Identificación molecular de microorganismos acidófilos en un tanque
industrial de biooxidación de arsenopirita para la recuperación de oro
Milagros Quintana a,b,c, Martha Ly b, Ysabel Montoya a, José Bauer b, José Espinoza a,c,
Marco Espinoza a
a
Departamento de Biología, Instituto Peruano de Energía Nuclear. Av. Canadá 1470,
Lima 41, Perú
b
Departamento de Microbiología, Universidad Peruana Cayetano Heredia. Av. Honorio Delgado
430, Urb. Ingeniería, S.M.P. Lima, Perú
c
Unidad de Biotecnología Molecular, Laboratorios de Investigación y Desarrollo de Ciencia y
Tecnología (LID). Universidad Peruana Cayetano Heredia. Av. Honorio Delgado 430, Urb.
Ingeniería, S.M.P. Lima, Perú
Resumen
En el presente trabajo, mediante amplificación por PCR del gen 16S rRNA bacteriano, se ha
logrado identificar a los principales microorganismos quimiolitótrofos, acidófilos y
biooxidantes de hierro y sulfuros que participan en la biooxidación de arsenopirita en un
tanque industrial de la mina Tamboraque (Huarochirí, Lima) así como en el drenaje ácido de
la misma mina. Los microorganismos reconocidos en el tanque industrial de biooxidación
fueron: Acidithiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum sp., bacteria similar a
Acidithiobacillus caldus y una Archaeobacteria (posiblemente Ferroplasma) mientras que
en el cultivo de drenaje ácido de la mina se encontraron: Acidithiobacillus ferrooxidans,
Leptospirillum sp y bacteria similar a Acidithiobacillus caldus.
Abstract
Working with amplification by polymerase chain reaction (PCR) of bacterial 16S rRNA
gene, it has been possible to identify the main acidophilic chemolithoautotrophic iron and
sulfur oxidizing microorganisms that participate in the biooxidation of arsenopyrite in
industrial tank of the Tamboraque mine as well as in the acid drainage of the same mine. The
microorganisms recognized in the biooxidation industrial tank were: Acidithiobacillus
ferrooxidans, Leptospirillum sp., Acidithiobacillus caldus-like organism and one
Archaebacteria (possibly Ferroplasma-like organism) whereas in the culture of acid mine
drainage they were: Acidithiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum sp and Acidithiobacillus
caldus-like organism.
1
adaptarse a los depósitos en los que ellos se
encuentran y por tanto tienen mejor
disposición para una extracción más eficiente
del metal de su depósito (Morin, 1995).
Sorprendentemente, hay pocos estudios
relacionados con la composición de las
poblaciones microbianas que participan en las
operaciones comerciales de biooxidación de
mineral (Okibe y col, 2003).
Introducción
El
uso
de
microorganismos
biolixiviantes/biooxidantes para recuperar
metales de interés a partir de minerales de
baja ley y concentrados de minerales se ha
incrementado porque mejora la eficiencia del
proceso y el impacto ambiental es menor
(Rawlings, 2002; Olson y col, 2003).
Acidithiobacillus
ferrooxidans,
A.
thiooxidans, A. caldus, y Leptospirillum
ferrooxidans
son
las
bacterias
quimiolitotróficas más importantes usadas en
procesos de biooxidación (Rawlings, 2005;
Rawlings y col, 1999 (I); Mishra y col., 2005;
Devasia & Natarajan, 2004) y se encuentran
en forma nativa en los depósitos de minerales
en todo el mundo. Estos organismos tienden a
La identificación de los microorganismos en
los tanques de biooxidación nos ayudaría al
establecimiento de procesos más rápidos y
eficientes de tratamiento de los minerales así
como la posibilidad de identificar genes de
respuesta a condiciones extremas como altas
temperaturas, concentración de metales,
arsénico, valores bajos de pH, etc.
