Área geográfica: durante el año 2022 se realizaron inventarios de microorganismos en los siguientes sitios: Serranía La Lindosa (Departamento de Guaviare) y Leticia (Departamento de Amazonas).

Los microorganismos constituyen la principal porción de biomasa en la tierra y son ubicuos dentro del medio ambiente. Coexisten en comunidades microbianas mezcladas, cuyas acciones concertadas ayudan al sostenimiento de la vida en el planeta. Los inventarios y estudios de su diversidad (abundancia y composición) permite entender su distribución en el ambiente, la interacción con otros grupos biológicas y comprender el papel y funcionamiento en la naturaleza.

El inventario sistemático de microorganismos en regiones poco exploradas como la Amazonía colombiana, permite no solo generar información y contribuir a los inventarios de la biodiversidad del País, sino también a generar pautas para la conservación y uso sostenible de este valioso recurso genético.

Los inventarios de microrganismos permiten identificar grupos funcionales de interés a nivel ecosistémico, así como con potencial biotecnológico para la obtención de productos con un mayor valor agregado de interés para la industria, que puedan ser escalables y al tiempo sirvan de insumos para otras industrias.

A continuación, se mencionan los principales resultados del 2022:

Biodiversidad microbiana en la Serrania de la Lindosa

Se realizó un análisis de abundancia y diversidad de Cianobacterias debido a su importancia ambiental en los cuerpos de agua, tanto lénticos como lóticos presente en la Serranía de la Lindosa en el Departamento de Guaviare. Se determinó la abundancia relativa del filo Cyanobacteria dentro de la comunidad total microbiana en 44 muestras de agua tomadas en las cuencas: Delicias – Laguna Negra (sectores: cascada Las Delicias, Puerto Arturo y Laguna Negra); Orión – María (sectores: Finca el Conuco, Laguna Chica y Laguna Grande). En las muestras de agua analizadas se encontraron 589 ASVs (Amplicon Sequence Variant) pertenecientes a Cianobacterias, representando solamente el 1.2% este grupo en la comunidad microbiana total. Se encontró una mayor abundancia de Cianobacterias en los caños que en las lagunas. Respecto a la resolución taxonómica dentro del filo Cyanobacteria, se encontró una mayor abundancia de las clases: Oxyphotobacteria (467 ASVs), Melainabacteria (90 ASVs) y Sericytochromatia (32 ASvs). A nivel de género se observó predominio de los géneros Cyanobium PCC-6307 (30 ASVs) y Leptolyngya PCC-6306 (Figura 1).

Las cianobacterias, son bacterias capaces de realizar fotosíntesis oxigénica gracias a la presencia de clorofila, de ahí su importancia ecosistémica. Los géneros Cyanobium y Leptolyngbya, son géneros ampliamente conocidos dentro de las Cianobacterias. Estos géneros se asocian con fijación de nitrógeno, productividad primaria por medio de la fotosíntesis. Cabe resaltar que fue posible identificar 96 ASV a nivel de familia y 71 a nivel de género dentro del Filo Cyanobacteria. Lo anterior parece poco frente a los 589 ASVs encontrados dentro del filo, pero esta información resulta bastante representativa en comparación con los análisis de microbiología de agua que se acostumbran a hacer, basados en identificaciones microscópicas, en las cuales no se alcanza a detectar la alta diversidad microbiana en estos ecosistemas.

Biodiversidad ecosistemas acuáticos y terrestres cercanías a Leticia

Se realizó un muestreo de agua, sedimentos y suelos aluviales en ecosistemas acuáticos y terrestres en cercanías a la ciudad de Leticia entre el 24-29 de julio de 2022. La toma de muestras se realizó en cinco puntos: Quebrada Yahuarcaca- Colegio Camilo Torres, Quebrada Yahuarcaca- Bocatoma del acueducto, Quebrada Yahuarcaca- nacimiento (balneario Km 8), Lago Yahuarcaca grande (La Playa) y canal del Rio Amazonas (Isla de la fantasía). En cada uno de los sitios se tomaron muestras compuestas de agua superficial (n=15) y sedimentos (n=15) repartidas a lo ancho de la lámina de agua (m) en porcentajes de distribución del 25, 50 y 75. Igualmente se tomaron muestras de los suelos aluviales (n=15) de influencia de la misma zona donde se tomaron las muestras de sedimentos y aguas superficiales (anexo 1_Muestreo_Leticia).

