Biodiversidad y ecología funcional de bacterias desnitrificantes

Abstract

La contaminación por nitratos (NO3 -) en el medio ambiente es cada vez más frecuente e intensa. El nitrógeno (N) es el elemento más abundante en la atmósfera aunque no puede utilizarse directamente por las plantas y animales. Las bacterias fijadoras de dinitrógeno (N2) atmosférico son los únicos seres vivos capaces de reducirlo a amonio, lo que inicia su uso en la naturaleza. Desde la revolución verde a finales de los años 60, el ciclo del N se ha alterado gravemente por el exceso de NO3 - procedente de los fertilizantes nitrogenados que, junto con el procedente de los purines del ganado y las aguas residuales e industriales, se acumula en la corteza terrestre. Consecuentemente, se produce una contaminación por nitratos de suelos, sedimentos y aguas, lo que supone una seria amenaza para la salud animal y humana. La desnitrificación es el único proceso biológico por el que los nitratos pueden eliminarse, evitando así su acumulación. Este proceso es un mecanismo alternativo de respiración por el que, en condiciones limitantes de oxígeno, el nitrato se reduce secuencialmente a nitrito (NO2 -), óxido nítrico (NO), óxido nitroso (N2O) y, finalmente, a dinitrógeno molecular (N2), que se libera de nuevo a la atmósfera completándose así el ciclo del N. Estas reacciones son catalizadas por las enzimas nitrato reductasa, nitrito reductasa, óxido nítrico reductasa y óxido nitroso reductasa, codificadas por los genes narG/napA, nirK/nirS, c-nor/q-nor y nosZ, respectivamente. Paradójicamente, en este proceso se producen los intermediarios NO y N2O que son importantes gases de efecto invernadero, por lo que su formación durante la desnitrificación supone una fuente de contaminación atmosférica. Mientras que los aspectos fisiológicos, bioquímicos y genéticos de la desnitrificación se conocen en profundidad, apenas existe información sobre la abundancia o escasez de las distintas poblaciones desnitrificantes en diferentes hábitats, las bacterias desnitrificantes predominantes en un ecosistema concreto, y cómo la actividad funcional de la comunidad varía en el tiempo. Igualmente, se desconoce el efecto del contenido en nitratos sobre la abundancia, biodiversidad, distribución espacial y actividad funcional de la comunidad desnitrificante. Para ello, utilizando como modelo el Espacio Natural de Doñana (END), se analizó el contenido en nitratos, actividad desnitrificante, propiedades físico-químicas, abundancia relativa y biodiversidad de las poblaciones desnitrificantes. El estudio se prolongó en los años 2008, 2009 y 2010 y se tomaron muestras en los meses de abril y octubre que corresponden a las fechas de menor y mayor pluviosidad, respectivamente.