LOS ESTUDIOS DE PATRIMONIO COMO FUENTE DE NUEVAS ESPECIES DE MICROORGANISMOS

Transcripción

1 Seminario de Guadalupe, diciembre 2004 Las Humanidades y el Patrimonio Cultural: Los Monumentos y la Memoria LOS ESTUDIOS DE PATRIMONIO COMO FUENTE DE NUEVAS ESPECIES DE MICROORGANISMOS Valme Jurado Lobo Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología Consejo Superior de Investigaciones Científicas Sevilla CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS Monumentos Catedral de Sevilla 1

2 Cuevas Cueva de Doña Trinidad, Málaga Necrópolis Necrópolis de Carmona, Sevilla 2

3 Catacumbas Catacumbas de Roma, Italia Sol Heladas Viento Lluvia Nieve Microorganismos PROCESOS BIOLOGICOS BIODETERIORO 3

4 BIODETERIORO Cualquier cambio indeseado en las propiedades de una material causado por las actividades vitales de los organismos Hueck, 1965 COMPOMENTES DEL BIODETERIORO ORGANISMOS MATERIALES PERSONAS AMBIENTE 4

5 COMPOMENTES DEL BIODETERIORO ORGANISMOS LIQUENES HONGOS BACTERIAS PLANTAS ANIMALES B. FISICO Y MECANICO El organismo interrumpe o distorsiona el material debido a su crecimiento o movimiento y no lo utiliza como fuente de alimento Plantas superiores Animales 5

6 B. ESTETICO El material no es dañado pero el crecimiento del organismo genera una apariencia desagradable Catacumbas de Domitila (Roma) Catacumba San Calixto (Roma) Portada Catedral (Sevilla) B. ESTETICO 6

7 B. ESTETICO Los depósitos negros en monumentos de Irán son costras de origen biológico producidas por el crecimiento de cianobacterias B. QUIMICO El material sufre daño bioquímico directamente por el uso de nutrientes o indirectamente por la excreción de productos residuales (ácidos, enzimas, pigmentos...) Disolución carbonato de roca caliza por cianobacterias epilíticas Pirámide Cestia (Roma) 7

8 Condiciones para el crecimiento de organismos HUMEDAD NUTRIENTES Tª ph LUZ NITROGENO OXIGENO CARBONO TIPOS DE BIODETERIORO FISICO Y MECANICO ESTETICO QUIMICO NUTRIENTES HUMEDAD Tª NORMALMENTE EN LA NATURALEZA APARECEN VARIOS TIPOS DE BIODETERIORO UNIDOS ph LUZ PROVOCAN NITROGENO OXIGENO CARBONO DAÑOS POTENCIALES SOBRE PATRIMONIO 8

9 B. FISICO Y MECANICO B. ESTETICO B. QUIMICO SUCESIONES ECOLOGICAS QUE INTERVIENEN EN BIODETERIORO Deposición partículas atmosféricas CO 2 NO 2 H 2 S CO NO SO 2 9

10 SUCESIONES ECOLOGICAS QUE INTERVIENEN EN BIODETERIORO Colonización microflora autótrofa SUCESIONES ECOLOGICAS QUE INTERVIENEN EN BIODETERIORO Colonización microflora heterótrofa y organismos asociados 10

11 Estudiar los miembros de las comunidades microbianas para CONTROLAR su desarrollo y DISEÑAR buenas estrategias de conservación. ALTA DIVERSIDAD DE MICROORGANISMOS 11

12 ADN Pinturas rupestres Colonización microbiana Mediante técnicas moleculares, basadas en el análisis del ADN, se obtiene el perfil de los microorganismos existentes en una obra de arte y proceder a su identificación. Variovorax Scytonema Xanthomonas Cyanobacterium Cyanothece Leptolyngbya Phyllobacterium Hydrocarboniphaga Agromyces Nordella Pedomicrobium DESCRIPCION DE NUEVAS ESPECIES Diseño de medios de cultivo Pruebas polifásicas Caracterización de aislamientos y descripción de nuevas especies FISIOLOGIA Fisiología y actividades metabólicas Mecanismos implicados en el biodeterioro Efectos sobre sustrato lítico BIOINDUCCION DE CRISTALES Biomineralización de fases cristalinas Contribución geomicrobiológica de bacterias 50 µm 100 µm 12

