Proyectos \
Microbial genetic diversity
Research Area: Microbial genetic diversity
Diversidad genómica de bacterias y arqueas termoacidófilas
Project Leader:
Dr. Luis Eduardo Servín Garcidueñas1
1
.
Working Group:
Dra. Esperanza Martínez Romero2
,
Dr. Marco A. Rogel Hernández2
,
Dra. Luisa Falcón Álvarez3
,
Dr. Jésus Campos García4
,
Dr. Mauro Degli Esposti5
,
Dr. Rogel A. Garrett6
,
Dr. Xu Peng6
,
Dra. Susanne Erdmann7
,
Dra. Alejandra Prieto Davó8
,
Dr. Ulises Olivares Pinto1
,
Dr. Mauricio Quesada Avendaño1,9
,
Dr. Lin-xing Chen10
,
Dr. Wen Sheng Shu10
.
1 Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México
2 Centro de Ciencias Genómicas, Cuernavaca, Universidad Nacional Autónoma de México
3 Instituto de Ecología, Universidad Nacional Autónoma de México, México
4 Instituto de Investigaciones Químico-Biológicas, Morelia, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo
5 Instituto Italiano de Tecnología, Genova
6 Centro Danés de Arqueas, Copenhague, Universidad de Copenhague
7 Escuela de Biotecnología y Ciencias Biomoleculares, Sídney, Universidad de Nueva Gales del Sur
8 Facultad de Química, Sisal, Universidad Nacional Autónoma de México
9 Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad, Universidad Nacional Autónoma de México
10 Colegio de Ecología y Evolución, Guangzhou, Universidad Sun Yat-Sen
Las comunidades microbianas que poseen una complejidad limitada proveen la oportunidad única de utilizar las herramientas de secuenciación masiva para elucidar la diversidad filogenética y funcional con gran resolución. En algunos sitios volcánicos se encuentran manifestaciones termales con condiciones de acidez extrema, de temperaturas elevadas y de concentraciones tóxicas de metales. Los análisis de diversidad de comunidades microbianas de dichas manifestaciones termales han identificado virus y microorganismos que pertenecen a los dominios Bacteria, Archaea y Eucaria y que son capaces de contender con las presiones ambientales. Estas comunidades microbianas pudieran ser aprovechadas para mejorar los procesos actuales de biorremediación, de biomineria y de otros procesos industriales.
En las manifestaciones termales tenemos la oportunidad de analizar comunidades conformadas por virus y microorganismos desconocidos o pobremente caracterizados. En México la gran mayoría de la diversidad microbiana de las manifestaciones termales se desconoce por completo. En esta línea de investigación se propone analizar la diversidad de comunidades microbianas de ambientes termales de México mediante técnicas metagenómicas. Se tiene especial interés en explorar comunidades microbianas del campo geotérmico de Los Azufres en Michoacán ya que cuenta con una gran diversidad y cantidad de manifestaciones termales de origen natural. Este proyecto representa una oportunidad para analizar comunidades microbianas que de otra forma permanecerían desconocidas.
Algunos de nuestros objetivos son:
- Realizar análisis bioinformáticos para obtener y analizar genomas de arqueas, bacterias y virus de ambientes extremos de Los Azufres.
- Realizar estudios comparativos de genomas y metagenomas obtenidos de manantiales, lagunas ácidas y sedimentos termales.
- Realizar ensayos para obtener cultivos adicionales de arqueas y bacterias de muestras ambientales.
Resultados iniciales:
En todas las comunidades analizadas a la fecha hemos identificado bacterias y arqueas que se encuentran presentes a nivel mundial en drenajes ácidos de minas y en ambientes de origen volcánico. También se han identificaron microorganismos poco caracterizados pertenecientes a los tres dominios de la vida y virus que permanecían desconocidos. Se han obtenido los genomas completos y parciales de cepas de bacterias acidófilas pertenecientes a los géneros Acidocella y Acidiphilium. Además se han recuperado genomas de poblaciones bacterianas obtenidos de conjuntos de secuencias metagenómicas, entre ellos de Thiomonas y Acidithiobacillus. Se cuenta también con genomas parciales de distintas actinobacterias obtenidos de metagenomas de sedimentos termales. Con especial interés, se han obtenido genomas de arqueas Sulfolobales, Termoproteales y Thermoplasmatales, así como de sus arqueovirus asociados. Estos genomas son los primeros obtenidos de virus y arqueas que residen en el Eje Volcánico de México.
Genómica de microalgas termoacidófilas
Project Leader:
Dr. Luis Eduardo Servín Garcidueñas1
1
.
Working Group:
Dra. Esperanza Martínez Romero2
,
Dr. Alfredo Martínez Jiminez3
,
Dra. Luisa Falcón Álvarez3
,
Dra. Alejandra Prieto Davó4
,
Dr. Ulises Olivares Pinto1
,
Dr. Mauricio Quesada Avendaño1,5
.
