Persistencia de enzimas y microorganismos en ambientes terrestres (PEREZ)

Los microorganismos son esenciales en los ciclos biogeoquímicos de los elementos y presentan un papel altamente relevante en processos de cambio climático y para la sostenibilidad en la utilización de recursos naturales. El efecto dela climatología sobre los ambientes terrestres en nuestro país puede ser muy variado e incluye, entre otras, situaciones extremas tanto de elevada temperatura como de escasez en la disponibilidad de agua. Estos cambios afectan a las comunidades microbianas que habitan suelos y sedimentos. Sin embargo, el conocimiento del efecto de estos factores sobre los microorganismos y su papel en el procesamiento de nutrientes así como su repercusión en fenómenos globales es mínimo. El paso limitante en la utilización de materia orgánica por los microorganismos en suelos es la hydrólisis de polímeros utilizando enzimas extracelulares. El funcionamiento de estos enzimas bajo distintas condiciones de temperatura y disponibilidad hídrica es un aspecto crítico para evaluar las consecuencias del metabolismo microbiano en ambientes terrestres y sus implicaciones globales y locales. Resultados previos de este equipo investigador sugieren una máxima actividad enzimática a elevadas temperaturas indicando un óptimo funcionamiento bajo estas condiciones y/o una posible acumulación de enzimas extracelulares en suelos. En este estudio se propone investigar la persistencia de enzimas extracelulares en suelos y sus condiciones óptimas de funcionamiento, así como el papel y metabolismo de los microorganismos que se desarrollan en dichas condiciones para analizar su participación en la depolimerización de materia orgánica. Se propone el empleo de ensayos enzimáticos bajo condiciones extremas desarrollados por el equipo investigador para cuantificar y analizar actividades enzimáticas, microscopía confocal de fluorescencia para analizar la localización de microorganismos y enzimas y combinarlo con genómica y transcriptómica para determinar su metabolismo y evaluar la persistencia de actividades enzimáticas y microorganismos bajo situaciones de elevadas temperaturas y reducida disponibilidad de agua. Este estudio pretende proporcionar un avance substancial sobre el papel de los microorganismos y sus enzimas en condiciones extremas y reemplazar el concepto previo de que dichas situaciones son de escasa relevancia y actividad. Las consecuencias de este estudio se preven esenciales para comprender los cambios globales (por ejemplo, cambios en el balance de C atmósfera-suelo) y la sostenibilidad, mantenimiento y eficiente utilización de suelos.

Persistence of enzymes and microorganisms in terrestrial environments

The microorganisms are essential for the biogeochemical cycling of elements and exhibit a highly relevant role in climatic change processes and the sustainability in the use of natural resources. The effect of climatology on terrestrial environments in our country can be highly variable and includes, among others, extreme situations both of high temperature and reduced water availability. These changes affect the microbial communities inhabiting soils and sediments. However, our knowledge on the effect of these factors on microorganisms, their role in the processing of nutrients, and their consequences on global processes is at a minimum. The limiting step on the utilization of organic matter by microorganisms in soils is the hydrolysis of polymers using extracellular enzymes. The functioning of these enzymes under different conditions of temperature and water availability is a critical aspect to be able to evaluate the consequences of microbial metabolism in terrestrial environments and their local and global implications. Preliminary results from this research team indicate maxima of enzymatic activity at high temperatures suggesting an optimal functioning under those temperatures and/or an accummulation of extracellular enzymes in soils. In this study, investigation on the persistence of extracellular enzymes in soils is proposed. Besides, the optimum working conditions, as well as the role and metabolism of the microorganisms that develop under those conditions will be analyzed to determine their participation in the depolymerization of soil organic matter. The use of enzymatic assays under extreme conditions is under development by the research team and it is proposed to quantify and analyze enzymatic activities, fluorescent confocal microscopy is needed to analyze the localization of microorganisms and enzymes which will be combined with genomics and transcryptomics to determine their metabolism and evaluate the persistence of enzymatic activities and microorganisms under conditions of high temperatures and reduced water availability. This study pretends to bring up a significant advance on our understanding of the role of microorganisms and their enzymes under extreme conditions and to replace the current concept that those extreme situations show minimal relevance and activity. The consequences of this study are a must to comprehend global changes (for instance, changes in the C soil-atmosphere balance) and the sustainability, maintenance and efficient utilization of soils.