En aquest treball s'ha determinat l'efecte i la capacitat de captació dels metalls
pesants (Pb i Cu) per part de diferents microorganismes fotòtrofs i heteròtrofs,
mitjançant tècniques microscòpiques d'alta resolució per tal de seleccionar
microorganismes com a indicadors de contaminació per metalls.
Per a aquest objectiu, han estat seleccionats diferents microorganismes fotòtrofs
aïllats dels tapets microbians del delta de l'Ebre (un ecosistema declarat Parc Natural al
1983) i cianobacteris de la col.lecció de cultius Pasteur (PCC). Aquests tapets on
dominen els microorganismes fotosintètics com els cianobacteris i les algues
(productors primaris en aquests ecosistemes) poden patir contaminació per compostos
tòxics com ara el petroli o els metalls pesants. En aquest treball, els metalls assajats per a
la selecció de bioindicadors, han estat el plom (Pb) i el coure (Cu) donat que tots dos
s'han detectat en el riu Ebre, i també perquè el primer és molt tòxic i no presenta cap
funció biològica i el segon és en canvi un element essencial a baixes dosis i tòxic a
elevades dosis.
Per determinar la sensibilitat a un metall (tolerància-resistència), s'ha utilitzat la
microscopia làser confocal acoblada a un detector espectrofluoromètric (CLSM-λscan).
Els resultats demostren que Chroococcus sp. PCC 9106 i la microalga DE2009 presenten
una major tolerància a Pb (0.5 mM) que Oscillatoria sp. PCC 7515 i Spirulina sp. 6313
(0,1 mM).
Per determinar la biocaptació externa i interna del metall, s'ha utilitzat la
microscòpia electrònica de rastreig (SEM), la microscòpia electrònica de transmissió
(TEM) i el microanàlisi d'energia dispersiva per raigs X (EDX) acoblada a aquests dos
microscopis. Els resultats indiquen que, tots els microorganismes utilitzats (tant els
fotòtrofs com els heteròtrofs) tenen la capacitat d'acumular Pb i Cu externament en el
seu EPS.
Finalment, l'anàlisi de les seccions ultrafines (TEM-EDX) mostra que tots els
microorganismes fotòtrofs estudiats acumulen Pb en les inclusions de polifosfat (PP).
Per contra, els bacteris heteròtrofs tot i presentar aquestes inclusions, no
acumulen cap dels dos metalls, ni en el citoplasma ni en les inclusions intracel·lulars.
Una vegada provada l'eficàcia d'aquestes tècniques microscòpiques tant en els
microorganismes aïllats de l'ambient natural com en els de col.lecció, s'ha realitzat el
mateix tipus d'assajos en microcosmos, amb l'objectiu d'obtenir bons bioindicadors de
contaminació per metalls, tenint com a objectiu final la seva aplicació en l'ambient
natural. En aquests experiments s'ha assajat únicament el Pb, i s'ha comprovat que igual
que en els cultius, els microorganismes més abundants seleccionats en aquest sistema
artificial, Lyngbya-like i Phormidium-like (cianobacteris) tenen la capacitat d'acumular
aquest metall tant externa com internament i sempre en inclusions de PP.
Considerant tots els resultats obtinguts es podria concloure que tots els
cianobacteris i la microalga DE2009 analitzats podrien ser considerats bons indicadors
de contaminació per metalls. No obstant això, Oscillatoria sp. i Microcoleus sp. han estat
seleccionats per ser: els més abundants en l'ambient natural, de major grandària,
tolerants a elevades concentracions de metalls i finalment per la seva capacitat
d'acumular-los extra i intracel·lularment. / In this work, the effect and capacity to capture heavy metals (Pb and Cu) of
different phototrophic and heterotrophic microorganisms have been studied through
high-resolution microscopy techniques in order to select microorganisms as metal
pollution indicators.
For this purpose, different phototrophic microorganisms isolated from Ebro
Delta microbial mats (an ecosystem declared as Natural Park in 1983) and cyanobacteria
from the Pasteur culture collection (PCC) have been selected. These mats, dominated by
photosynthetic microorganisms like cyanobacteria and algae (primary producers in
these habitats) can suffer pollution by toxic compounds such as oil or heavy metals. In
this study, metals tested to select the bioindicators were lead (Pb) and copper (Cu), as
both have been detected in the Ebro River, and also because the former is very toxic,
showing no biological function, while the latter, by contrast, is an essential element at
low doses, while at high doses it is toxic.
To determine the sensitivity to a metal (tolerance-resistance), confocal laser
microscopy coupled to a spectrofluorometric detector (CLSM-λscan) has been used.
The results show that Chroococcus sp. PCC 9106 and DE2009 microalgae show greater
tolerance to lead Pb (0.5 mM) than Oscillatoria sp. PCC 7515 and Spirulina sp. 6313 (0.1
mM).
To determine the external and intracellular metal biocapture, scanning electron
microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive Xray
microanalysis (EDX) coupled with these microscopes have been used, respectively.
The results indicated that, all the microorganisms tested (both phototrophic and
heterotrophic) have capacity to accumulate Pb and Cu externally in the EPS.
Finally, the analysis of ultrathin sections (TEM-EDX) shows that all the
phototrophic microorganisms studied accumulate Pb in the polyphosphate inclusions
(PP).
By contrast, although the heterotrophic bacteria show these inclusions, they do
not accumulate either of the two metals either in cytoplasm or in intracellular inclusions.
Once the effectiveness of these microscopy techniques has been shown both in
microorganisms isolated from the natural environment and in those from the culture
collection, the same tests have been carried out in microcosms in order to obtain good
bioindicators of metal pollution, with the ultimate aim of applying them in the natural
environment. In these experiments it has been shown that, as in cultures, the most
abundant microorganisms selected in this artificial ecosystem, Lyngbya-like and
Phormidium-like (cyanobacteria), have the capacity to accumulate this metal both
externally and internally, always in PP inclusions.
Considering all the results obtained it can be concluded that all cyanobacteria
and DE2009 microalga analysed could be considered good metal pollution indicators.
However, Oscillatoria sp. and Microcoleus sp. have been selected as the best indicators of
metal pollution in the natural environment because: they are the most abundant, largest
in size, tolerant to high concentrations of metals and, finally, capable of accumulating
metal extra- and intracellularly.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/51425 |
| Date | 25 June 2011 |
| Creators | Maldonado Ortiz, Juan |
| Contributors | Esteve Martínez, Isabel, Solé Cornellà, Antonio, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Genètica i de Microbiologia |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 225 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
Page generated in 0.0023 seconds