Caracterización hidrogeoquímica y diversidad microbiana en ambientes extremos, casos: Villa Juárez, San Luis Potosí y Rincón de Parangueo, Guanajuato

Abstract

"Desde que el hombre inició estudios en ambientes extremos, prestó atención en los factores que marcan los límites de la vida sobre todo en consorcios microbianos. Los microorganismos encontrados en estos ambientes, se les relaciona con los primeros seres que existieron bajo condiciones anóxicas en nuestro planeta Tierra y a lo largo del tiempo se han modificado. A través de la multidisciplina se estudian las condiciones fisicoquímicas, hidrogeológicas, fisiológicas, metabólicas y moleculares en la que los microorganismos se han adaptado en diversos lugares extremos como el Lago Tirez (España), el Rio Tinto (España), el Gran Lago salado (E.U.A.), Cuatro Ciénegas (México), el desierto de Atacama (Chile), entre otros. Se analizaron dos zonas ubicadas en el Estado de San Luis Potosí (Arroyo Carrizal y Buenavista, en Villa Juárez) y en el Estado de Guanajuato (Cráter-Lago Rincón de Parangueo, Valle de Santiago). Nuestros resultados mostraron que Villa Juárez posee manantiales con aguas sulfatadas-magnésicas (Mg-SO4), y procesos de interacción agua-roca. En arroyo Carrizal se identificó un flujo regional, caracterizado como un sitio poliextremo: ácido (pH menor de 2) y siderófilo (altas concentraciones de fierro). Por otro lado, Buenavista presenta un flujo intermedio, también poliextremo: neutrófilo y halofílico. En el Cráter-Lago Rincón de Parangueo destacan aguas cloruradas sódicas (Na-Cl), el cual presenta condiciones de alta evaporación e interacción agua-roca, domina el flujo regional, y se catalogó como una área alcalófila y halófila, debido a los gradientes tan altos de alcalinidad y solutos. Mediante herramientas de geociencias y métodos moleculares, fue posible descubrir a través de diversas muestras (agua, sedimentos, filamentos, estromatolito, sedimento verde), los microorganismos que se desarrollaron en época de lluvia y estiaje proceden de sitios extremos donde encontramos los phyla: Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria y Euryarchaeota. En arroyo Carrizal sobresale Hidrogenophaga, con un pH ácido aunque su pH óptimo es entre 7 y 8. En Buenavista destaca Brevundimonas el cual mineraliza materia orgánica disuelta en los ambientes acuáticos. Por último, en Rincón de Parangueo se hallaron Natronorubrum (haloalcalifilica), Thiohalobacter (neutrófilo, halófilo moderado), Salinimonas (halofila), Nitriliruptor (alcalifílico), Alterococcus (halófila, anaerobia), Halocella (halófila, celulollitica, reportada previamente en Crimea), Halorhodospira (halófila extrema, bacteria fotótrofa púrpura del azufre) hallada en lugares alcalinos como Egipto y Natronobacterium (haloalcalifílico), encontradaen Kenia y China. En general, se concluye que la diversidad microbiana es condicionada por la geología, características fisicoquímicas del agua, el clima y la relación C:N."

"Since early studies in extreme environments, we have paid attention to the factors that define the limits of life especially in microbial consortia. Microorganisms are related to the first beings that existed in our planet Earth under anoxic conditions and they have evolved and changed over time. Based on multidisciplinary studies that can include physicochemical water analysis, hydrogeology, physiological, metabolic, and molecular conditions, we can learn how micro-organisms have adapted to various extreme environments like Lake Tirez (Spain), Rio Tinto (Spain), the Great Salt Lake (USA), Cuatro Cienegas (Mexico), the Atacama Desert (Chile), among others. We have studied two localities in the State of San Luis Potosi (Arroyo Carrizal and Arroyo Buenavista, at Villa Juarez) and in the State of Guanajuato (a Crater-Lake named Rincon de Parangueo, at the Valle de Santiago region). Our results showed that Villa Juarez has springs with sulfated-magnesium water (Mg-SO4) and waterrock interaction processes and water evaporation processes; this is probably related to the dissolution of gypsums. Arroyo Carrizal has a regional groundwater flow; it is characterized as a poliextreme site acidic (pH less than 2) and siderophile (high concentrations of iron). Arroyo Buenavista includes an intermediate flow. Poliextreme also: neutrophil and halophilic. In the Crater-Lake Rincon de Parangueo surface waters containing sodium chloride (Na-Cl), introduced under high evaporation and water-rock interaction, it is dominated by regional flow and was classified as an alkalophilic and halophilic area due to the very high gradients of alkalinity and solutes. Geosciences and molecular biology tools were applied to discover through various samples (water, sediments, filaments, stromatolites and green sediment), microorganisms developed in the rainy and dry season from extreme areas, where we found the following phyla: Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria and Euryarchaeota. Arroyo Carrizal Hidrogenophaga excels with an acid pH although the optimum pH is between 7 and 8. In Buenavista stands out Brevundimonas, which mineralizes dissolved organic matter in aquatic environments. Finally, at Rincon of Parangueo we have found Natronorubrum (haloalkaliphilic), Thiohalobacter (neutrophil, moderate halophile), Salinimonas (halophyte), Nitriliruptor (alkaliphilic), Alterococcus (halophilic, anaerobic), Halocella (halophilic, cellulolytic were previously reported in Crimea), Halorhodospira (extreme halophilic, phototrophic purple sulfur bacteria found in places like Egypt alkaline), Natronobacterium (haloalkaliphilic found before in Kenya and China), amongst others. Overall, we conclude that microbial diversity is conditioned by the hydrogeological, physical and chemical characteristics of water, climate and the C: N ratio."