214
2
2.3 Diseño de Primers. Los primers
específicos para la identificación de
Leptospirillum sp. por amplificación por PCR
fueron diseñados basándose en las secuencias
del gen 16S rRNA de Leptospirillum
ferrooxidans, Leptospirillum ferriphilum,
Leptospirillum sp. y Acidithiobacillus
reportadas en la base de datos GenBank. Se
hicieron alineamientos múltiples que
permitieran
identificar
las
regiones
conservadas de 16S rRNA entre las especies
del género Leptospirillum pero diferentes
para el resto de acidobacterias (Figura 1) Los
primers fueron diseñados a partir de las
regiones conservadas con la ayuda de los
programas OLIGOTM versión 4.0, OLIGO
calculator y MACAW 5.0. Se comprobó la
especificidad de los oligonucleótidos
mediante el uso del programa BLAST
(Altschul y col. 1997), con el fin de encontrar
posibles secuencias homólogas con otros
organismos. El primer forward fue pLepf
5´CGTGAAAGGGGAGCAATCCC3´ y el
primer
reverse
pLepr
5´GGTTGGGGCACCGACTTCGG 3´.
Materiales y Métodos
2.1
Muestras
biológicas.
Cepa
de
Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 19859
obtenida de American Type Culture
Collection (ATCC), cepa de Leptospirillum
ferrooxidans DSM 2705T (ex Markosyan
L15T 1972) proveniente del German National
Resource Centre for Biological Material
(DSMZ), cepa de Escherichia coli DH5α,
que es una cepa ampliamente usada para
procesos de transformación bacteriana,
cultivo de biorreactor (microorganismos
provenientes de los tanques de biooxidación
de arsenopirita de la mina de Tamboraque) y
cultivo de drenaje ácido de la mina
Tamboraque en medio 9K y mantenido en
actividad con controles de temperatura, pH,
oxígeno disuelto y recambio de sales
nutrientes. El medio 9K se obtuvo por
disolución de 3.00g de sulfato de amonio,
0.05g de fosfato de potasio dibásico, 0.5.g de
sulfato de magnesio, 0.1g de cloruro de
potasio, 0.012g de nitrato de calcio en 900 ml
de agua ácida pH 2 (esterilización en
autoclave a 121°C x 15 min). Para completar
el medio, se añade 100ml de solución de
sulfato ferroso 1M ajustada a pH 1.8 con
ácido sulfúrico (esterilización por filtración
con membrana Millipore de nitrocelulosa de
45mm de diámetro, poro 0.2 μm).
2.4 Amplificación por PCR del gen 16S
rRNA. Para amplificar el gen 16s rRNA de
eubacterias se usaron el primer forward p27f
5´AGAGTTTGATCMTGGCTCAG 3´ (M =
A o C) y el primer reverse p1387r
5´GGGCGGWGTGTACAAAGGC 3´ donde
W= C o T. (Lane, 1991; Rawlings y col,
1999; Coram & Rawlings, 2002). Para
Archaeobacterias se empleó el primer
forward p20f 5´ TCC GGT TGA TCC YGC
CRG 3´ (Y = T o C y R =A o G) (Orphan y
col., 2000) y el reverse p1392Gr 5´ GAC
GGG CGG TGT GTR C 3´ donde R = A o G
(Lane, 1991). Para una reacción de 50µl se
empleó 100 ng de ADN genómico, buffer de
reacción PCR 1X, 2.5mM de MgCl2, 10
pmoles de cada primer, 200μM de cada
dNTP (dATP, dCTP, dGTP y dTTP), 2% de
DMSO (v/v) y 1 unidad de TaqPol. Las
condiciones de PCR, (Don y col, 1991)
fueron: Denaturación a 95°C por 5 minutos
seguido por 20 ciclos de amplificación a
95°C por 30 segundos, 57°C (62ºC para
Archaeas) por 30 segundos (decreciendo 1°C
cada dos ciclos) y 72°C por 90 segundos y
luego 15 ciclos de amplificación de 95°C por
30 segundos,
47°C (52ºC para
Archaeobacteria) por 30 segundos y 72°C
por 90 segundos seguidos por 10 minutos de
2.2 Extracción de ADN de muestras
biológicas. Los microorganismos fueron
colectados por centrifugación a 4000 rpm a
temperatura ambiente durante 30 minutos,
para remover el ión férrico precipitado fueron
lavados 3 veces con ácido sulfúrico 10mM y
luego fueron resuspendidos en buffer TE
(Tris 10mM, EDTA 1mM, pH 8). Se agregó a
la suspensión proteinasa K (0.5 mg/ml) y
lisozima 1 (mg/ml) y se dejó en incubación a
37°C por 1 hora. Luego, se adicionó NaCl
(0.5 M) y SDS (1%) homogenizándose por
inversión varias veces. Se añadió cloroformo
(1:1 (v/v)), se mezcló por inversión y se
centrifugó a 6000 rpm durante 5 minutos. A
la fase acuosa colectada se agregó
isopropanol (2:1 (v/v)), y se centrifugó a
13000 rpm por 20 minutos. El ADN obtenido
fue resuspendido en 100ul de agua milliQ. La
concentración de ADN se realizó por
comparación con la intensidad de la banda
mayor
del
marcador
λ/HindIII
de
concentración conocida (50ng/ul) en un gel
de agarosa al 1%.
