Geomicrobiología y Biogeoquímica

El grupo de Geomicrobiología y Biogeoquímica tiene como principal objetivo estudiar la diversidad microbiana y las interacciones entre microorganismos, minerales y materia orgánica en ecosistemas complejos, tales como ambientes subterráneos (cuevas y minas), patrimonio cultural pétreo, suelos y sedimentos. Para ello aplicamos enfoques novedosos que combinan microbiología clásica, biología molecular, metagenómica, microscopía avanzada, mineralogía y biogeoquímica para avanzar en el conocimiento sobre el papel de los microorganismos y sus relaciones con el entorno geológico.

Debido a los logros y contribuciones del grupo en el campo de la geomicrobiología, este colabora activamente con investigadores reconocidos internacionalmente de Portugal, España, Italia, Alemania, Austria y Estados Unidos. Además, colabora con la Agencia Espacial Europea en la organización del curso de entrenamiento de astronautas en cuevas (PANGAEA y CAVES) para futuras misiones humanas a la Luna y Marte.

 

Geomicrobiología de cuevas volcánicas
Estudio de la diversidad, función y dinámica de las comunidades microbianas.
Caracterización morfológica de los sustratos basálticos colonizados por los microorganismos.
Caracterización geoquímica para identificar cambios ambientales
Reconocimiento de biominerales y microfósiles almacenados en el registro mineral plausibles para la comprensión del origen de la vida en la Tierra.
Colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA) en el programa de entrenamiento de astronautas en geología planetaria y astrobiología en cuevas (PANGAEA y CAVES).

 

 

Ana Zelia Miller

amiller@irnas.csic.es

Beatriz Cubero

bcubero@irnase.csic.es

Juana Muñoz

jmunoz@irnas.csic.es

El objetivo principal del grupo Geomicrobiología y Biogeoquímica es conocer la diversidad, función y dinámica de las comunidades microbianas que colonizan ecosistemas complejos para entender QUÉ microorganismos crecen en estos ambientes, CÓMO lo hacen (es decir, qué mecanismos y vías metabólicas utilizan) y CUÁL es su papel en los ciclos biogeoquímicos de los elementos.

Los objetivos específicos del grupo son los siguientes:

  1. Caracterización morfológica y mineralógica de los sustratos colonizados por microorganismos, mediante técnicas de microscopía electrónica y mineralogía.

  2. Estudio de la diversidad, función y dinámica de las comunidades microbianas mediante biología molecular y secuenciación masiva.

  3. Aislamiento, cultivo y caracterización de los microorganismos aislados, y descripción de posibles especies nuevas.

  4. Caracterización de las actividades antimicrobianas y enzimáticas de los microorganismos aislados.

  5. Investigación de las interacciones microorganismo-sustrato y reconocimiento de biominerales y microfósiles almacenados en el registro mineral plausibles para la comprensión del origen de la vida en la Tierra, basado en una amplia variedad de microscopía avanzada y análisis químicos.

  6. Caracterización geoquímica de los depósitos de minerales secundarios para establecer su biogenicidad y proporcionar información sobre cambios ambientales preservados en los minerales.

Este abordaje multidisciplinar permite obtener información sobre el papel que desempeñan los microorganismos en la formación y disolución de minerales, la erosión y alteración de las rocas, la movilización de metales del suelo y sedimentos, la biorremediación de suelos y aguas contaminadas por metales, los mecanismos de fosilización, así como la biotransformación de elementos. Además, el estudio de las interacciones microbio-mineral y la caracterización molecular de la fracción orgánica preservada en los espeleotemas, la cual llevamos a cabo en el grupo, puede permitirnos comprender el origen de la vida en la Tierra y otros planetas, así como las alteraciones ambientales registradas en los minerales.

Debido a la creciente demanda en el descubrimiento de nuevas sustancias bioactivas de interés para la industria farmacéutica o la recuperación del medio ambiente, nuestro grupo investiga también microorganismos extremófilos, y sus metabolitos secundarios, aislados de ambientes prístinos, como cuevas volcánicas y cuevas de sal.

Para llevar a cabo estas investigaciones, aplicamos una amplia gama de técnicas que incluyen secuenciación masiva, microbiología clásica, mineralogía, geoquímica orgánica y microscopía avanzada (FESEM, FIB-SEM, TEM, CLSM, Epifluorescencia, micro-CT) para poder avanzar en el conocimiento científico sobre el papel de los microorganismos y sus relaciones con el entorno geológico.

 

El grupo estudia la diversidad microbiana y las interacciones entre microorganismos, minerales y materia orgánica en ecosistemas complejos (ambientes subterráneos, patrimonio cultural, suelos y sedimentos), aplicando enfoques novedosos que combinan microbiología clásica, biología molecular, metagenómica, microscopía avanzada, mineralogía y biogeoquímica.

 

Miller AZ, De la Rosa JM, Jiménez-Morillo NT, Pereira MFC, González-Pérez JA, Knicker H, Saiz-Jimenez C. 2020. Impact of wildfires on subsurface volcanic environments: New insights into speleothem chemistry. Science Total Environ 698, 134321.

D’Angeli IM, (…), Miller AZ, et al. 2019. Geomicrobiology of a seawater-influenced Garcia-Sanchez AM, Machado-Moreira B, Freire M, Santos R, Monteiro S, Dias D,

Neves O, Dionísio A, Miller AZ* (2019) Characterization of microbial communities associated with ceramic raw materials as potential contributors for the improvement of ceramic rheological properties. Minerals 9, 316.active sulfuric acid cave. PLOS ONE 14, e0220706.

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Miller AZ et al. 2018. Origin of abundant moonmilk deposits in a subsurface granitic environment. Sedimentology 65, 1482-1503.

Miller AZ, Gonzalez-Pimentel JL, Stahl S, Castro-Wallace S, Sauro F, Pozzobon R, Massironi M, Maurer M, Bessone L, Martínez-Frìas J. 2018. Exploring possible Mars- like microbial life in a lava tube from Lanzarote:preliminary results of in-situ DNA-based analysis as part of the PANGAEA-X Test Campaign. EGU 2018, pp. EGU2018-1258.

Sasso S, Miller AZ, Rogerio-Candelera MA, Cubero B, Coutinho ML, Scrano L, Bufo SA. 2016. Potential of natural biocides for biocontrolling phototrophic colonization on limestone. Int Biodeter Biodegr 107, 102-110.

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Miller AZ et al. 2012. Biogenic Mn oxide minerals coating in a subsurface granite environment. Chem Geol 322-323, 181-191.

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Laiz L, Miller AZ, et al. 2009. Isolation of five Rubrobacter strains from biodeteriorated monuments. Naturwissenschaften 96, 71-79.

2020 – 2023: Project title: “Discovering subsurface microbiota and biominerogenesis in lava tubes from Lanzarote (TUBOLAN)”, Spanish Ministry for Science Innovation and Universities, PID2019-108672RJ-I00 (Programa Estatal de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad). PI: Ana Z. Miller. Total amount: 234.740,00€.

2021 – 2024: Project title: “Microbial biocenosis in volcanic caves from pristine islands: potential for Astrobiology, Biotechnology and Paleoenvironmental Research (MICROCENO)”, Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT), PTDC/CTA-AMB/0608/2020. PI: Ana Z. Miller. Total amount: 249.965,60€