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Registros de bacterias encontradas en diferentes sistemas acuáticos de Colombia

Citation

Garcia Chaves M C, Niño Garcia J P (2024). Registros de bacterias encontradas en diferentes sistemas acuáticos de Colombia. Universidad de Antioquia. Occurrence dataset https://doi.org/10.15472/b7rqt9 accessed via GBIF.org on 2024-12-12.

Description

Las bacterias son las principales impulsoras de los ciclos biogeoquímicos en los ecosistemas de agua dulce (Azam et al, 1983; Cole et al, 1988; Cotner y Biddanda, 2002; Falkowski et al, 2008). Debido a su gran abundancia y actividad y, a su diversidad metabólica y filogenética, los procesos bacterianos sustentan las redes tróficas acuáticas y regulan la magnitud y las tasas de ciclaje de los principales elementos (Newton et al., 2011). En consecuencia, la comprensión de los patrones de variación de la diversidad microbiana es un tema fundamental de la moderna ecología microbiana y una cuestión clave para avanzar en nuestro conocimiento de los procesos mediados por bacterias en los ecosistemas de agua dulce. A pesar de lo común que resulta actualmente la aplicación de las tecnologías de secuenciación masiva y de la disponibilidad de información taxonómica y filogenética, en la actualidad todavía existen muchos vacíos en el estudio de la diversidad microbiana acuática (Martiny et al, 2006; Hanson et al, 2012; Franzosa et al. , 2015). Por ejemplo, el mapa de la distribución mundial de todas las bacterias que se encuentran en la base de datos genómica y metagenómica GOLD-JGI, utilizando la herramienta BioAtlas (Lund et al. , 2017; Mukherjee, 2019), muestra claramente que la mayor parte de los estudios de diversidad microbiana acuática se han realizado en el hemisferio norte, en particular en Europa, en Estados Unidos y Canadá. Aunque el resultado de este análisis puede no ser exhaustivo (basado en unos 41.000 estudios, (Mukherjee et al. , 2019)) revela un sesgo geográfico en la exploración de la diversidad microbiana y la necesidad de completar el panorama de la biogeografía bacteriana. Es sorprendente encontrar tal sub-representación de la diversidad bacteriana en todo el continente sudamericano, especialmente si se tiene en cuenta que esta región comprende una gran heterogeneidad ecológica (Cabrera y Willink, 1980; Morrone, 2001) y contiene alrededor de un tercio del agua dulce a nivel mundial (Aiguo Dai y Kevin E. Trenberth, 2002). América del Sur cubre aproximadamente el 15% de la superficie terrestre mundial (17.870.218 km2), abarca un amplio rango latitudinal y altitudinal: desde los 12° 28'N (Punta Gallinas, Colombia) hasta los 55°59'S (Cabo de Hornos, Chile) y, presenta un rango de altitudes de unos 7.000 metros, desde el pico más alto de la cordillera de los Andes hasta el nivel del mar, lo que implica una amplia gama de condiciones climáticas, geológicas y ecológicas. Además, América del Sur está considerada como el "continente de agua dulce", ya que alberga 6 de los 10 ríos más grandes del mundo en cuanto a descarga de agua, y está drenada por cinco enormes cuencas hidrológicas: la Amazonia (6. 000. 000 km2), La Plata-Paraná/Paraguay (2.600.000 km2), Orinoco (990.000 km2), Araguaia-Tocantins (757.000 km2), y São Francisco (634. 000 km2) que abarcan múltiples ríos, presas y, lagos (McClain, 2002; Stevaux et al, 2009; Morrone, 2014). Por lo tanto, este proyecto busca contribuir al estudio de la ecología microbiana acuática y de llenar el vacío existente en la comprensión de la biogeografía de la diversidad bacteriana en toda América del Sur. En el presente recurso se presentan 2268 registros de bacterias encontradas en 6 departamentos de Colombia. Estas muestras se tomaron entre octubre de 2021 y junio de 2022.

Sampling Description

Study Extent

El proyecto abarca el muestreo de sistemas acuáticos en Colombia y Brasil. En el caso de Colombia, se pretende visitar al menos 35 sistemas acuáticos ubicados a lo largo de un gradiente altitudinal. Los datos proporcionados en este recurso, corresponden a 48 muestras tomadas en 18 sistemas acuáticos, ubicados en los departamentos de Boyacá, Cundinamarca y Antioquia, Bolívar, Huila y Tolima. Este muestreo se llevó a cabo entre octubre de 2021 y junio de 2022. La colecta se enfocó en capturar la diversidad de las comunidades bacterianas pelágicas.

