Evaluation of the OPU approach in hypersaline environments

Resum

Els microorganismes comprenen la majoria de la riquesa biològica del planeta i el seu anàlisi ha expandit considerablement el nostre coneixement sobre la biodiversitat. Particularment, la microbiologia enfocada a ambients extrems tals com hàbitats àcids o hipersalins han estat un tema d’interès actual en la ciència degut a la seva semblança a les possibles condicions de l’origen de la vida. Els hàbitats hipersalins es consideren ambients extrems degut a les seves condicions extremes: alta salinitat, radiació UV i temperatura. No obstant això, la vida és capaç de prosperar en aquests ambients i organismes dels tres dominis de la vida: Bacteria, Archaea i Eurkarya es poden trobar en abundància en aquests hàbitats. En la present tesi, s’analitzen les comunitats microbianes que habiten diferents parts del món, així com les associades a plantes i animals, usant la Unitat Filogenètica Operacional (OPU) com unitat biològica. L'aproximació per OPU és el nucli d'aquest treball i l’hem usat per elucidar biodiversitat, connectivitat entre comunitats i la influència de paràmetres ambientals sobre les comunitats microbianes A través d'aquesta tesi hem fet servir diferents tècniques combinant mètodes cultiu-dependents (p.e. MALDI-TOF/MS) i cultiu-independents (454 pyrosequencing). A més a més, no només descrivim la diversitat dels esmentats entorns, sinó que hem recorregut a l’ús de mètodes estadístics com tècniques multivariants o xarxes de co-ocurrència per aclarir les variacions espacials entre comunitats microbianes. En primera instància, ens enfoquem en les comunitats microbianes associades a euhalòfites. Degut a la capacitat d'aquestes plantes per concentrar sal en els seus teixits interns, inicialment vàrem hipotetitzar la possibilitat de trobar microorganismes halòfils associats amb aquest micro-ambient hipersalí. Els nostres resultats confirmen que la major part de la comunitat tant epífita com endòfita està dominada per halòfils moderats i que una menor proporció era non- halòfils. També hem evidenciat l'efecte de la distància geogràfica sobre les comunitats microbianes i la influència dels paràmetres fisicoquímics del sòl rizosfèric. Addicionalment, aquesta tesi inclou la primera mostra d'arqueus endòfits per seqüenciació (principalment Halococcus, Halorubrum i Haloquadratium), però també presentant evidència microscòpica i cultius. De manera global els nostres resultats relacionats amb salines van exhibir una forta dominància d'Euryarchaeota, Proteobacteria, Bacteroidetes i Firmicutes en els diferents hàbitats analitzats. Malgrat això, hem detectat variacions en les abundàncies sobre taxes específiques a diferents escales espacials tant en Archaea com en Bacteria (e.g.. la diferenciació espacial de les comunitats en salines distants). A més a més, hem trobat nous grups no descrits prèviament en els ambients analitzats. Descriure la diversitat microbiana és una cerca incessant, per la qual, vàrem utilitzar OPUs per analitzar la diversitat associada a la cavitat gàstrica de la medusa Cothylorhiza tuberculata, trobant com a resultats que els organismes clau estaven afiliats als generes Spiroplasma, Thalassospira, Tenacibaculum i Vibrio. Alguns d'aquests OPUs són considerats potencialment patògens i els seus hostes poden estar actuant com a mecanismes de dispersió. A més a més, algunes de les potencials aplicacions biotecnològiques generades a partir d'aquesta tesi inclouen la identificació de soques amb activitat promotora del creixement d’un model d’espècie de planta. Les bases de dades obtingudes en aquest treball s'ha usat per a realitzar un anàlisi global de la idoneïtat del ús d'OPUs sobre l'ús tradicional d' OTUs. Les eines emprades en aquest treball produeixen una sinèrgia complementària obtenint una visió més àmplia de la diversitat microbiana en ambients salins i hipersalins. Els resultats d'aquesta tesi són un pas més enllà per a la nostra comprensió de la diversitat i patrons biològics de les comunitats microbianes mitjançant l'ús de OPUs.