13 CASOS PRACTICOS Catacumbas de Domitila y San Calixto La Catacumbas de Domitila y San Calixto están localizadas en el sur de Roma (Italia). Forman parte de un gran cementerio cristiano, construído desde los siglos II-VII dc y están consideradas entre las más extensas e importantes de Roma. 13

14 Muestreo: Catacumba de Domitila Roca excavada del primer arcosolio CD12Tz Pared del Cubículo de los Pequeños Apóstoles CD13Eh CD13Eo Muestreo: Catacumba de San Calixto Pared de la Cripta del Oceanus 14

15 Pared de la Catacumba de San Calixto (Italia) Variovorax Scytonema Xanthomonas Cyanobacterium Cyanothece Leptolyngbya Phyllobacterium Hydrocarboniphaga Agromyces Nordella Pedomicrobium Pared de la Catacumba de San Calixto (Italia) Variovorax Scytonema Xanthomonas Cyanobacterium Cyanothece Leptolyngbya Phyllobacterium Hydrocarboniphaga Agromyces Nordella Pedomicrobium 15

16 Pared de la Catacumba de San Calixto (Italia) 4 µm Phyllobacterium catacumbae Pared de la Catacumba de San Calixto (Italia) Variovorax Scytonema Xanthomonas Cyanobacterium Cyanothece Leptolyngbya Phyllobacterium Hydrocarboniphaga Agromyces Nordella Pedomicrobium BIOFILM CIANOBACTERIAS BACTERIAS HETEROTROFAS 16

17 Roca excavada de la Catacumba de Domitila (Italia) 5 µm Agromyces lapidis Cubículo del Pequeño Apostol en la Catacumba de Domitila (Italia) 5 µm Agromyces italicus Agromyces humatus 17

18 Cueva de los Ciervos La Cueva de los Ciervos, Porto Badisco, Italia, descubierta en 1970, está caracterizada por la presencia de importantes pinturas neolíticas que decoran las paredes de la galería central de la cueva. Muestreo Suelo (exterior, interior) Pared Estalactitas 18

19 Suelo de la Cueva de los Ciervos (Italia) Agromyces salentinus 1µm Agromyces neolithicus Cueva de los Murciélagos La Cueva de los Murciélagos está ubicada en Zuheros (Córdoba). Habitada desde el Paleolítico Medio, se pueden observar formaciones de estalactitas y estalagmitas. Presenta diferentes pinturas rupestres pertenecientes a las culturas prehistóricas, del período Neolítico y Edad de los Metales. 19

20 Muestreo: Cueva de los Murciélagos Biofilms de la pared de la cueva 6Z7Ta 6Z8Ee Pared de la Cueva de Zuheros (España) 5 µm Agromyces subbeticus 20

21 Cueva de Altamira La Cueva de Altamira está ubicada en Santillana del Mar (Cantabria). Descubierta en 1868, presenta uno de los ciclos pictóricos más importantes de la Prehistoria. Bisontes, caballos, ciervos, manos y misteriosos signos pintados y grabados, con la expresión de los habitantes de la cueva hace años durante el Paleolítico Superior. Muestreo: Cueva de Altamira Pared de la cueva 21

22 Pared de la Cueva de Altamira (España) 4 µm Aurantimonas altamirensis Phyllobacterium catacumbae Aurantimonas altamirensis Agromyces salentinus Agromyces subbeticus T. AISLAMIENTO NUEVAS ESPECIES Agromyces neolithicus Agromyces humatus Agromyces italicus Agromyces lapidis 22

23 Biomineralización de fases cristalinas Contribución geomicrobiológica de bacterias 50 µm 100 µm ORIGEN BIOLOGICO DE CARBONATOS ASOCIADOS A BACTERIAS EN CATACUMBAS M-2 M-2 Sr Sr Nitrato Sr Nitrato Sr Glucosa Glucosa Acetato Ca y Mg Acetato Ca y Mg Bacto Casitona Bacto Casitona K 2 CO K 2 CO 3 3 Ba Ba Acetato Ba Acetato Ba B-4 B-4 Acetato Ca Acetato Ca E. Levadura E. Levadura NH4 NH4 Mg Mg Acetato Mg Acetato Mg 100 µm Acetato NH Acetato NH 4 4 CALCITA (CaCO 3 ) 23