A las 15 muestras de suelo aluvial se les realizó el análisis de la comunidad microbiana por secuenciación de amplicones del gen 16S rRNA por la tecnología de Illumina Miseq pair-end. Para el análisis de la composición taxonómica de la comunidad bacteriana se realizó el procesamiento de las secuencias utilizando la plataforma Qiime2, utilizando el método DADA2 para obtener las secuencias de calidad y con valores de truncado de 250 en las secuencias forward y de 240 en las secuencias reverse. De este procesamiento, se obtuvieron las secuencias de calidad, la tabla de abundancias donde se registra el número de reads de cada ASV por muestra y la tabla con la asignación taxonómica de cada una de las ASV detectadas. Cabe mencionar que, la clasificación taxonómica se llevó a cabo usando la base de datos SILVA 132.

Se encontraron 14.813 ASV clasificadas en 49 phylum, siendo el más abundante el phylum Proteobacteria, con una abundancia superior al 25% en todas las muestras. En la muestra YKK4_2 (Canal del Rio Amazonas/Isla de la fantasia), se registró la mayor representación de este filo, superando el 50% de la abundancia, además se observó la disminución del phylum Gemmatimonadetes, Chamydiae y Acidobacteria (Figura 2). Por otra parte, la muestra donde se encontró mayor representación de Firmicutes y Bacteroidetes fue YKK3_2 (Lago yahuracaca grande /La Playa) (Figura 2).

En la figura 3, se muestra la composición taxonómica de cada una de las muestras de suelo a nivel de clase. En este se observa que, en las muestras YKK3_3 (Lago yahuracaca grande /La Playa), YKK4_3 (Canal del Rio Amazonas/Isla de la fantasia) y YKK5_3 (Quebrada Yahuracaca – nacimiento) hubo mayor representación de la familia Gammaproteobacteria. Diferente a lo observado en la muestra YKK5_1 donde la representación de esta clase es mínima y hay mayor representación de Acidobacteriia, Actinobacteria y Planctomycetacia. Es interesante notar que, la muestra YKK1_1(Quebrada Yahuarcaca/Colegio camilo Torres) presenta baja representación de la clase Gammaproteobacteria y alta representación de Planctomycetacia, mientras que, de manera contrastante, la muestra YKK5_3 presenta alta representación de Gammaproteobacteria y muy baja representación de Planctomycetacia. Cabe resaltar que, en la mayoría de las muestras estudiadas, las clases más abundantes representaron aproximadamente el 75% de la abundancia, las clases “restantes” estuvieron principalmente sin clasificar, lo que denota la alta diversidad microbiana aun sin identificar en estos ecosistemas.

Finalmente se realizó una base de datos en formato Darwin Core con toda la información de colecta, aislamiento, identificación y depósito de 71 cepas de bacterias resistentes a Hg de la colección de microorganismos del I. Sinchi – COLMIS. Esta base de datos fue publicada el 17 de agosto de 2022 a través del SIB Colombia (red nacional de datos abiertos sobre biodiversidad) y de GBIF (infraestructura mundial de información en biodiversidad) a través del DOI: https://doi.org/10.15472/qfnt6t.

