Vida en el extremo: Novedoso abordaje para la exploración genómica y fisiológica de microorganismos fotosintéticos extremófilos

Algunos microorganismos extremófilos son capaces de vivir en los entornos más extremos de la
Tierra, desde aguas termales tóxicas hasta los desiertos de gran altitud, soportando condiciones
de alta salinidad, presión, presencia de metales pesados, entre otros. A pesar de la dificultad que
representa su cultivo en laboratorio, muchos científicos alrededor del mundo han indagado en su
estudio y los han propuesto como una nueva generación de biofábricas, también como candidatos
para innovar y renovar las enzimas utilizadas actualmente en la industria. Esto se debe a que los
microorganismos extremófilos han debido adaptar su maquinaría metabólica a condiciones
especiales de la Tierra, haciendo que sus moléculas sean distintas a las más comúnmente
estudiadas y que posean una gran versatilidad en sus aplicaciones. Especialmente, los
extremófilos fotosintéticos (cianobacterias y microalgas) son microrganismos ancestrales con alta
eficiencia energética para la conversión en biomoléculas de interés biotecnológico. Industrialmente,
se requiere que las enzimas mantengan su actividad en condiciones similares a las extremas y, en
el área de biomoléculas, se busca el descubrimiento de estructuras y conformaciones químicas
distintas y con mejor bioactividad. Debido a esto, los microorganismos fotosintéticos extremófilos
representan un recurso genético poco explorado y con alto potencial biotecnológico. La lenta
exploración de los hábitats extremos se debe, en parte, al alto costo de las tecnologías para la
comprensión profunda de su biología, resultado de ello, solamente dos especies de microalgas
extremófilas son de uso comercial en la actualidad (Dunalliela y Arthrospira). Recientemente, el
ITCR adquirió tecnologías de última generación que permiten la secuenciación de genomas
completos y estudios fisiológicos de fotosíntesis de sistemas acuáticos, determinaciones que eran
imposibles hasta hace poco tiempo. Con la optimización e implementación de estas tecnologías,
este proyecto pretende desarrollar un abordaje de punta al servicio para la bioprospección y
caracterización de microorganismos extremófilos prometedores con viabilidad para aplicaciones
biotecnológicas, utilizando como modelo la cepa Cyanidium sp. de nuestra colección de
microalgas, la cual fue aislada de fuentes hidrotermales costarricenses. El trabajo permitirá
comprender los mecanismos genómicos y fisiológicos que permiten la sobrevivencia de este
microorganismo, así como la caracterización de su potencial biotecnológico, generando a su vez
un servicio para la evaluación de comportamiento fotosintético y secuenciación de última
generación en el ITCR.

Caracterizar el genoma y la respuesta fotosintética de un
microorganismo fotoautótrofo implementando un novedoso abordaje para la
bioprospección de extremófilos

Biotecnología Ambiental