Resistencia extrema al cobre por un consorcio bacteriano conformado por Sulfobacillus spp. y Acidithiobacillus ferrooxidans
Abstract
RESUMEN
La sensibilidad al cobre por parte de microorganismos biolixiviadores es uno de los principales problemas que enfrenta la minería para mejorar los procesos de biolixiviación. En tal sentido, nosotros evaluamos la resistencia al cobre de un consorcio microbiano conformado por Sulfobacillus spp., y Acidithiobacillus ferrooxidans, el cual se propagó, en bioreactores de tanque aireado y agitado de 1 L, los cuales contenían medio 9K suplementado con hierro y concentraciones crecientes de cobre (200 mM, 400 mM, 600 mM, 800 mM y 1,000 mM) a 30°C con un pH de 1.6 durante 96 horas. Se colectó una muestra de cada biorreactor cada 8 horas, para realizar análisis, microscópicos y moleculares, además el cultivo del consorcio en placa mostró una resistencia al cobre hasta 1,000 mM. Se observó que el consorcio microbiano puede crecer en presencia de cobre tanto en medio líquidos (biorreactores-9K+Cu: 200 mM-800mM) como en medios sólidos (agarosa-9K + Cu: 1,000mM). Nuestros resultados proponen que el consorcio conformado por Sulfobacillus spp., y Acidithiobacillus ferrooxidans, presenta resistencia extrema al cobre y podría ser aplicado bajo condiciones de mayor escalamiento en procesos de biolixiviación de minerales sulfuros donde el cobre se encuentra en concentraciones de hasta 1,000 mM.
Palabras clave: Acidithiobacillus ferrooxidans; consorcio microbiano; microorganismos biolixiviadores; Sulfobacillus spp, resistencia al cobre
ABSTRACT
The sensitivity to copper by bioleaching microorganism is one of the main problems faced by mining to improve bioleaching processes. In this sense, we evaluated the resistance to copper of a microbial consortium formed by Sulfobacillus spp., and Acidithiobacillus ferroxidans which was propagated, in aerated and agitated tank bioreactors of 1 L, which contained 9 K medium supplemented with iron and concentrations copper (200 mM, 400 mM, 600 mM, 800 mM and 1,000 mM) at 30 °C with a pH of 1.6 for 96 hours. A samples of each bioreactor was colleted every 8 hours, to perform cytometric microscope and molecular analysis, and plate count test showed a resistance to copper at 1,000 mM. It was observed that the microbial consortium can grow in the presence of copper both in liquid medium (bioreactors -9K + Cu: 200 mM – 800 mM) and in solid media (agarose – 9K + Cu: 1,000 mM). Our results propose that the consortium formed Sulfobacillus spp., and Acidithiobacillus ferrooxidans presents wxtreme resistance to copper and could be applied under higher scaling conditions in bioleaching processes of sulfide minerals where copper is found in concentrations up to 1 000 mM.
Keywords: Acidithiobacillus ferrooxidas; bioleaching microorganisms; microbial consortium; Sulfobacillus spp; resistance to copper.
References
Madigan M., Brender K., Buckley D., Sattley W., y Stahl D. Brock Biology of Microorganisms. (2019). Edit. Pearson. Southern Illinois University Carbondate. 15ava Edición.
Medina S., Torres M., Durán Y., Ramírez R., Herrera J., y Ramírez P. (2012). Degradación de tiocianato por hongos aislados de ambientes mineros y evaluación de su capacidad degradativa. Revista Peruana de Biología. 19(1), 81-88.
Watling H. R. (2006). The bioleaching of sulphide minerals with emphasis on copper sulphides a review. Hydrometallurgy. 84 (1-2), 81-108. DOI: 10.1016/j.hydromet.2006.05.001
Latorre M., Cortés M. P., Travisany D., Di Genova A., Budinich M., Reyes-Jara A. y Cambiazo V. (2016). The bioleaching potential of a bacterial consortium. Bioresource technology. 218, 659-666. DOI: 10.1016/j.biortech.2016.07.012
Morales F. A. (2016). Evaluación técnico-económica de la implementación de un nuevo plan de riego de los sectores de lixiviación en la operación Mantoverde-Anglo American. Memoria para obtener el título de Ing Civil Químico. Datos tomados de Anglo American. Datos Clave Operación Mantoverde (www.angloamerican-chile.cl). Santiago de Chile. Chile.
