Fluorescence microscopy for the in situ study of the Iberian pyrite belt subsurface geomicrobiology

Resumen

El proyecto Iberian Pyrite Belt Subsurface Life (IPBSL) y su antecesor, el proyecto Mars Astrobiology Research and Technology Experiment, son proyectos de perforación llevados a cabo para la caracterización del ecosistema subterráneo de la Faja Pirítica Ibérica (FPI), responsable de las peculiaridades que presenta el Río Tinto. Dentro de las metodologías utilizadas para el estudio de la microbiología del subsuelo de la FPI, destaca la Hibridación in situ Fluorescente (FISH), que permite analizar la distribución de la biodiversidad en sustratos sólidos minerales. A lo largo de esta tesis, se ha caracterizado la biosfera presente a lo largo de la columna BH10, en el marco del proyecto IPBSL, mediante diversas técnicas de microscopía de fluorescencia. Para ello, se han diseñado nuevas sondas para detectar miembros de los géneros Tessaracoccus y Rhizobium, las cuales se han empleado, junto con sondas ya descritas, para el estudio de la distribución de la biodiversidad en el subsuelo de la FPI mediante CARD-FISH. Además, se ha analizado la presencia de biopelículas íntegras en muestras nativas del subsuelo gracias al uso de lectinas fluorescentes y tinciones específicas de DNA, lípidos y proteínas, así como a la optimización del protocolo de DOPE-FISH. Por otro lado, se han realizado cultivos, altamente representativos del subsuelo de la FPI, en los cuales se ha observado un aumento de la concentración de hierro en solución, lo que apoya la hipótesis del origen biológico del Río Tinto a partir del biorreactor subterráneo del sistema. Debido a que los microorganismos reductores de nitrato son muy abundantes en el pozo BH10, hemos analizado su posible papel en la disolución de sulfuros metálicos, minerales muy abundantes en el subsuelo de la FPI. Finalmente, la correlación entre microscopía de fluorescencia y microscopía Raman confocal ha permitido estudiar in situ la interacción microorganismo-mineral. Nuestros resultados indican que la vida en el subsuelo de la FPI es diversa y se encuentra muy distribuida a lo largo de la columna BH10. Los microorganismos que habitan este ambiente viven formando parte de biopelículas multi-especie y son capaces, en principio, de sobrevivir gracias a interacciones metabólicas, gracias a las cuales los microorganismos podrían maximizar la obtención de energía y se mantendrían los ciclos biogeoquímicos en el subsuelo de la FPI. Además, la mineralogía influye en la distribución de la vida en el sistema, destacando los microorganismos reductores de nitrato, los cuales son candidatos para la disolución de sulfuros metálicos en el subsuelo y, por tanto, de la alta concentración de hierro que presenta el Río Tinto.