Bioindicadores y biosensores para monitorizar la calidad de las agua fluviales

Transcripción

1 Bioindicadores y biosensores para monitorizar la calidad de las agua fluviales Programa MICROAMBIENTE Pilar Mateo Ortega Departamento de Biología. Facultad de Ciencias. Universidad Autónoma de Madrid

2 Contaminación aguas fluviales Deterioro de ecosistemas Creciente importancia calidad ecológica del agua DMA: incorpora parámetros biológicos Estudios de seguimiento: BIOMONITORIZACIÓN Utilización de organismos para detectar procesos de contaminación Uso de CIANOBACTERIAS como bioindicadores y biosensores de la calidad del agua

3 CIANOBACTERIAS Las Cianobacterias se encuentran en todo tipo de ambientes: sistemas acuáticos, terrestres, incluso extremos (desiertos, fuentes termales,etc..) Las Cianobacterias son un tipo de bacterias que presentan características metabólicas semejantes a plantas y a algas cianofíceas o algas verdeazuladas. Son organismos que muestran gran diversidad morfológica (unicelulares o formando filamentos, presentando muchas veces crecimientos macroscópicos (colonias)

4 Porqué las Cianobacterias? Son abundantes en nuestros ríos Fáciles de recoger Dominantes en determinados ríos Productores primarios en la base de las cadenas tróficas Presentan características morfológicas indicadoras

5 Efectos sinérgicos o antagónicos Biodisponibilidad Efecto acumulativo Biomagnificación MÉTODOS BIOLÓGICOS Integradores Detección contaminación intermitente Alto coste MÉTODOS FÍSICO-QUÍMICOS Precisos, cuantifican los contaminantes del agua Límite de detección Contaminantes clave

6 Cianobacterias como bioindicadores Metodologia Recogida de dos tipos de muestras piedras agua Raspado del biofilm Medida in situ de parámetros físico-químicos

7 Muestras de campo fijadas Análisis Biológico Cultivos de laboratorio fluorescencia

8 Calidad de las aguas en los ríos estudiados Río Guadalix Arroyo Tejada Río Jarama Río Guadarrama MADRID RíoAlberche

9 Efecto de la contaminación sobre la diversidad de cianobacterias Río Alberche

10 Cianobacterias Bioindicadoras R. biasolettiana P. autumnale T.penicillata A.muscicola Especies características de aguas limpias: e.g. Rivularia biasolettiana, Calothrix elenkinii,tolypothrix penicillata, Nostoc verrucosum, Chamaesiphon polonicus Especies Tolerantes e.g. Aphanocapsa muscicola Leptolyngbya gracillima, Leptolyngbya nostocorum *Especies caracteristicas de aguas contaminadas e.g. Oscillatoria limosa, Phormidium autumnale, Synechococcus elongatus

11 Estudio de la diversidad de las comunidades de cianobacterias mediante técnicas moleculares Raspado del biofilm ADN de la comunidad Mezcla de genes 16s rrna Patrón de bandas de la comunidad Extracción de ADN Separación por TGGE Los diferentes genes de 16S rdna presentes en una comunidad se separarán mediante TGGE, con lo que obtendremos un patrón o perfil de bandas característico de la comunidad que constituirá su huella genética.

12 Punto 1= punto de cabecera Puntos 2-3= puntos contaminados Río Guadarrama Imágenes originales Análisis digital-ordenador

13 QUÉ ES UN BIOSENSOR?

14 BIOSENSORES LUMINISCENTES *Se basan en el empleo de microorganismos que muestran luminiscencia de forma natural (genes lux luciferasa) Tóxico/contaminante Inhibición actividad celular Disminución luminiscencia (ej. Microtox )

15 BIOSENSORES DE CONTAMINANTES TIPO LIGHTS OFF Bacteria Pseudomonas fluorescens modificada geneticamente para que exprese el operón lux de forma constitutiva (cepa autoluminiscente). Inhibición de la autoluminiscencia de las bacterias en respuesta a concentraciones crecientes de una toxina.

16 Biosensores autoluminiscentes basados en cianobacterias Organismo modelo: Cianobacteria de agua dulce Anabaena sp. PCC7120 ( Microtox bacteria marina) Anabaena autoluminiscente ( integración operón lux completo (luxcdabe)

17 Respuesta frente a metales pesados Bioreporter EC 50 (mg/l) Cu Zn Cd Anabaena sp. CPB4337 (luxcdabe) Synechocystis sp. PCC6803 (luc) a E. coli HB101 (luxcdabe) a Pseudomonas fluorescens 8866 (luxcdabe) b Pseudomonas putida F1(luxCDABE) b Más sensible que Microtox y otros biosensores basados en bacterias heterotróficas Pseudomonas fluorescens 10586s pucd607 c2 (luxcdabe) c Pseudomonas fluorescens 10586s FAC510 c2 2 dddd dd (luxabe) c Rhizobium trifolii TA1 Tn5luxAB c Photobacterium phosphoreum 844 c Microtox c Microtox d Rhizobium trifolii F6 pucd607 (luxcdabe) e ToxScreen f Janthinobacterium lividum YH9-RC (luxab) g Anabaena inmovilizada en agar

18 Perspectivas futuras Desarrollo y utilización de técnicas moleculares (huella genética), taxonómicas y fisiológicas para el estudio de la biodiversidad de cianobacterias y de su papel como bioindicadoras de la calidad de las aguas fluviales Desarrollo y utilización de cianobacterias como biosensores autoluminiscentes para monitorizar contaminantes biodisponibles en ríos.

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