Jia Y., Sun H., Chen D., Gao H., y Ruan R. (2016). Characterization of microbial community in industrial bioleaching heap of copper sulfide ore at Monywa mine, Myanmar. Hydrometallurgy 164, 355-361. DOI: 10.1016/j.hydromet.2016.07.007
Neciosup E., Vergara M., Pairazamán O., Apablaza M., y Esparza M. (2015). Cobre antimicrobiano contra patógenos intrahospitalarios en Perú. In Anales de la Facultad de Medicina. 76. 1. 9-14. DOI: 10.15381/anales.v76i1.11069
Xie X., Xiao S., He Z., Liu J., y Qiu G. (2007). Microbial populations in acid mineral bioleaching systems of Tong Shankou Copper Mine, China. Journal of applied microbiology. 103(4), 1227-1238. DOI: 10.1111/j.1365-2672.2007.03382.x
Watling H. R., Collinson D. M., Li J., Mutch L. A., Perrot F. A., Rea S. M., y Watkin E. L. J. (2014). Bioleaching of a low-grade copper ore, linking leach chemistry and microbiology. Minerals Engineering, 56, 35-44. DOI: 10.1016/j.mineng.2013.10.023
Demergasso C. S., Castillo D., y Casamayor E. O. (2005). Molecular characterization of microbial populations in a low-grade copper ore bioleaching test heap. Hydrometallurgy. 80(4), 241-253. DOI: 10.1016/j.hydromet.2005.07.013
Harvey P. I., y Crundwell F. K. (1996). The effect of As (III) on the growth of Thiobacillus ferrooxidans in an electrolytic cell under controlled redox potentials. Minerals Engineering, 9(10), 1059-1068. DOI: 10.1016/0892-6875(96)00098-2
Rawlings D. E., y Johnson D. B. (2007).The microbiology of biomining: development and optimization of mineral-oxidizing microbial consortia. Microbiology. 153(2), 315-324. DOI: 10.1099/mic.0.2006/001206-0
Watkin E. L. J., Keeling S. E., Perrot F. A., Shiers D. W., Palmer M. L., y Watling H. R. (2009). Metals tolerance in moderately thermophilic isolates from a spent copper sulfide heap, closely related to Acidithiobacillus caldus, Acidimicrobium ferrooxidans and Sulfobacillus thermosulfidooxidans. Journal of industrial microbiology & biotechnology. 36(3), 461. DOI: 10.1007/s10295-008-0508-5
Miranda H., Robles H., Villanueva L., y Rodríguez C. (2006). Biorreactores, Diseños y Aplicaciones. Sociedad Peruana de Biotecnología, Trujillo, Perú.
Allan J. E. (1961).The use of organic solvents in atomic absorption. Spectrophotometry. Spectrochimica Acta. 17(4), 467-473. DOI: 10.1016/0371-1951(61)80099-4
Schrader J. A., y Holmes D. S. (1988). Phenotypic switching of Thiobacillus ferrooxidans. Journal of bacteriology, 170(9), 3915-3923. DOI: 10.1128/jb.170.9.3915-3923.1988
Yates J. R., y Holmes D. S. (1987). Two families of repeated DNA sequences in Thiobacillus ferrooxidans. Journal of bacteriology, 169(5), 1861-1870. DOI: 10.1128/jb.169.5.1861-1870.1987
Lane D. J. (1991). 16S/23S rRNA sequencing. Nucleic acid techniques in bacterial systematics. 115-175.
De Wulf-Durand P., Bryant L. J., y Sly L. I. (1997). PCR-mediated detection of acidophilic, bioleaching-associated bacteria. Applied and environmental microbiology, 63(7), 2944-2948.
Dupont C. L., Butcher A., Valas R. E., Bourne P. E., y Caetano-Anollés G. (2010). History of biological metal utilization inferred through phylogenomic analysis of protein structures. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(23), 10567-10572. DOI: 10.1073/pnas.0912491107
Li X. Z., Plésiat P., y Nikaido H. (2015). The challenge of efflux-mediated antibiotic resistance in Gram-negative bacteria. Clinical microbiology reviews, 28(2), 337-418. DOI: 10.1128/CMR.00117-14
Saier Jr, M. H. (2003). Tracing pathways of transport protein evolution. Molecular microbiology. 48(5), 1145-1156. DOI: 10.1046/j.1365-2958.2003.03499.x
Jachlewski S., Jachlewski W. D., Linne U., Bräsen C., Wingender J., y Siebers B. (2015). Isolation of extracellular polymeric substances from biofilms of the thermoacidophilic archaeon Sulfolobus acidocaldarius. Frontiers in bioengineering and biotechnology. 3, 123. DOI: 10.3389/fbioe.2015.00123
San-Miguel A., y Martin-Gil F. J. (2009). Importancia de las especies reactivas al oxigeno (radicales libres) y los antioxidantes en clinica. Gaceta Médica de Bilbao, 106(3), 106-113. DOI: 10.1016/S0304-4858(09)74661-X
Castillo-Castañeda P. C., Gaxiola-Robles R., Labrada-Martagón V., Vargas B. A., Méndez-Rodríguez L. C., y Zenteno-Savín T. (2017) Oxidative damage to proteins related to metals and antioxidant defenses in breastmilk. Nutricion hospitalaria, 34(1), 59-64. DOI: 10.20960/nh.976
Cabrera G., Gomez J. M., y Cantero D. (2005). Kinetic study of ferrous sulphate oxidation of Acidithiobacillus ferrooxidans in the presence of heavy metal ions. Enzyme and Microbial Technology. 36(2-3), 301-306. DOI: 10.1016/j.enzmictec.2004.09.008
Nies D. H. (2003). Efflux-mediated heavy metal resistance in prokaryotes. FEMS microbiology reviews. 27(2-3), 313-339. DOI: 10.1016/S0168-6445(03)00048-2
Natarajan K. A., Sudeesha. K., y Rao, G. R. (1994). Stability of copper tolerance inThiobacillus ferrooxidans. Antonie van Leeuwenhoek. 66(4), 303-306. DOI: 10.1007/BF00882764
Navarro C. A., Orellana L. H., Mauriaca C., y Jerez C. A. (2009) Transcriptional and functional studies of Acidithiobacillus ferrooxidans genes related to survival in the presence of copper. Applied and Environmental Microbiology. 75(19), 6102-6109. DOI: 10.1128/AEM.00308-09
Rodríguez Y., Blázquez M. L., Ballester A., González F., y Muñoz J. A. (2001). La biolixiviación al comienzo del siglo XXI. Revista de metalurgia. 37(5), 616-627. DOI: 10.3989/revmetalm.2001.v37.i5.528
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