Metagenómica de lodos activados. Factores determinantes del ensamblado de comunidades bacterianas en el tratamiento de efluentes
El tratamiento biológico de efluentes domésticos o industriales por lodos activados sebasa en la actividad de poblaciones microbianas capaces de autoensamblarse paraconstituir una comunidad dinámica de alta diversidad. Revelar los factores quedeterminan la estructura de las comunidades microbianas y los mecanismos queconducen a su ensamblado es crítico para mejorar la gestión del proceso de tratamientoy para proveer un marco conceptual que pueda ser aplicado a comunidades microbianasen otros procesos de biotecnología ambiental. Varios estudios previos realizados enplantas de tratamiento de lodos activados municipales, de diferente configuración yprovenientes de sitios geográficamente distantes, sugerían la presencia de taxonesbacterianos de alto rango (filos) comunes a todos los sistemas estudiados. En base aestos antecedentes, se planteó la hipótesis de que los determinantes ecológicos delproceso de tratamiento relacionados con la formación del agregado biológico (floc), quepermite la retención de la biomasa en el sistema, serían los principales responsables dedefinir la composición de la comunidad bacteriana en lodos activados. Los objetivos de esta tesis fueron: 1) comprobar si existe un grupo común (core) detaxones bacterianos y funciones en plantas de tratamiento de efluentes municipales eindustriales, y 2) determinar cuáles son las variables ambientales y operacionalesrelevantes en la estructuración de las comunidades bacterianas de los lodos activados. Se realizaron estudios de metagenómica comparativa, utilizando técnicas depirosecuenciación de amplicones de las regiones variables V1-V3 del gen de ARNribosomal 16S (ARNr 16S), y secuenciación al azar de ADN metagenómico. Seanalizaron lodos activados de 9 plantas de tratamiento de efluentes ubicadas en Argentina, dos municipales y siete industriales, cada una muestreada en dosoportunidades, separadas por períodos de hasta 4 años, conjuntamente con los datosmetagenómicos de 12 plantas de tratamiento industriales y municipales localizadas en China, India, Singapur y Corea del Sur, generados en otros laboratorios. Se determinó que la diversidad taxonómica y funcional es significativamente mayor enlodos activados municipales que en industriales. Cada sistema de lodos activados quetrata un efluente industrial particular presentó una composición bacteriana característica,reproducible en el tiempo, y marcadamente distinguible del patrón de filos y clasesbacterianas observado en plantas municipales. A pesar de los cambios a nivel de génerodentro de cada planta, se observó una conservación de los perfiles de contenido de GCen los metagenomas. Se detectó una preferencia particular de ciertos grupos bacterianosconsistente con diferencias subyacentes en las abundancias de categorías funcionalesparticulares, que a su vez se relacionaron con la metabolización de constituyentesespecíficos de los efluentes. Se concluye que las características del efluente son elprincipal determinante de la estructuración de las comunidades bacterianas en sistemasde lodos activados. Asimismo, se sugiere que el aumento en la variedad de sustratos queingresan a los procesos de tratamiento, por ejemplo combinando efluentes de diferentesorígenes en parques industriales, permitiría la conformación de comunidadesmicrobianas más robustas en términos de resistencia y resiliencia frente aperturbaciones. Los modelos mecanicísticos como el ASM1 o el ASM3, que son herramientas valiosaspara la representación de procesos biológicos que ocurren en biorreactores, soncalibrados utilizando parámetros derivados de plantas de tratamiento municipales. Losresultados obtenidos en esta Tesis resaltan la importancia de considerar las diferenciastaxonómicas y funcionales entre lodos activados industriales y municipales, ya que lasmismas podrían reflejar cambios en la cinética de consumo de sustratos y en laformación de productos de almacenamiento.
| Main Author: | |
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| Format: | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis biblioteca |
| Language: | eng |
| Published: |
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
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| Subjects: | LODOS ACTIVADOS, TRATAMIENTO DE EFLUENTES, ENSAMBLADO DE COMUNIDADES MICROBIANAS, ARN RIBOSOMAL 16S, METAGENOMICA, ACTIVATED SLUDGE, WASTEWATER TREATMENT, MICROBIAL COMMUNITY ASSEMBLY, 16S RIBOSOMAL RNA, METAGENOMICS, |
| Online Access: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5986_Ibarbalz http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n5986_Ibarbalz_oai |
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