Distribución espacio-temporal de la composición bacteriana en la atmósfera baja del Valle de Toluca

Abstract

La Zona Metropolitana del Valle de Toluca (ZMVT), es una de las entidades con importantes actividades antropogénicas e industriales que conllevan a un deterioro en la calidad ambiental, sobre todo en el aire. En este trabajo, se plantearon cuatro objetivos, el primero consistió en: Aislar bacterias metabólicamente activas de la atmósfera baja de tres sitios del Valle de Toluca y caracterizarlas mediante sus propiedades morfológicas y fisiológicas. Los sitios de estudio en la ZMVT fueron: San Cristóbal Huichochitlan (SC), San Mateo Atenco (SM) y Ceboruco (CB). Para colectar las muestras (épocas: lluvias, seca-fría y seca-cálida), se utilizó un muestreador TCR TECORA (PM2.5) con filtros de fibra de vidrio, una fracción de estos se colocaron en caldo nutritivo y 0.1 ml fue resembrado en agar nutritivo. Después de 24 horas de incubación (28 °C), se aislaron colonias y obtuvieron cultivos puros. Se utilizó la tinción de Gram para identificar la morfología de las bacterias las cuales fueron caracterizadas mediante su capacidad catabólica, de producir enzimas extracelulares y hemólisis, así como su metabolismo respiratorio. Se obtuvieron 133 aislados bacterianos, la mayoría con forma bacilar y respuesta positiva a la tinción de Gram (89 %); se observó un número mayor de bacterias productoras de enzimas extracelulares en los aislamientos de CB (65 %), seguido de SC (61 %). Las bacterias aisladas de SM, utilizaron mayormente los sustratos ensayados (lluvias= 71 % y seca-fría= 75 %, respectivamente) junto con SC (seca-cálida= 70 %), en especial a la glucosa, sacarosa y fructuosa; más del 81 %. Los cultivos presuntamente pertenecen al Phylum Firmicutes. El segundo objetivo fue Analizar la composición química en partículas suspendidas con diámetro aerodinámico menores o igual a 2.5 micrómetros (PM2.5) en tres sitios del Valle de Toluca y conocer a las bacterias que están asociadas a estas. A través de la técnica de Emisión de Rayos X Inducidos por Protones (PIXE), se detectó la Composición Química Elemental (CQE) en los sitios SC, SM y CB. Se identificaron 11 elementos químicos; se consideraron los niveles de riesgo mínimo (LMR) y el índice de calidad de aire (IMECA) para determinar el grado de impacto de estos en la salud de los humanos. El silicio (Si) fue el que se presentó en concentraciones mayores en los tres sitios. La presencia de K y Cl detectados, están relacionados con la quema de biomasa e incineración de desechos; los valores de LMR en el cloro (Cl); el IMECA no excedió los estándares diarios (24 horas) de la norma Mexicana NOM-025-SSA1-2014, sin embargo, en SM la calidad del aire fue regular y mala. El tercer objetivo fue Identificar mediante secuenciación de amplicones (bibliotecas de clones), la composición bacteriana de la atmósfera baja en seis sitios de la ZMVT. Las muestras fueron colectadas durante la época de lluvias y seca-cálida mediante la técnica por gravedad con cajas de Petri (abiertas durante 30 min.) colocadas a una altura de 0.5-3.0 m del suelo, en los sitios: Oxtotitlan (OX), San Mateo Atenco (SM), San Cristóbal Huichochitlan (SC), Ceboruco (CB), Zinacantepec (ZC) y San Lorenzo Tepaltitlan (SL); se cuantificaron las unidades formadoras de colonias (UFC) y se realizó la extracción de ADN bacteriano (kit DNeasy PowerSoil). Se registró el mayor número de bacterias en los sitios de ZC, CB y SC (130, 104 y 101 UFC) en la época de lluvias, mientras que en la seca-calida, el mayor registro fue en SM (159 UFC), seguido de SC (119 UFC) y CB (103 UFC) y se identificaron 203 géneros bacterianos. En lluvias predominaron los phyla Firmicutes y Proteobacteria, mientras que en la seca-cálida los Firmicutes. La diversidad α, no fue estadísticamente significativa a diferencia de la diversidad β; el LEfSe mostró que las bacterias aéreo-transportadas (BAT) con mayor abundancia en la época de lluvias fueron Acinetobacter, Trichococcus, Mycobacterium, Variovorax y la familia Microbacteriaceae, mientras que en la seca-cálida fueron más abundantes 27 grupos bacterianos especialmente, la mayor frecuencia de las BAT en el aire de la ZMVT en las dos épocas de estudio incluyó: Bacillus, B. flexus y B. cereus. Finalmente, el cuarto objetivo fue Relacionar los factores ambientales que determinan la presencia de grupos fisiológicos bacterianos, en seis sitios: OX, CB, SM, SC, ZC y SL. Para ello se registraron parámetros ambientales que incluyeron: dirección del viento, velocidad del viento, humedad relativa, presión atmosférica, temperatura y radiación solar, para establecer una correlación. De acuerdo con los resultados obtenidos, no se observó alguna correlación estadísticamente significativa entre las variables. El presente trabajo aporta datos sobre la distribución espacio-temporal de la composición bacteriana, sus capacidades catabólicas y fisiologicas, así como las condiciones ambientales en donde estás se desarrollan.