215
seleccionada se tomó 20 μl de cultivo y se
diluyó en 100 μl de solución estéril de EDTA
10 mM. Se agregó 100 μl de solución de lisis
(NaOH 0.05M y SDS 0.25%) y se dejó en
incubación por 5 minutos a 70°C. Para las
reacciones de PCR de 20μl se utilizaron 5 μl
de cada muestra, 5 pmoles de cada primer,
buffer de PCR 1X, 2.5mM de MgCl2, 200
μM de cada dNTP y 1U de Taq polimerasa.
incubación a 72°C y un paso final de
enfriamiento a 4°C. Para la amplificación del
gen 16s rRNA de Leptospirillum sp las
condiciones
de
PCR
fueron:
Desnaturalización a 95°C por 5 minutos
seguido por 30 ciclos de amplificación a
95°C por 30 segundos,
58°C por 30
segundos y 72°C por 90 segundos, luego 10
minutos de incubación a 72°C y enfriamiento
a 4°C.
Las condiciones fueron: desnaturalización a
94°C por 3 minutos, seguido de 30 ciclos de
amplificación de 94°C por 30 segundos, 55°C
por 45 segundos y 72°C por 30 segundos,
incubación por 10 minutos a 72°C y un paso
final de enfriamiento a 4°C. Los productos de
amplificación
se
visualizaron
por
electroforesis en gel de agarosa al 1% en
presencia de un marcador estándar de peso
molecular conocido. Un control de
autoligamiento (reacción de ligación sin el
inserto) del vector fue incluido en el
experimento. Las bacterias de las colonias
recombinantes que contenían el inserto
fueron criopreservadas con glicerol al 15% y
colocadas a -70°C.
Los productos de amplificación se
visualizaron por electroforesis en gel de
agarosa al 1 % en buffer TBE 0.5X. La
electroforesis fue realizada en una cámara de
electroforesis horizontal (Modelo H5,
GIBCO BRL) a 45 V por 45 minutos en
presencia de un marcador estándar de peso
molecular (λ/Hind III) de concentración
conocida. Los geles fueron teñidos con
bromuro de etidio (0.5 mg/ml.) durante 3
minutos y visualizados en un transiluminador
de luz UV (UVP, Modelo TM-20 San Gabriel
USA.). Los resultados fueron fotografiados
con una cámara digital Kodak Digital Science
ID.
2.5 Clonación de los productos de
amplificación.
Los
productos
de
amplificación del gen 16S rRNA del cultivo
del biorreactor y el subcultivo de DAM con
primers universales (p27f y p1387r) fueron
purificados y ligados en el vector plasmídico
pGEM-T (PROMEGA) en una proporción
inserto:vector de 6:1. Para la transformación
se usó la cepa de E.coli DH5α con una
eficiencia de transformación de 1.3 x 106. Se
seleccionaron al azar 50 colonias blancas
(colonias
que
tienen
el
plásmido
recombinante con el inserto) que crecieron
sobre las placas LB/Ampicilina de ambas
muestras: placa “cultivo del biorreactor” y
placa “subcultivo DAM”.
2.7 Identificación de microorganismos con
primers específicos. Para la identificación de
microorganismos
del
género
Acidithiobacillus presentes en el cultivo del
biorreactor y el drenaje ácido de la mina se
amplificó por PCR el inserto de cada
recombinante, empleando los primers para
16S rRNA de eubacterias (p27f y p1387r) y
un primer reverse específico para cada una de
las especies de este género comúnmente
presentes en este tipo de muestras. Para
Acidithiobacillus ferrooxidans se utilizó el
primer TF539r 5´ CAG ACC TAA CGT
ACC GCC
3´; para Acidithiobacillus
thiooxidans el primer ATT223r 5´ AGA
CGT AGG CTC CTC TTC 3´ y para
Acidithiobacillus caldus el primer THC642r
5´ CAT ACT CCA GTC AGC CCG T 3´
respectivamente. Cada reacción de 50 μl
consistió de 10 pmoles de cada primer
respectivamente, buffer PCR 1X, 2.5 mM de
MgCl2, 200 uM de cada dNTP, 1U de Taq
polimerasa y 1 μl de cada inserto
amplificado.
