Papel de la respuesta táctica en el transporte bacteriano a través del suelo y su implicación en la biodisponibilidad y biodegradación de naftaleno

189 páginas.-- Memoria para optar al título de Doctor por la Universidad de Sevilla.--

En esta Tesis Doctoral se ha investigado el papel del patrón de movilidad bacteriana en la deposición y transporte a través de medios porosos saturados, con el objetivo de aumentar la biodegradación de naftaleno en condiciones de baja biodisponibilidad. Los efectos positivos de la movilización bacteriana en la bioerremediación dependen de la eficiencia del movimiento bacteriano a través de medios porosos, que a veces está limitado por unas tasas altas de deposición. Por otro lado, la adhesión a las superficies puede ser beneficiosa para promover la biodegradación de los contaminantes que se caracterizan por una cinética lenta de desorción. Por ello, la hipótesis de partida ha sido que un cambio en el patrón de movilidad, como parte de la respuesta táctica frente a determinados compuestos, puede tener un efecto en la movilización bacteriana en el suelo, con la finalidad de mejorar la biodisponibilidad y biodegradación de contaminantes orgánicos. Durante esta Tesis Doctoral se ha llevado a cabo un abordaje experimental progresivo para comprobar dicha hipótesis. En primer lugar, se estudió la respuesta táctica de la estirpe Pseudomonas putida G7 frente a distintos compuestos: salicilato, nanopartículas de plata (NPsAg) y glucosa como ejemplo de atrayente, repelente y fuente de carbono, respectivamente. También se emplearon distintas fuentes de materia orgánica disuelta, de relevancia ambiental: exudados de raíces de girasol (Helianthus annuus), ácidos húmicos de un suelo y el fertilizante oleofílico S-200. El análisis de la respuesta táctica se llevó a cabo mediante el ensayo capilar para el estudio de la quimiotaxis a nivel global y mediante el análisis de las trayectorias celulares individuales mediante un programa informático que caracteriza el movimiento celular individual. El salicilato y los exudados de girasol provocaron una respuesta de atracción en la estirpe Pseudomonas putida G7, observando que las trayectorias celulares en presencia de estos compuestos se caracterizaron por un movimiento rectilíneo mantenido sin cambios de dirección. Por el contrario, la exposición a las NPsAg hizo que las células cambiaran frecuentemente la dirección de su movimiento. En presencia de glucosa, los cambios fueron también más frecuentes, pero, además, la velocidad fue muy alta (marcada por la frecuencia de aceleraciones mayores de 60 µm s-1). Esta respuesta se ha descrito como una reacción de hipermovilidad causada por la glucosa en solución. Las diferencias en el patrón de movimiento provocaron diferentes tendencias de adhesión a superficies sólidas, relacionándose la frecuencia de cambios de dirección con una mayor deposición en columnas empaquetadas de arena, donde se estudió el transporte bacteriano. El aumento de transporte bacteriano en presencia de exudados, provocó un aumento de la biodegradación de naftaleno adsorbido a una anilla de silicona en el fondo de la columna. La exposición de P. putida G7 a NPsAg conllevó a un aumento de la adhesión bacteriana, tanto a la superficie de arena como a la de la anilla donde estaba adsorbido el naftaleno. El aumento en la adhesión bacteriana provocó un aumento de la biodegradación del naftaleno adsorbido. Los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral son relevantes para la mejora de las técnicas de biorremediación. Por ejemplo, podría llevarse a cabo la bioestimulación de comunidades degradadoras de un emplazamiento contaminado mediante el empleo de compuestos atrayentes que mejoren la movilización bacteriana hacia el foco de contaminación. Por su parte, sustancias que favorezcan la adhesión bacteriana, como las NPsAg y la glucosa, podrían mejorar las técnicas de recuperación de petróleo o de tratamiento de purificación y desinfección de aguas.

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