Biogeografia i component microbià dels ecosistemes en llacs dels Pirineus

Durant dècades, el component microbià dels ecosistemes ha estat considerat una caixa negra a causa de la complexitat del seu estudi en comparació als organismes macroscòpics. Els avenços tecnològics han revelat una altíssima diversitat i complexitat d'arquees, bacteris i eucariotes, i han permès una anàlisi ecològica del nivell dels estudis desenvolupats en la macroecologia. Així, els marcs teòrics de successió ecològica i els conceptes de metacomunitats permeten abordar la comprensió de l'acoblament ecològic de les comunitats. La tesi se centra en les comunitats lacustres d'una regió geològicament diferenciada: la serralada dels Pirineus. Tot i ser un dels enclavaments més estudiats de la limnologia d'alta muntanya, el coneixement actual és parcial si ens centrem en grups poblacionals concrets o àrees geogràfiques reduïdes. Es busca descriure la diversitat taxonòmica i revelar els processos ecològics (biòtics i abiòtics) que es troben darrere la distribució espacial i l'heterogeneïtat de les comunitats superficials dels llacs alpins. Mitjançant un mostreig de més de 300 llacs durant l'estiu de 2011 i tècniques de seqüenciació massiva de gens ribosomals (16S i 18S rRNA) es va obtenir els perfils microbians de les comunitats d'arquees, bacteries i eucariotes. A través d'una meta-anàlisi d'estudis prèviament publicats, es va comprovar que les comunitats microbianes tenen patrons predictibles pel que fa als canvis taxonòmics i funcionals al llarg del temps. Concretament, s'ha constatat un augment generalitzat en el nombre d'espècies i de funcions, i que la composició d'aquestes espècies i funcions sol ser menys variable en aquelles comunitats més madures que mostren una tendència a l'oligotròfia. Aquests trets són extrapolables a un mostreig espacial. En aquest sentit els patrons de les comunitats de bacteris en els Pirineus mostren una integració complexa de la dispersió de fonts ambientals en l'àmbit de conca i de filtres ambientals, processos que al llarg del temps semblen deixar una empremta espacial que recorda al que s'ha observat en la meta-anàlisi. A més, en aquest treball s'ha profunditzat en l'estudi de grups microbians que no s'havien pogut estudiar abans amb tècniques tradicionals, o que en els primers estudis moleculars quedaven fora del límit de detecció. En la regió pirinenca hem detectat un alt nombre d'arquees de nous llinatges (com Pacearchaeota, Woesearchaeota) que semblen dominar en termes d'ocurrència i que podrien presentar interaccions amb altres organismes. Pel que fa als eucariotes microscòpics, aquesta tesi ressalta una dominància d'algues crisofícies en termes de riquesa, abundància i de novetat. Així mateix, destaca una inesperada riquesa de grups heteròtrofs fagotròfics i paràstits. Particularment, cercozous i fongs quitrídis, que presenten patrons de diversitat anàlegs als grups autòtrofs, fet que suggereix reconsiderar les cadenes tròfiques lacustres. La prominent beta dispersió mostrada per paràsits suggereix que les interaccions són altament específiques i que tenen un paper molt important en les cadenes tròfiques. Curiosament, la metacomunitat de Pirineus sembla tenir poblacions més específiques que el seu homòleg oligotròfic marí, presentant una major beta diversitat. En termes de diversitat, les particularitats dels Pirineus semblen fomentar una alta diversificació genètica de formes de vida d'eucariotes i d'arquees. L'estudi de concurrències i exclusions mútues d'espècies mostra un filtrat ambiental en base a les seves afinitats i rangs de tolerància ambiental, però també interaccions biòtiques que poden establir-se entre els diferents components de la comunitat. A partir de l'anàlisi de les xarxes d'aquestes interaccions biòtiques, s'han establert relacions concretes entre paràsits i mixòtrofs al marge dels seus nínxols ambientals. Els bacteris depenen menys de l'ambient que els eucariotes, i es divideixen en aquells que estableixen relacions més perdurables, típiques de sistemes aquàtics, i d'altres bacteris associats a ambients terrestres que utilitzen els llacs com a mitjà de dispersió i colonització. A nivell general, s'observa que la competència en el conjunt de les espècies sembla relacionar-se amb una estratègia de compartir recursos, a través de la limitació de les abundàncies en la comunitat. De la mateixa manera, s'ha intentat identificar organismes clau mitjançant les seves propietats en la xarxa d'interaccions. Les propietats conjuntes de les diferents xarxes d'interaccions biològiques permeten treure conclusions sobre la resistència i resiliència davant les perturbacions ambientals de les diferents comunitats. Tant la composició, com l'alta diversitat i les regles potencials d'acoblament de comunitats de la zona lacustre dels Pirineus aquí presentades volen inspirar més estudis biogeogràfics per avaluar si les idees descrites aquí són una excepció o més aviat una regla en altres biomes alpins del planeta.

Lectura de la tesi: 18/05/2018, Aula Magna de la Facultat de Ciències