Sampling

En cada punto de muestreo se colectaron 2 litros de agua superficial. Simultáneamente, en cada punto de muestreo se midió un conjunto de parámetros limnológicos utilizando una sonda multiparamétrica (Temperatura, oxígeno, conductividad, concentración de sólidos disueltos, pH y potencial redox), se determinó la transparencia del agua a partir de la profundidad del disco de Secchi, se midió la concentración de clorofila a, mediante técnicas espectrofotométricas estándar (APHA, 1982). La profundidad de la zona eufótica (Zeu, profundidad a la que la luz es el 1 % de la luz subsuperficial) se derivó de las estimaciones del coeficiente de atenuación vertical de la luz. Una vez en el laboratorio, se filtraron las muestras de agua con el fin de concentrar el bacterioplancton en membranas (0,22 micras de tamaño de poro). Posteriormente, a partir de los filtros se extrajo el ADN bacteriano para la secuenciación de amplicones del gen 16S rRNA (región V3-V4), utilizando la plataforma Illumina MiSeq2000. Extracción y secuenciación del ADN: El ADN se extrajo con el kit de extracción Powerwater (Mobio), según las recomendaciones del Earth Microbiome Project (Thompson et al, 2017). El ADN metagenómico se cuantificó con un fluorímetro Qubit y, su calidad se evaluó mediante la absorbancia con un espectrofotómetro nanodrop. El ADN se enviará a instalaciones de secuenciación subcontratadas. Para la secuenciación de amplicones del gen 16S rRNA (región V3-V4), se analizarán hasta 96 muestras en la plataforma Illumina MiSeq2000, utilizando un enfoque de fin de par (Caporaso et al, 2012). El procesamiento bioinformático de los archivos de salida de MiSeq se realizará en servidores locales, utilizando un flujo de trabajo Dada2 (Callahan et al, 2016) y la taxonomía asignada para la clasificación con el RDP (Cole et al, 2014), SILVA (Quast et al, 2013) y las bases de datos GreenGenes (McDonald et al, 2012). Herramientas de análisis comunitario disponibles en R (R Core Team, 2013).

Method steps

  1. Toma de muestras de agua: Se colectaron 2 litros de agua, a 50cm de la superficie del agua, en la zona limnética de cada sistema. El agua se colectó en recipientes plásticos previamente purgados con agua del lugar. El número de puntos muestreados por sistema, dependió de su heterogeneidad, en relación con el tamaño y la morfometría.
  2. Concentración de la biomasa bacteriana a partir de las muestras de agua: Las muestras de agua fueron filtradas con el fin de concentrar la biomasa bacteriana. Este procedimiento se llevó a cabo en las siguientes 12 horas luego de la colección de la muestra.
  3. Se filtró al vacío, a través de filtros de membrana de 0.22uM de poro y 47mm de diámetro, referencia GVWP04700 (Merck). Para cada muestra, se filtraron dos réplicas, el volumen de agua filtrada varió en cada caso dependiendo de la turbidez del agua. Para todas las muestras se filtró agua hasta saturar la membrana. Cada filtro se guardó en un tubo eppendorf de 2ml, que se identificó con un código y se almacenó a -20ºC hasta su análisis posterior.
  4. Extracción de ADN: La extracción de ADN de las muestras de agua se realizó utilizando el Kit DNeasy® PowerWater® de QIAGEN siguiendo las instrucciones del fabricante. Se verificó la extracción haciendo electroforesis en gel al 1% de agarosa y sembrando 3 μL de ADN, 2 μL de H2O y 2 μL del Buffer de carga “Blue Juice” en cada pozo.
  5. Además, se midió la concentración del ADN extraído, la relación 260/280 y relación 260/230 para verificar la calidad del mismo.
  6. Una vez realizada la extracción de ADN, el producto de extracción se secó y se envió a secuenciar.
  7. Secuenciación del ADN: Para la secuenciación de amplicones del gen 16S rRNA (región V3-V4), se analizarán hasta 96 muestras en la plataforma Illumina MiSeq2000, utilizando la metodología propuesta por Caporaso et al, 2012.
  8. El procesamiento bioinformático de los archivos de salida de MiSeq se realizará en servidores locales, utilizando un flujo de trabajo Dada2 (Callahan et al, 2016) y la taxonomía asignada para la clasificación contra el RDP (Cole et al, 2014), SILVA (Quast et al, 2013) y las bases de datos GreenGenes (McDonald et al, 2012). Herramientas de análisis comunitario disponibles en R (R Core Team, 2013).

Taxonomic Coverages

Se presentan 2268 registros que comprenden 31 filos, 45 clases y 91 ordenes. Dentro de estos, el rango taxonómico más especifico fue el nivel de género, en el cual se lograron identificar 196 géneros diferentes. El género con mayor número de registros fue Polynucleobacter (67 registros) seguido de Limnohabitans (59 registros), Cyanobium (51 registros), Methylocystis (48 registros) y Mycobacterium (46 registros).
  1. Bacteroidota
    rank: phylum
  2. Bdellovibrionota
    rank: phylum
  3. Campylobacterota
    rank: phylum
  4. Candidatus Moranbacteria
    rank: phylum
  5. Candidatus Patescibacteria
    rank: phylum
  6. Chlamydiota
    rank: phylum
  7. Chloroflexi
    rank: phylum
  8. Chloroflexota
    rank: phylum
  9. Cyanobacteria
    rank: phylum
  10. Deinococcota
    rank: phylum
  11. Dependentiae
    rank: phylum
  12. Desulfobacterota
    rank: phylum
  13. Elusimicrobiota
    rank: phylum
  14. Firmicutes
    rank: phylum
  15. Firmicutes_A
    rank: phylum
  16. Firmicutes_C
    rank: phylum
  17. Fusobacteriota
    rank: phylum
  18. Gemmatimonadota
    rank: phylum
  19. Latescibacterota
    rank: phylum
  20. Methylomirabilota
    rank: phylum
  21. Myxococcota
    rank: phylum
  22. Nitrospirota
    rank: phylum
  23. Patescibacteria
    rank: phylum
  24. Planctomycetota
    rank: phylum
  25. Proteobacteria
    rank: phylum
  26. Verrucomicrobiota
    rank: phylum

Geographic Coverages

Gradiente altitudinal que abarca municipios en los departamentos de Boyacá, Cundinamarca, Antioquia, Bolívar, Huila y Tolima

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