Las
condiciones
de
amplificación fueron las descritas para el
PCR de eubacterias (Don y col., 1991).
2.6 PCR para el análisis de las colonias
recombinantes. Para identificar a las colonias
recombinantes que contienen el inserto 16S
rRNA se amplificó por PCR utilizando los
primers M13 F (5'-CGC CAG GGT TTT
CCC AGT CAC GAC- 3') y M13R (5'-TTT
CAC ACA GGA AAC AGC TAT GAC- 3')
que flanquean el sitio de clonación del
plásmido
pGEM-T
según
las
recomendaciones del fabricante (PROMEGA,
2005). Para obtener el ADN de cada colonia
216
1
3 Resultados
3.1 Cultivo de los microorganismos. Para
aumentar la población bacteriana se hicieron
subcultivos a partir del cultivo del drenaje
ácido del tanque del proceso a escala de
laboratorio de la mina Tamboraque. Cuando
el medio a ese pH cambia de coloración de
verde claro (Fe+2) a naranja rojizo (Fe+3) es
debido a la oxidación del ión ferroso a ión
férrico por el metabolismo energético de las
bacterias y por tanto es el indicador de
crecimiento bacteriano (Colmer y col, 1950;
Hoffmann, 1981; Bond y col, 2000;
Rawlings,
2002).
Las
cepas
de
Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 19859
y Leptospirillum ferrooxidans DSM 2705T se
adaptaron bien a las condiciones de cultivo en
el laboratorio, creciendo en 5 días
aproximadamente en medio 9K con agitación
(200 rpm), a temperatura ambiente. Respecto
al cultivo mixto del biorreactor, no se
realizaron subcultivos.
1
2
3
4
2
3
4
5
6
Figura 2. Electroforesis en gel de agarosa 1% de
amplificados del 16S rRNA de microorganismos
biooxidantes. Buffer TBE 0.5X , 40V, 40min. 1.
Marcador λ/HindIII(50 ng/ul) 2 control negativo
de reacción (sin muestra), 3. subcultivo de DAM
Tamboraque, 4. cultivo de biorreactor, 5. L.
ferrooxidans DSM 2705T (control positivo), 6. A.
ferrooxidans ATCC 19859 (control positivo).
En las reacciones de PCR empleando los
primers específicos para Leptospirillum
diseñados previamente (Figura 6) hubo
producto de amplificación tanto en el
subcultivo DAM como en cultivo del
biorreactor lo que evidencia la presencia de
este género en las muestras.
Para probar la especificidad de los primers se
uso como control negativo el ADN genómico
de Acidithiobacillus ferrooxidans.
5
1
Figura 1. Cultivo de microorganismos
biooxidantes de fierro. 1. Control 2. Cultivo de 2
días 3. Cultivo de 3 días. 4. Cultivo de 4 días 5
Cultivo de 6 días.
2
3
4
5
6
Figura 3. Electroforesis en gel de agarosa 1% de
amplificados del 16S rRNA con primers pLepf y
pLepr. Buffer TBE 0.5X , 40V, 50min. 1.
Marcador λ/HindIII (50 ng/ul), 2. A. ferrooxidans
ATCC 19859 (control negativo), 3. L.
ferrooxidans DSM 2705T (control positivo), 4.
cultivo de biorreactor, 5. cultivo de DAM
Tamboraque, 6. control negativo de reacción (sin
muestra)
3.2 Amplificación por PCR del gen 16S
rRNA. Las condiciones óptimas para la
amplificación del gen 16S rRNA de los
microorganismos presentes en los subcultivos
de DAM de Tamboraque y del cultivo del
biorreactor con cada par de primers (p27f y
p1387r; pArch20f y 1392Gr; pLepf y pLepr)
fueron establecidas. El producto de
amplificación visualizado en el gel de
agarosa al 1% fue de aproximadamente 1.5
Kpb en conformidad con el tamaño del gen
del 16S rRNA bacteriano. Todas las fotos de
geles de electroforesis son mostradas en
negativo para un mejor contraste de las
bandas.
