Biology and population ecology of uncultured Archaea in natural environments analyzed by taxon-specific molecular markers = Biología y ecología poblacional de Archaeas no cultivadas en ambientes naturales analizadas mediante marcadores moleculares específicos

摘要

Los microorganismos del Dominio Archaea son un componente común del plancton que ha pasado, mayoritariamente desapercibido para la Limnología durante mucho tiempo. Sólo tras la aplicación de técnicas moleculares en ecología microbiana se ha descubierto su enorme riqueza biológica y abundancia tanto en ambientes acuáticos como terrestres, más allá del grupo de las archaea metanógenas. Estudios recientes han demostrado que los hábitats de agua dulce tienen la mayor diversidad filogenética y representan entornos prometedores para el descubrimiento de nuevos linajes de Archaea. Uno de los ambientes que constituyen una fuente inexplorada de riqueza de nuevos filotipos de Archaea son los lagos alpinos, donde diferencias llamativas en la composición filogenética y abundancia de las arqueas se han reportado recientemente. Esto hace que los sistemas lacustres sean un modelo útil para comprender los factores ecológicos y la influencia de la heterogeneidad del hábitat sobre la composición de microorganismos Archaea, y para vincular los rasgos ecológicos y metabólicos de las arqueas con el funcionamiento del ecosistema. Esta tesis tiene como objetivo combinar microbiología ambiental, técnicas moleculares y aproximaciones bioinformáticas para progresar en el conocimiento de la distribución ecológica y ecofisiología de filotipos representativos de las arqueas de agua dulce superando la limitación de su baja cultivabilidad. Para este propósito, se diseñaron y optimizaron cebadores específicos para el gen SAGMGC-1 16S rRNA y los diferentes ecotipos de archaea oxidadoras de amonio, AOA (gen amoA), y se cuantifico mediante qPCR las distribuciones espacio-temporales a lo largo de una exploración anual en un lago profundo de alta montaña, donde las deposiciones atmosféricas son la principal fuente de nitrógeno reactivo. Adicionalmente se exploraron las diferencias espacio-temporales en el plancton superficial de un gran conjunto de lagos con gradientes ambientales marcados, mediante el diseño y optimización de cebadores específicos para el gen 16S rRNA de los grupos de euryarchaeota MEG y DSEG. Por último, se construyo una base de datos genética detallada del gen ribosómico 16S rRNA de Archaea utilizando SILVA y nuestros propios datos genéticos generados a partir de trabajos anteriores, a partir de esto se diseño y optimizo la sonda específica de CARDFISH para el grupo taumarchaeota SAGMGC-1, combinando aproximaciones in silico, in vitro e in situ. Posteriormente se cuantificó selectivamente dicha población a lo largo de un gradiente ambiental