Estudio de la desnitrificación en ambientes fríos, ¿existen vías aún no conocidas?

Abstract

La desnitrificación es un proceso clave en el ciclo del nitrógeno, donde el nitrato (NO3-) y el nitrito (NO2-) son reducidos a nitrógeno atmosférico mediante la respiración anaeróbica. Este proceso produce intermediarios gaseosos como óxido nitroso (N2O), cuyo impacto en el calentamiento global es significativo. Esta vía adquiere importancia debido a que es la principal responsable de la pérdida de nitrógeno en suelos agrícolas y aguas residuales. Factores como la disponibilidad de oxígeno, sustrato, pH y temperatura influyen en la tasa de desnitrificación, por lo que la investigación en ambientes extremos es de interés. En un trabajo previo realizado en nuestro laboratorio se aislaron 199 bacterias desnitrificantes de diferentes ecosistemas antárticos de la Isla Rey Jorge, capaces de reducir NO3- a 4ºC. Se determinó la capacidad de desnitrificación de las cepas mediante la técnica de bloqueo con acetileno, que consiste en inhibir el paso de conversión de N2O a N2 realizado por la óxido nitroso reductasa. Se encontró que la mayoría de estas cepas presentaron actividad desnitrificante pero, no se encontraron los genes responsables en los genomas de las especies más cercanas. En este trabajo se seleccionaron cepas representativas de los principales géneros y especies aisladas en el estudio previo, y se verificó su capacidad de consumo de NO3-/NO2- a 4ºC. De esta etapa, se continuó con 20 cepas a las cuales se les secuenció el gen completo de ARNr 16S, obteniéndose 2 cepas de Flavobacterium, 6 cepas de Janthinobacterium y 8 cepas de Pseudomonas. Para poder determinar las vías metabólicas involucradas se realizó la secuenciación de los genomas de dos cepas de diferentes géneros que fueron seleccionadas. Ambas resultaron potenciales nuevas especies de los géneros Flavobacterium y Pseudomonas, con temperaturas óptimas de crecimiento en medio 1/10 TSB-N cercanas a 25ºC, respectivamente. Para las dos cepas estudiadas se encontraron genes codificantes para enzimas desnitrificantes, y para el caso de Flavobacterium la enzima para el primer y segundo paso de la vía parecería ser una enzima de la vía asimilatoria de reducción del nitrato. En este trabajo se logró identificar genes asociados a la desnitrificación en las cepas bacterianas seleccionadas, verificando su potencial desnitrificante en las condiciones de la Antártida.