En el caso de las reacciones con primers para
identificación de Archaeobacteria hubo
producto solo en la muestra del cultivo del
biorreactor. Los ADN genómicos de A.
ferrooxidans y L. ferrooxidans fueron
empleados como controles negativos.
217
1
2
3
4
5
6
3.4 Identificación de Acidithiobacillus por
PCR con primers específicos. Los productos
de amplificación de los plásmidos con inserto
fueron seleccionados para verificar por PCR
que el inserto fuera un amplificado 16S
rRNA bacteriano e identificar a que género
pertenece. Para ello, se hicieron reacciones de
PCR usando como ADN molde todos los
amplificados seleccionados y los primers
universales 27f, 1387r y un primer reverse
específico
para
cada
especie
de
Acidithiobacillus: A. ferrooxidans (TF539r),
A.. thiooxidans (ATT223r) y A. caldus
(THC642r) respectivamente. Los productos
obtenidos a partir de los amplificados
ensayados con el primer TF539r fueron dos
bandas una de aprox. 1500 pb (tamaño
correspondiente al gen 16S rRNA) y otra de
550 pb. aproximadamente (correspondiente al
fragmento amplificado por 27f y Tf539) en 2
recombinantes del DAM y en 3 del
biorreactor. Con el primer ATT223 en todas
las reacciones se visualizó solo la banda de
aproximadamente 1500 pb. y no la banda de
aproximadamente 250 pb esperada si el
amplificado correspondía al 16S rRNA de A.
thiooxidans. En el caso de las reacciones con
el primer THC642, se observaron dos bandas
de aproximadamente 1500pb y 500pb en uno
de los recombinantes del DAM y dos en los
recombinantes del biorreactor. Conociendo la
presencia de Leptospirillum en las muestras,
los productos seleccionados se amplificaron
usando los primers LepF y LepR Hubo un
producto
de
amplificación
de
aproximadamente 1500 pb. en dos reacciones
tanto en los recombinantes de DAM como en
los del biorreactor.
Figura 4. Electroforesis en gel de agarosa 1% de
amplificados del 16S rRNA con primers pArch20f
y 1392Gr. Buffer TBE 0.5X , 40V, 45min. 1.
Marcador λ/HindIII (50 ng/ul), 2. control negativo
de reacción (sin muestra), 3. cultivo de
biorreactor, 4 cultivo de DAM Tamboraque, 5. A.
ferrooxidans ATCC 19859 (control negativo), 6.
L. ferrooxidans DSM 2705T (control negativo).
3.3 Selección de Recombinantes. Según el
reconocimiento de colonias por amplificación
del inserto con los primers M13F y M13R, en
la placa “cultivo del biorreactor” de 50
colonias blancas analizadas, solo 11 tenían el
plásmido con el inserto (recombinantes) y en
el caso de la placa “subcultivo DAM”
solamente 7 colonias lo tenían.
1
2
3
4
9
10
11
12
5
6
13 14
7
8
15 16
99
Figura 5. Electroforesis en gel de agarosa 1% de
los amplificados de los recombinantes con
primers M13F y M13R. Buffer TBE 0.5X , 40V,
45min.1.Amplificado 16S rRNA de cultivo
biorreactor (sin ligar en pGEM-T), 2. pGEM.T,
3,4 y 5. Recombinantes de biorreactor, 6 y 13.
Marcador λ/HindIII (50 ng/ul), 7. Plásmido
autoligado (control de fondo ligación), 8.
Recombinante de A. ferrooxidans ATCC 19859,
9,10 y 11.Recombinantes de DAM Tamboraque,
12.-, 14. Recombinante de L. ferrooxidans DSM
2705T 15. control negativo de reacción (sin
muestra), 16. control positivo de ligación.
218
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Figura 6. Electroforesis en gel de agarosa 1% de amplificados de los recombinantes con primers específicos.
Buffer TBE 0.5X, 40V, 45min. 1y 9. Marcador λ/HindIII (50 ng/μl), 2.De DAM con TF539, 3. De biorreactor
con TF539, 4. De DAM con ATT223, 5. De biorreactor con ATT223 6. Amplificado 16S rRNA de biorreactor
(sin ligar a pGEM-T), 7. De DAM con THC642, 8. De biorreactor con THC642, 10. De DAM con LepF y
LepR, 11. De biorreactor con LepF y LepR, 12 . Amplificado 16S rRNA de DAM (sin ligar a pGEM-T) con
Arch20f y 1392Gr. 13. Amplificado 16S rRNA de biorreactor (sin ligar a pGEM-T) con Arch20f y 1392Gr 14.