 Con el depósito de esta información, se aporta a los inventarios del País sobre la diversidad microbiana de la región amazónica colombiana

Tres logros principales:

1. Se determinó la abundancia relativa del filo Cyanobacteria dentro de la comunidad total microbiana en 44 muestras de agua tomadas en las cuencas: Delicias – Laguna Negra (sectores: cascada Las Delicias, Puerto Arturo y Laguna Negra); Orión – María (sectores: Finca el Conuco, Laguna Chica y Laguna Grande) en la Serrania de la Lindosa, encontrando que este filo representa solamente el 1.2% en la comunidad microbiana total de estos ecosistemas acuáticos.
2. Respecto a la resolución taxonómica dentro del filo Cyanobacteria, se encontró una mayor abundancia de las clases: Oxyphotobacteria (467 ASVs), Melainabacteria (90 ASVs) y Sericytochromatia (32 ASvs). A nivel de género se observó predominio de Cyanobium PCC-6307 (30 ASVs) y Leptolyngya PCC-6306 asociados con fijación de N₂ y (productividad primaria por medio de su capacidad para realizar fotosíntesis oxigénica.
3. En suelos aluviales colectados en cercanías a Leticia se observó que la composición microbiana está conformada por representantes del phylum Proteobacteria, de las clases Alpha, Delta y Gamma, seguido por los phylum Acidobacteria, Actinobacteria, Cloroflexi y Verrucomicrobia.

Discusión y recomendaciones

 Los microorganismos constituyen la principal porción de biomasa en la tierra y son ubicuos dentro del medio ambiente. Coexisten en comunidades microbianas mezcladas, cuyas acciones concertadas favorecen el sostenimiento de la vida en el planeta. Son los principales conductores de los ciclos biogeoquímicos, asegurando el reciclaje de elementos orgánicos esenciales como el carbono y el nitrógeno. Entender la interacción de los microorganismos in situ y la respuesta de las comunidades microbianas a cambios ambientales, hacen parte de los principales desafíos en los próximos años, con relevancia para la evolución, la salud humana, la salud medio ambiental, la biología sintética, la energía renovable y la biotecnología (Abram, 2015). La diversidad microbiana en suelos de bosque es enorme, y se ha estimado que más del 99% de las especies aún no han sido identificadas. Particularmente, los organismos del dominio Bacteria, de los Fila Acidobacteria y Proteobacteria se han reportado como los grupos más abundantes en suelos Amazónicos (Janssen, 2006), siendo el Filum Acidobacteria el más susceptible a variaciones en las propiedades del suelo y a los factores de disturbio (Youssef & Elshahed, 2009). La microbiota del suelo desempeña un papel fundamental en el funcionamiento de los ecosistemas terrestres y se han reconocido como importantes conductores de la diversidad de las plantas (Van der Heijden et al 2008; Prober et al 2015).  Se estima que alrededor de 20 mil especies de plantas necesitan de los simbiontes microbianos del suelo para persistir.  Los microorganismos del suelo de vida libre pueden promover indirectamente la diversidad de las plantas al incrementar la diversidad de nutrientes disponibles, al igual que la diversidad de las plantas promueve la diversidad de los microorganismos del suelo, al incrementar la disponibilidad de fuentes alimenticias (exudados radicales, hojarasca), micro hábitats físicos y condiciones medio ambientales (Prober et al., 2015).

En general conocer la composición de las comunidades microbianas de suelos de bosques que mantienen una vegetación nativa y de aquellos que presentan cierto grado de intervención podría a futuro servir como información base en programas de restauración para restablecer también la diversidad taxonómica y funcional de los microorganismos (Rodríguez et al., 2014). El uso del potencial biotecnológico de la biodiversidad depende en primer lugar del conocimiento de los diferentes niveles de organización (molecular, celular y ecosistémico) y del uso efectivo que se pueda hacer de los recursos biológicos y genéticos. Para esto, se requiere contar con una adecuada capacidad de exploración sistemática de la biodiversidad (Inventarios, caracterización, bioprospección, entre otras), usando aproximaciones basadas en tecnologías ómicas y herramientas bioinformáticas que permitan un mayor conocimiento de la biodiversidad colombiana.