tratamiento de Pasivos Ambientales
La biorremediación es un proceso que utiliza el metabolismo de organismos vivos, como hongos, bacterias y plantas, para degradar, transformar, acumular y/o mineralizar contaminantes en productos no perjudiciales para el ambiente y la salud humana. La biorremediación sostenible a gran escala se ha aplicado con éxito, principalmente en Europa, Norteamérica y, más recientemente, China, sobre todo en respuesta a la necesidad de reutilizar y revitalizar sitios abandonados11. Sin embargo, los proyectos de biorremediación en Chile aún son escasos, principalmente debido a que en la actualidad, Chile es el único país de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) que no cuenta con una normativa de protección de suelos y, en consecuencia, el diseño e implementación de procesos de remediación se ha visto obstaculizado por la falta de normas, definiciones claras de herramientas metodológicas y estándares 12, 13. Nuestra investigación se centra en el estudio de las interacciones microorganismo:contaminante a lo largo de procesos de biorremediación, abordando preguntas científicas orientadas a la mayor comprensión de las funciones ecológicas y fisiológicas de los microorganismos en la transformación de contaminantes en el ecosistema y su aplicación a escala industrial.
Referencias
1. Jørgensen, B. B.; Kasten, S., Sulfur Cycling and Methane Oxidation. In Marine Geochemistry, Schulz, H. D.; Zabel, M., Eds. Springer Berlin Heidelberg: Berlin, Heidelberg, 2006; pp 271-309.
2. Rabus, R.; Venceslau, S. S.; Wöhlbrand, L.; Voordouw, G.; Wall, J. D.; Pereira, I. A., A Post-Genomic View of the Ecophysiology, Catabolism and Biotechnological Relevance of Sulphate-Reducing Prokaryotes. Adv Microb Physiol 2015, 66, 55-321.
3. Bowles, M. W.; Mogollón, J. M.; Kasten, S.; Zabel, M.; Hinrichs, K.-U., Global rates of marine sulfate reduction and implications for sub–sea-floor metabolic activities. Science 2014, 344 (6186), 889-891.
4. Potter, M. C., On the difference of potential due to the vital activity of microorganisms. 1910; Vol. 3, p 245-249.
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6. Lovley, D. R.; Ueki, T.; Zhang, T.; Malvankar, N. S.; Shrestha, P. M.; Flanagan, K. A.; Aklujkar, M.; Butler, J. E.; Giloteaux, L.; Rotaru, A.-E.; Holmes, D. E.; Franks, A. E.; Orellana, R.; Risso, C.; Nevin, K. P., Geobacter: The Microbe Electric’s Physiology, Ecology, and Practical Applications. In Advances in Microbial Physiology, Poole, R. K., Ed. Academic Press: 2011; Vol. 59, pp 1-100.
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