Control negativo de reacción (sin muestra).
4 Discusión
microorganismos indígenas no pueden ser
aislados.
A pesar del rol beneficioso que cumplen los
microorganismos en la recuperación de
metales desde concentrados minerales, se han
realizado relativamente pocos estudios en la
composición de poblaciones bacterianas en
operaciones comerciales de biolixiviación de
minerales (Norris y col, 2000). Esto se debe a
la escasa cantidad de métodos apropiados y
exactos para analizar las poblaciones de
bacterias (en algunos casos extremófilas) que
actúan en ambientes ácidos, de temperaturas
elevadas y ricos en metales.
En el presente trabajo, se realizó la
identificación de los microorganismos
acidófilos que participan en la biooxidación
de fierro o sulfuros en un tanque industrial de
biooxidación de arsenopirita para la
recuperación de oro siendo Acidithiobacillus
ferrooxidans el que se encuentra en mayor
proporción seguido de Leptospirillum sp. y la
bacteria similar a Acidithiobacillus caldus. La
arqueobacteria comúnmente presente en
tanques de biooxidación a temperatura entre
36- 40°C es Ferroplasma (Rawlings, 2005)
por lo que es posible que sea ésta la que esté
presente en el cultivo del biorreactor; sin
embargo, se necesita hacer más análisis al
respecto. En un trabajo preliminar se hizo un
reconocimiento microbiológico que nos dio
un panorama general en la observación
microscópica tanto en el microscopio óptico
como en el microscopio electrónico de
barrido. Se distinguieron microorganismos
con forma bacilar (varas largas o cortas)
similar a la morfología de las bacterias del
género Acidithiobacillus (Tuovinen & Kelly,
1972; Duquesne y col, 2003) y también
microorganismos de forma espiral o curva
como las bacterias del género Leptospirillum
(Markosyan, 1972; Goebel & Stackebrandt,
1994 (I); Johnson, 2001; Coram & Rawlings,
2002). Además, estos microorganismos al ser
coloreados
con
el
método
Gram
(Bartholomew & Finkelstein, 1958) fueron
distinguidos como bacterias Gram negativas,
lo
que
respalda
nuestro
primer
En los últimos años el uso de las técnicas de
biología molecular (librerías genómicas
construidas a partir de ADN extraído, análisis
del
ADN
ribosómico
amplificado,
hibridización in situ por fluorescencia
(FISH), etc.) ha ayudado en la identificación
de estos microorganismos (Goebel &
Stackebrandt, 1994; Rawlings y col, 1999;
Foucher y col, 2003; Okibe y col, 2003), ya
que estas técnicas tienen el potencial de
analizar la diversidad microbiana cuando las
técnicas de cultivo puro son limitadas
(Giovannoni y col., 1990; Amann y col,
1991,1995; Spring y col., 1992). Sin
embargo, estás técnicas también tienen
algunos posibles inconvenientes como la
difícil extracción de ADN que puede
conllevar a datos no cuantitativos y
limitaciones
para
detectar
algunos
microorganismos en conjunto, sobretodo los
que se encuentran en menor cantidad. Otro
inconveniente es que, finalmente, los
219
reconocimiento de la presencia de
Acidithiobacillus y Leptospirillum en las
muestras dado que son los principales y mas
importantes géneros bacterianos Gram
negativos en procesos de biooxidación
industrial (Foucher y col, 2003; Coram &
Rawlings, 2002; Goebel & Stackebrandt,
1994 (I); Hallberg & Lindström, 1994).
6
[1] Altschul SF, Madden TL, Schäffer AA,
Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman DJ.
Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new
generation of protein database search
programs. Nucleic Acids Res. 1997;
25:3389-3402.
[2] Amann RI, Springer N, Ludwig W,
Schleifer KH, Peterson N. Identification
in situ and phylogeny of uncultured
bacterial endosymbionts. Nature. 1991;
351: 161-164.
[3] Amann R, Ludwing W, Schleifer KH.
Phylogenetic identification and in situ
detection of individual microbial cells
without cultivation. Microbiological
Reviews. 1995; 59(1): 143-169.
[4] Bartholomew JW, Finkelstein H.
Relationship of cell wall staining to gram
differentiation. J. Bacteriology. 1958; 75:
77-84
[5] Bond P, Smeriga S, Banfield J.