24 ORIGEN BIOLOGICO DE CARBONATOS ASOCIADOS A BACTERIAS EN CATACUMBAS M-2 M-2 Sr Sr Nitrato Sr Nitrato Sr Glucosa Glucosa Acetato Ca y Mg Acetato Ca y Mg Bacto Casitona Bacto Casitona K 2 CO K 2 CO 3 3 Ba Ba Acetato Ba Acetato Ba B-4 B-4 Acetato Ca Acetato Ca E. Levadura E. Levadura NH4 NH4 Mg Mg Acetato Mg Acetato Mg 100 µm Acetato NH Acetato NH 4 4 ESTRUVITA (MgNH 4 PO 4 6H 2 O) ORIGEN BIOLOGICO DE CARBONATOS ASOCIADOS A BACTERIAS EN CATACUMBAS M-2 M-2 Sr Sr Nitrato Sr Nitrato Sr Glucosa Glucosa Acetato Ca y Mg Acetato Ca y Mg Bacto Casitona Bacto Casitona K 2 CO K 2 CO 3 3 Ba Ba Acetato Ba Acetato Ba B-4 B-4 Acetato Ca Acetato Ca E. Levadura E. Levadura NH4 NH4 Acetato NH Acetato NH 4 4 Mg Mg Acetato Mg Acetato Mg WITHERITA (BaCO 3 ) 50 µm 24

25 ORIGEN BIOLOGICO DE CARBONATOS ASOCIADOS A BACTERIAS EN CATACUMBAS Sr Sr Nitrato Sr Nitrato Sr Glucosa Glucosa M-2 M-2 Acetato Ca y Mg Acetato Ca y Mg Bacto Casitona Bacto Casitona K 2 CO K 2 CO 3 3 Ba Ba Acetato Ba Acetato Ba 100 µm CALCITA (CaCO 3 ) B-4 B-4 Acetato Ca Acetato Ca E. Levadura E. Levadura NH4 NH4 Mg Mg Acetato Mg Acetato Mg 100 µm Acetato NH Acetato NH 4 4 ESTRUVITA (MgNH 4 PO 4 6H 2 O) 50 µm WITHERITA (BaCO 3 ) BaCO 3 + H 2 SO 4 witherita BaSO 4 barita LAS BACTERIAS TIENEN UN PAPEL EN EL CICLO BIOGEOQUIMICO DEL BARIO EN AMBIENTES TERRESTRES 100 µm Movilización Ba de las rocas volcánicas y precipitación como sulfatos BaCO 3 + H 2 SO 4 witherita BaSO 4 barita 20 µm 25

26 APLICACIONES BIO-RESTAURACION DE FRESCOS BIO-RESTAURACION DE MONUMENTOS BIO-RESTAURACION DE FRESCOS Conversión de San Efisio (Cementerio Camposanto de Pisa) Ranalli y col., 2005 La aplicación de soluciones bacterianas sobre la superficie de la obra de arte para degradar compuestos orgánicos (pegamento) permitiendo la restauración de las pinturas 26

27 BIO-RESTAURACION DE MONUMENTOS CaCO 3 La aplicación de soluciones bacterianas sobre el sustrato lítico para producir cristales permitiendo la restauración de áreas dañadas del sustrato BIO-RESTAURACION DE MONUMENTOS CULTIVO BACTERIANO 27

28 BIO-RESTAURACION DE MONUMENTOS TiO 2 BIO-RESTAURACION DE MONUMENTOS TiO 2 CaCO 3 28

29 Los estudios de patrimonio son una fuente de NUEVAS ESPECIES de microorganismos. La descripción de nuevas especies permite un mejor conocimiento de la DISTRIBUCION, DIVERSIDAD Y FISIOLOGIA de microorganismos que amenazan el monumento u obra de arte, por tanto deducir su posible IMPLICACION en los procesos de biodeterioro. Este conocimiento ayuda a proponer los métodos adecuados para la PROTECCION y RESTAURACION del Patrimonio Histórico y Cultural Valme Jurado Lobo (vjurado@irnase.csic.es) Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología CSIC, Sevilla RED TEMATICA 29