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Casos de éxito

Bioprospección del microbioma del panel solar

En DARWIN hemos realizado distintos trabajos de bioprospección centrados en el microbioma que habita en las superficies de las placas solares. Este ambiente extremo se caracteriza por sufrir elevadas cantidades de irradiación solar, desecación y fluctuaciones de temperatura, resultando en una adaptación a estas condiciones de los microorganismos que habitan en él. Una de las formas de sobrevivir a los efectos de la radiación es mediante la acumulación de pigmentos, particularmente de carotenoides, que son muy interesantes por su alto valor comercial y su capacidad antioxidante.

 

Problema

 

Las Especies Reactivas de Oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés) son metabolitos generados bajo condiciones de estrés que pueden ser nocivos para las células. Las comunidades microbianas que viven en ambientes extremos, como los paneles solares, se encuentran continuamente expuestas a la radiación solar. Para adaptarse a ese estrés, los microorganismos desarrollan diferentes estrategias, como sistemas eficientes de reparación del ADN, producción de pigmentos y protección contra el estrés oxidativo.

 

Por esa razón, las superficies de los paneles solares son buenas candidatas para la búsqueda de nuevos microorganismos antioxidantes. Aunque se ha estudiado la composición taxonómica y funcional de estas comunidades con anterioridad, el proceso de colonización microbiana sigue sin estar claro.

 

Solución

 

En DARWIN aislamos, a partir de un ambiente extremo seco y altamente irradiado, la superficie de placas solares localizadas en la Universitat de València, 68 microorganismos pertenecientes a 20 géneros microbianos diferentes. De esta colección se seleccionaron un total de 14 aislados (eliminando aquellos patógenos o patógenos oportunistas) para realizar pruebas de estrés oxidativo en Caenorhabditis elegans, un nematodo que se utiliza a menudo como organismo modelo y que presenta una serie de ventajas respecto a otros organismos modelo, incluyendo su pequeño tamaño y simplicidad, su ciclo de vida corto y el bajo coste económico. Además, se alimenta de microorganismos, lo que implica que se le pueden administrar nuestras cepas pigmentadas seleccionadas.

 

DARWIN también monitorizó el proceso de colonización microbiana durante 24 meses mediante la realización de mediciones semanales de la eficiencia fotovoltaica, la secuenciación de alto rendimiento del gen 16S rRNA y el estudio del efecto de los compuestos antimicrobianos sobre la composición de la biocenosis microbiana. Este fue el primer estudio a largo plazo del proceso de colonización de los paneles solares, y nuestros resultados revelaron que la riqueza de especies y la biodiversidad presentan fluctuaciones estacionales y que existe una tendencia hacia un aumento o disminución de taxones especializados (adaptados a paneles solares) y generalistas, respectivamente.

 

Año de finalización: 2020

 

Éxito

 

Los ensayos in vivo de alto rendimiento que utilizaron Caenorhabditis elegans como modelo experimental demostraron las altas propiedades antioxidantes y de protección ultravioleta de los aislados bacterianos que demostraron ser ricos en carotenoides. Los resultados sugieren que los paneles solares albergan una comunidad microbiana que incluye cepas con aplicaciones potenciales como antioxidantes.

 

Un total de 10 de los 14 aislados demostraron proteger a C. elegans frente a estrés oxidativo, proporcionando entre 57-78 % de supervivencia respecto a los gusanos alimentados con una dieta control, cuya supervivencia media fue del 37 %. Estos aislados demostraron, además, proteger a C. elegans contra la radiación ultravioleta, y un análisis de los carotenoides que contienen estos microorganismos reveló la presencia de carotenoides incoloros, como fitoeno y fitoflueno, así como de carotenoides con color, como β-cryptoxantina, adonirubina, cantaxantina, astaxantina y β-caroteno.

 

Estos resultados revelan la gran capacidad antioxidante de los microorganismos que habitan en la superficie de placas solares y su potencial biotecnológico debido a la producción de carotenoides de alto valor comercial en aplicaciones cosméticas y de cuidado personal. Los resultados de monitorizar la colonización microbiana de los paneles solares también muestran que estos son ambientes extremos que obligan a la selección de una comunidad microbiana en particular.

 

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