Phylogeny of microorganisms populating
a
thick,
subaerial,
predominantly
lithotrophic biofilm at an extreme acid
mine drainage site.
Applied and
Environmental Microbiology. 2000;
66(9): 3842-3849.
[6] Colmer A, Temple K, Hinkle M. An ironoxidizing bacterium from the acid
drainage of some bituminous coal mines.
J. Bacteriol. 1950; 59(3): 317–328.
[7] Coram NJ, Rawlings DE. Molecular
relationship between two groups of the
genus Leptospirillum and the finding that
Leptospirillum ferriphilum sp. nov.
dominates South African commercial
biooxidation tanks that operate a 40°C.
Applied
and
Environmental
Microbiology. 2002; 60(2): 838-845
[8] Devasia P, Natarajan KA. Bacterial
Leaching: Biotechnology in the Mining
Industry. Resonance. 2004 Agosto; 8: 2734
[9] Don RH, Cox PT, Wainwright BJ, Baker
K, Mattick JS. Touchdown PCR to
circumvent spurious priming during gene
amplification. Nucleic Acids Research.
1991; 19: 4008-4008
[10] Duquesne K, Lebrun S, Casiot C,
Bruneel O, Personné JC, Leblanc M,
Elbaz-Poulichet F, Morin G, Bonnefoy V.
La técnica FISH está siendo ensayada no
sólo para una identificación más completa
que respalde nuestros resultados, sino
también, para la cuantificación de
poblaciones microbianas, lo que nos
permitiría hacer las correlaciones entre los
componentes de la comunidad, las relaciones
espaciales de los diferentes miembros y
determinar in situ la función que cada una de
las poblaciones puede tener.
5
Referencias bibliográficas
Conclusiones
- La identificación de microorganismos por
amplificación por PCR del gen 16S rRNA es
posible sin el aislamiento de tales
microorganismos aun cuando tenga algunas
limitaciones. Así, la extracción de ADN en
cantidad y calidad suficiente a partir de
cultivos mixtos es un proceso crítico para
determinar
la
presencia
de
los
microorganismos en la muestra.
- Los microorganismos reconocidos en el
cultivo de drenaje ácido de la mina
Tamboraque
fueron:
Acidithiobacillus
ferrooxidans, Leptospirillum sp. y bacterias
similares a Acidithiobacillus caldus mientras
que en el cultivo del biorreactor fueron:
Acidithiobacillus
ferrooxidans,
Leptospirillum sp., bacterias similares a
Acidithiobacillus caldus y Archaeobacteria
(posiblemente Ferroplasma).
- La técnica de amplificación por PCR del
gen 16S rRNA nos permite solo la
identificación de los microorganismos mas no
su
cuantificación
por
lo
que
la
estandarización de la técnica de hibridización
in situ por fluorescencia y su aplicación nos
permitirá no solo una identificación más
completa (y respaldar o ampliar nuestros
resultados) sino también la cuantificación de
los microorganismos, lo que nos permitiría
hacer la dinámica de las poblaciones en
procesos industriales de biooxidación.
220
Sulfide Minerals and Industrial Wastes.
KIGAM Bulletin. 2005; 9(1): 48-57.
[21]
Morin
D.
Bioextraction
and
biodeterioration of metals. Gaylade, C. C.
y Videla, H.A. (eds.) Oxford: Cambridge
university Press, 1995.
[22] Norris PR, Burton NP, Foulis NAM.
Acidophiles in bioreactor mineral
processing. Extremophiles. 2000; 4: 7176.
[23] Okibe N, Gericke M, Hallberg K,
Johnson
B.
Enumeration
and
Characterization
of
Acidophilic
Microorganisms Isolated from a Pilot
Plant
Stirred-Tank
Bioleaching
Operation. Appl. Environ. Microbiol.
2003; 69(4) :1936-1943.
[24] Olson GJ, Brierley JA, Brierley CL.
Bioleaching review part B: Progress in
bioleaching: applications of the microbial
processes by the mineral industries. Appl
Microbiol Biotechnol. 2003; 63: 249-257.
[25] Orphan VJ, Taylor LT, Hafenbradl D,
DeLong EF. Culture-dependent and
culture-independent characterization of
microbial assemblages associated with
high-temperature petroleum reservoirs.
Appl. Environ. Microbiol. 2000; 66: 700711.
