Estudio metagenómico de la biodiversidad y potencial metabólico de hábitats terrestres de la antártica

Abstract

La metagenómica es un término que describe tanto un campo de la biología como una serie de herramientas que permiten, entre otras cosas, el análisis de comunidades microbianas sin la necesidad de cultivar dichos microorganismos. El constante avance de la eficiencia y certeza de estas técnicas han convertido a la metagenómica en una poderosa herramienta para estudiar la biodiversidad microbiana de una zona en particular. En este estudio, se investigó el potencial metabólico y la diversidad de comunidades microbianas de diez muestras de suelo de distintas localidades de la antártica mediante un alcance metagenómico de secuenciación de escopeta. Se observó que la distancia geográfica no se correlaciona con el número de diferencias significativas en metabolismo entre las muestras; a pesar de que algunas localidades fueron agrupadas según lo esperado en base a sus distancias, la mayoría de los agrupamientos no muestran una relación entre distancia y similitud metabólica. Sin embargo, se encontró que la mayoría de los módulos metabólicos son compartidos entre localidades, no observándose ninguno que no estuviera en al menos dos localidades. Además, en el conjunto de diez muestras se observaron 17 filos, 177 familias y 297 géneros bacterianos y 5 filos, 53 familias y 72 géneros fúngicos. Tanto la diversidad como abundancia de fungi observada fue menor que la bacteriana en todas las localidades. Se presentaron diferencias notables en la diversidad presente en cada localidad a varios niveles taxonómicos, habiendo solo un puñado de localidades con diversidades similares. Adicionalmente, se encontró que la disimilitud en términos de diversidad no se correlaciona con las diferencias significativas en metabolismo entre cada localidad. Finalmente, este trabajo permitió dar un primer paso en cuanto a identificar qué organismos están presentes en estas localidades y cuáles funciones y procesos metabólicos ocurren a nivel de comunidad microbiológica en los suelos estudiados.

Metagenomics is a concept that encompasses a field of biology as well as a set of tools that allow for, among other things, the analysis of microbial communities with culture-free approaches. The ongoing advances in both efficacy and accuracy of these techniques have allowed metagenomics to become a powerful tool in the study of microbial biodiversity of a given zone. In this study, the metabolic potential and diversity of microbial communities of ten soil samples of distinct Antarctic locales were analyzed with a shotgun sequencing metagenomic approach. It was determined that geographic distance does not correlate with the number of significant differences in metabolism between samples; despite some of the locales grouping as expected based on distance, most of them do not show a link between distance and metabolic similarity. Nonetheless, we found that most of the metabolic modules are indeed shared between all locales, with none being found in fewer than two locales. From ten soil samples we observed a total of 17 phyla, 177 families and 297 genera of bacteria and 5 phyla, 53 families and 72 genera of fungi. We found that fungi had both lower abundance and diversity metrics than bacteria in all the locales. Notable differences were observed in terms of diversity at multiple taxonomic levels, with just a handful of locales having comparable diversities. Additionally, we found that these differences in diversity between samples do not correlate with the dissimilarity in metabolism observed previously. Lastly, this study allows for a first step regarding the identification of both diversity and metabolic potential of the microbial communities present in the sampled soils with a culture-free approach.