Origen del microbioma de placas solares

Abstract

[ES] Durante los últimos años, los avances en las técnicas metagenómicas y bioinformáticas han permitido explorar la biodiversidad microbiana presente en distintos tipos de ambientes. Entre todos ellos, los ambientes extremos y artificiales han despertado un especial interés en la comunidad científica debido a su alto valor ecológico y su enorme potencial como fuente de microorganismos con aplicaciones industriales. Las placas solares son una de las estructuras hechas por el hombre más extendidas y se caracterizan por combinar estas dos propiedades: son ambientes artificiales sometidos a condiciones fisicoquímicas extremas. En un trabajo anterior, nuestro grupo caracterizó este ecosistema utilizando una aproximación metagenómica en placas solares de la ciudad de Valencia, y determinó que la comunidad microbiana presente tenía más relación con ambientes naturales extremos, como desiertos, que con otro tipo de ambientes relacionados con los humanos o las áreas urbanas. El objetivo de este trabajo es discernir el origen de esta comunidad microbiana. Para ello, se partió de la hipótesis de que el microbioma de placas solares dependía en gran medida de las migraciones microbianas desde los desiertos a través de las tormentas de polvo. Se analizaron diferentes perfiles taxonómicos extraídos de la bibliografía y correspondientes a ecosistemas susceptibles de ser el germen de la biocenosis presente en los paneles fotovoltaicos (aire sin polvo, aire con polvo desértico y suelo desértico), y se compararon con muestras de placas solares de Valencia y Berkeley secuenciadas por nuestro grupo. Los resultados demostraron que la comunidad microbiana presente en los paneles solares no es fruto de una simple deposición de microorganismos aéreos, sino que se trata de una comunidad compleja en la que se seleccionan aquellos organismos mejor adaptados. Se encontró que tanto el aire como los desiertos ejercían una importante influencia en la formación del microbioma de placas solares. Además, las comunidades microbianas que habitan estas estructuras presentaban un elevado grado de similitud entre las dos localizaciones estudiadas, y un reducido núcleo de esta población se encontraba significativamente infrarrepresentado en los otros ecosistemas analizados. Este core se compone de bacterias resistentes a la desecación y la radiación que se caracterizan por su capacidad de sintetizar carotenoides.

[EN] During the last years, new advances in metagenomic and bioinformatic techniques have allowed the exploration of the biodiversity present in different types of environments. Among them, extreme and artificial environments have been found of special interest by the scientific community due to their high ecological value and their potential as a source of microorganisms with industrial applications. Solar panels are one of most widespread man-made structures that combine these two characteristics: they are artificial environments that are subjected to extreme physicochemical conditions. In a previous work, our group characterized this ecosystem by means of a metagenomic approach performed on solar panels in the city of Valencia. The microbial community present in the surface of these structures proved more similar to that associated to other extreme environments, such as deserts, than to other human-associated or urban-associated areas. The objective of this work is to explore the origin of this microbial community, under the hypothesis that the microbiome present on solar panels is largely dependent on microbial migrations coming from deserts through dust storms. Different taxonomic profiles that corresponded to the ecosystems susceptible to be the germ of the solar panels biocenosis (air without dust, air with dust, and desert soil) were retrieved from the literature and compared with those of solar panels sampled in Valencia and Berkeley that had been previously sequenced by our group. Our results showed that the microbial community present in the surface of solar panels was not a simple deposition of air microorganisms, but a complex community in which resistant microorganisms are selected. Air and deserts proved to have an important influence on the formation of the solar panels microbiome. Furthermore, the microbial communities inhabiting solar panels were found to be strikingly similar in the two locations analyzed, and a reduced core of those communities was found to be significantly underrepresented in the other ecosystems studied. This core is composed of desiccationand radiation-resistant bacteria, characterized by the ability to synthesize carotenoids.