1 Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México
2 Centro de Ciencias Genómicas, Cuernavaca, Universidad Nacional Autónoma de México
3 Instituto de Ecología, Universidad Nacional Autónoma de México, México
4 Facultad de Química, Sisal, Universidad Nacional Autónoma de México
5 Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad, Universidad Nacional Autónoma de México
Dentro de esta línea de investigación se
están secuenciando y analizando los genomas de microalgas de ambientes extremos
para estudiar su diversidad genómica y para comprender mejor su papel en los
ciclos biogeoquímicos. Se ha estimado que cerca del 50 al 60% del dióxido de
carbono fijado en el planeta se debe a la actividad del fitoplancton que
incluye a cianobacterias y microalgas. Sin embargo los estudios genómicos de
microalgas son limitados y actualmente se cuenta con pocos genomas disponibles
de microalgas que habiten en condiciones de ambientes extremos. Se ha
determinado que una gran cantidad de comunidades microbianas de Los Azufres están
compuestas por microorganismos autótrofos tales como microalgas.
Nuestras secuencias metagenómicas de Los
Azufres han revelado la presencia de microalgas verdes y rojas en distintas
manifestaciones termales como lagos ácidos y sedimentos termales. Con especial
interés, los genomas de las microalgas están siendo secuenciados para analizar
el potencial genético que le permite a estos microorganismos adaptarse a
niveles elevados de metales pesados, fijar carbono y asimilar, acumular y
degradar compuestos orgánicos e inorgánicos. Actualmente el estudio de las
microalgas está en auge para mejorar la producción de biocombustibles y para
obtener productos naturales de interés para las industrias farmacéuticas,
alimentarias y químicas.
Algunos de nuestros objetivos son:
- Secuenciar, ensamblar y analizar los
genomas y transcriptomas de las microalgas termoacidófilas.
- Analizar el contenido génico de los
genomas nucleares y de organelos de las microalgas estudiadas.
- Encontrar genes de bacterias y arqueas que
se hayan incorporado a los genomas de las microalgas mediante mecanismos de
transferencia horizontal.
Resultados iniciales:
En un metagenoma de
sedimentos termales se identificó a una comunidad integrada en su mayoría por
una microalga roja de la familia Cyanidiaceae.
También se identificó que las comunidades microbianas de una laguna ácida están
compuestas en su mayoría por una población de una microalga verde de la clase Trebouxiophyceae. Los genomas nucleares
de las microalgas verdes y rojas se han obtenido parcialmente de secuencias
metagenómicas y los genomas de sus organelos se han reconstruido por completo.
Se han logrado cultivar colonias de microalgas en el laboratorio que permitirán
generar genomas de cepas individuales.
Diversidad del microbioma intestinal de mariposas monarca
Project Leader:
Dr. Luis Eduardo Servín Garcidueñas1
1
.
Working Group:
Dr. Andrés Sánchez Quinto2
,
Dra. Esperanza Martínez Romero3
,
Dra. Mónica Rosenblueth3
.
1 Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México
2 Instituto de Ecología, Universidad Nacional Autónoma de México, México
3 Centro de Ciencias Genómicas, Cuernavaca, Universidad Nacional Autónoma de México
Dentro de esta línea de investigación se
propone analizar las comunidades bacterianas de las mariposas monarca. Las
mariposas monarca realizan una migración anual a lo largo de Norteamérica para
arribar a bosques de oyamel del occidente de México con la finalidad de entrar
en un estado de dormancia que les permite sobrevivir el invierno. Las mariposas
monarca han sufrido las consecuencias de pérdida de hábitat por deforestación y
por cambio de uso de suelo para cosechas a gran escala, además de los efectos
del uso masivo de pesticidas. Las poblaciones migratorias de mariposas monarca
se han visto diezmadas en los últimos años y no se conocen las causas exactas
aunque pudieran estar relacionadas con los problemas mencionados anteriormente.
La importancia del proyecto reside en estudiar con enfoques moleculares a las
comunidades bacterianas de insectos migratorios, que entran en estado de
dormancia, que reducen su dieta al mínimo y que además se encuentran
amenazados.
Algunos de nuestros objetivos son:
- Llevar a cabo análisis de genómica
comparativa de los simbiontes predominantes de los intestinos de las mariposas
monarca.
- Realizar predicciones funcionales sobre el
papel del microbioma de las mariposas monarca.
- Realizar censos de diversidad microbiana
de la microbiota intestinal de mariposas monarca en distintas etapas de su
migración anual mediante técnicas moleculares.
Resultados iniciales:
Una de las primeras
metas fue analizar la microbiota de las mariposas monarca que habitan en los
bosques de oyamel del occidente de México durante el invierno. La microbiota de
las mariposas monarca no se había analizado utilizando técnicas moleculares
anteriormente. Mediante censos de diversidad microbiana se encontró que la
microbiota de las mariposas monarca que visitan los bosques de oyamel durante
el invierno es de baja complejidad y que además contiene una población
abundante de bacterias del género Commensalibacter.
Mediante técnicas de cultivo fue posible aislar a la cepa Commensalibacter sp. MX01
que representa a una especie nueva. Se encontró que el genoma de la cepa MX01
presenta bajo contenido de G+C y que representa el genoma más pequeño entre la
familia de las acetobacterias.