[26] PROMEGA. pGEM®-T and pGEM®-T
Easy Vector Systems Technical Manual.
Instructions for use of products A1360,
A1380, A3600 and A3610. Ed. Titus, D.
PROMEGA CORPORATION, USA;
2005.
[27] Rawlings DE. Characteristics and
adaptability of iron- and sulfur-oxidizing
microorganisms used for the recovery of
metals from minerals and their
concentrates. Microbial Cell Factories.
2005; 4: 13.
[28] Rawlings DE.Heavy metal mining using
microbes. Ann Rev Microbiol.
2002;56:65-91.
[29] Rawlings DE, Tributsch H, Hansford
GS. Reasons why Leptospirillum-like
species
rather
than
Thiobacillus
ferrooxidans are the dominant ironoxidizing bacteria in many commercial
processes for the biooxidation of pirite
and related ores. Microbiology. 1999;
145: 5-13.
Immobilization of Arsenite and Ferric
Iron by Acidithiobacillus ferrooxidans
and Its Relevance to Acid Mine Drainage.
Appl Environ Microbiol. 2003; 69(10):
6165-6173.
[11] Foucher S, Battaglia-Brunet F, d’Hugues
P, Clarens M, Godon JJ, Morin D.
Evolution of the bacterial population
during the batch bioleaching of a
cobaltiferous pyrite in a suspended-solid
bubble column and comparison with a
mechanically
agitated
reactor.
Hydrometallurgy. 2003; 71: 5-12.
[12] Giovannoni SJ, Britschgi TB, Moyer
CL, Field KG. Genetic diversity in
Sargasso Sea bacterioplankton. Nature.
1990; 345:60-63.
[13] Goebel BM, Stackebrandt E. Cultural
and phylogenetic analysis of mixed
microbial populations found in natural
and
commercial
bioleaching
environments.
Appl
Environ
Microbiol.1994 ; 60: 1614-1621. (I)
[14]Goebel BM, Stackebrandt E. The
biotechnological importance of molecular
biodiversity studies for metal bioleaching.
FEMS Symp. 1994; 75: 259–273.
[15] Hallberg KB, Lindström EB.
Characterization of Thiobacillus caldus
sp. nov., a moderately thermophilic
acidophile. Microbiology. 1994; 140:
3451-3456.
[16]Hoffmann MR. Kinetics of the removal
of iron pyrite from coal by microbial
catalysis. Applied and Environmental
Microbiology. 1981; 42: 259-271.
[17]Johnson D. Genus II Leptospirillum
Hippe 2000 (ex Markosyan 1972, 26). En
G. garrity (ed.) Bergey s manual of
systematic bacteriology I: 453-457. 2nd
ed. Berlin: Springer-Verlag; 2001.
[18] Lane DJ. 16S/23S rRNA sequencing. En
E. Stackebrand y M.Goodfellow(ed),
Nucleic Acid Techniques in Bacterial
Systematics. New York: Wiley; 1991. p.
115-175.
[19] Markosyan GE. A new iron-oxidizing
bacterium Leptospirillum ferrooxidans
nov. gen. nov. sp. Biol J Armenia. 1972;
25: 26-29 (in Russian).
[20] Mishra D, Kim DJ, Anh JG, Lee JC.
Bacterial Leaching of Metals from
221
nonculturable magnetotactic bacteria.
Syst. Appl. Microbiol. 1992; 15: 116-122.
[32]
Tuovinen
OH,
Kelly
DP.
Recommendation
that
the
names
Ferrobacillus ferrooxidans Leathen and
Braley and Ferrobacillus sulfooxidans
recognized as synonyms of Thiobacillus
ferrooxidans Temple and Colmer. Int. J.
Syst.Bactetiol. 1972; 22: 170-172.
[30] Rawlings DE, Coram NJ, et al.
Thiobacillus caldus and Leptospirillum
ferrooxidans are widely distributed in
continuous flow biooxidation tanks used
to treat a variety of metal containing ores
and concentrates. En: Amils R, Ballester
A. ed. Biohydrometallurgy and the
environment toward the mining of the
21st century 9A. Amsterdam: Elsevier;
(I) 1999. p. 777-786.
[31] Spring S, Amann R, Ludwig W,
Schleifer KH, Peterson N. Phylogenetic
diversity
and
identification
of
Figura 7. Alineamiento múltiple de secuencias del 16s rRNA de Acidithiobacillus y Leptospirillum.
222