PART I. PRINCIPIS ECOLÒGICS I METODOLOGIA
Tema 1. Introducció històrica.
L’Ecologia microbiana dins la Microbiologia. Imbricacions amb l’Ecologia
tradicional. Imbricacions amb altres disciplines. Desenvolupament històric.
L’escola de Delft. Beijerink i el cultiu d’enriquiment. Winogradsky i els
litotrofs.
Tema 2. Principis ecològics.
Ubiqüitat i diversitat dels microorganismes. Funció dels
microorganismes en la natura. Estratègies de les poblacions microbianes
en funció de les condicions ambientals. Paràmetres ecològics.
Successió. Producció primària. Fotosíntesi
bacteriana. Producció primària no fotosintètica. Grups
bacterians i hàbitats. Producció secundària en els
microorganismes.
Tema 3. Relacions tròfiques.
Fluxes de matèria i energia. Paper dels microorganismes. Via
detrítica. Biomassa dels microorganismes en els diferents hàbitats.
Poblacions. Conceptes d'autotròfia i heterotròfia. Grups
microbians autòtrofs. Ecosistemes microbians.
Tema 4. Mètodes d’estudi "in situ".
Tècniques de camp. Problemàtica de l’estudi ecològic
dels microorganismes. Determinació dels principals paràmeters
ambientals. pH, temperatura, oxigen, sulfhídric, potencial d’oxido-reducció,
pressió. Microelèctrodes.
Tema 5. Mètodes de laboratori.
El cultiu d’enriquiment. Tècniques per el creixement de microorganismes
litotròfics. Tècniques per el creixement de microorganismes
anaeròbics. Conservació de les soques. Cultius purs.
Tema 6. Mètodes per a identificar i quantificar microorganismes.
Identificació de microorganismes "in situ". Tècniques
microscòpiques. Mètodes de recompte. Mètodes per estimar
la biomassa i l’activitat dels microorganismes. Tècniques isotòpiques.
Tècniques de Microbiologia mo-ecular: sondes DNA. Amplificació:
Tècnica de la PCR. Aplicacions en Ecologia Microbiana.
PAR II. ELS MICROORGANISMES I L'AMBIENT
Tema 7. Paràmetres ambientals microbians.
Efectes sobre el creixement de la temperatura, pressió, factors
químics -pH, redox, salinitat, CO2, O2- i radiació. Efecte
de la concentració de nutrients. Efecte de l’activitat de l’aigua.
Activitat microbiana i modificació de les condicions ambientals.
Tema 8. Microambients.
Característiques físico-químiques especials d’alguns
microambients. Interfases i gradients físics i químics. Termo-
i quimioclina. Ones internes. Turbulència. Microcorrents. Viscositat.
Densitat. Superfícies sòlides d’adsorció. Biofilms.
Microambients en el sòl.
Tema 9. Estructura de les comunitats microbianes.
Desenvolupament. Colonització i succesió. Diversitat
i estabilitat. Substractes de colonització. Comunitats aquàtiques
bentòniques i planctòniques. Comunitats terrestres. Models
de cultiu mixt al laboratori.
Tema 10. Microbiologia aquàtica.
Ambients aquàtics: Rius, llacs, oceans. Microorganismes bentònics
i planctònics. Grups tròfics. Importància ecològica.
Els microorganismes com a indicadors ecològics. Poblacions eucariotes
i procariotes. Ninxols ecològics aquàtics. Cinètica
de creixements dels microorganismes aquàtics. Diversitat microbiana
aquàtica. Virus aquàtics.
Tema 11. Sediments.
Paper dels microorganismes en la formació de sediments. Tipus
de sediments. Mètodes particulars d’estudi. Característiques
físiques i químiques del sediments. Composició i porositat.
Interaccions sediment-aigua. Els sediments com a trampes de matèria
i reservoris de nutrients.
Tema 12. Microbiologia del sòl.
Composició del sòl. Tipus de sòls. Comunitats
microbianes representatives. Substractes orgànics i inorgànics
per al creixement. Exoenzims. Importància ecològica dels
fongs. Principals transformacions.
Tema 13. Ambients extrems hipersalins.
Adaptacions fisiològiques a la sal. Grups fisiològics
dominants. Ecologia i fisiologia d’Halobacterium. Transformacions microbianes
de la sal. Microorganismes i producció de sal.
Tema 14. Ambients extrems.
Fonts termals. Gradients de temperatura. Microorganismes termòfils.
Adaptacions bioquímiques. Afloraments hidrotermals a les foses oceàniques.
Descripció. Principals grups metabòlics.
Tema 15. Participació dels microorganismes en els cicles biogeoquímics.
Principis generals de microbiogeoquímica. Transformacions dels
substrats orgànics. Mineralitzaciò. Concepte i principis
fonamentals. Microorganismes cel.lulolítics. Hàbitats. Transformacions
de substractes i-norgànics. Cicles perfectes i cicles imperfectes.
Cicles del nitrogen, del ferro, del sofre i del fòsfor.
PAR III. INTERACCIONS MICROBIANES
Tema 16. Relacions entre microorganismes.
Ambients on es verifiquen. Comensalisme i protocooperació. Principis
generals. Ecto i endocomensalisme. Simbiosi. Sintrofisme i co-metabolisme.
Antagonisme. Parasitisme i predació.
Tema 17. Associacions entre plantes i microorganismes.
Rizosfera i filosfera. Les micorrisses. Ecologia dels microorganismes
fixadors del nitrogen. Microorganismes fitopatògens. Mecanismes
de resistència en plantes.
Tema 18. Associacions entre plantes i animals.
Microbiota normal. La pell, la gola, el nas, l’intestí i altres
cavitats corporals com a hàbitats microbians. L’intestí de
les termites i altres insectes. El rumen. Bases ecològiques de la
patogènia microbiana.
Tema 19. Bacteris i Medi Ambient.
Principis de Microbiologia ambiental. Els bacteris i el biodeteriorament.
Importància ambiental. Principis microbians de la depuració
d’aigües. Degradació de petroli i plàstics. Substàncies
xenobiòtiques. Degradació de compostos organoclorats: PCBs
i altres pesticides.
Tema 20. Ecologia dels virus.
Diversitat estructural dels virus. Mètodes d’identificació
dels virus en aigües. Transmissió vertical i horitzontal dels
virus. Persistència dels virus en el medi ambient. Paper dels virus
en el control de les poblacions naturals. Transferència de material
genètic en ambients naturals.
Tema 21. Ecologia Microbiana i origen dels éssers vius.
Registre fòssil. Evolució en el nivell d’organització
procariòtic. Exobiologia: microbiologia de l’espai exterior. Problemes
de detecció de la vida fora de la Terra. La hipòtesi Gaia.Objectius
Atès el seu caràcter d'optativa de segon cicle les pràctiques
es porten a terme durant la durada del curs seguint un programa pel qual
cada grup de màxim 4 alumnes (depenent del numero de matrícules)
desenvolupa un projecte d'investigació bàsica sobre un ecosistema
microbià en concret. Cada grup està sota la supervisió
constant d'un tutor que dóna indicacions sobre la direcció
que en cada moment han de prendre els treballs. Per a portar-lo a terme
els alumnes tenen a la seva disposició tot el material disponible
al Laboratori de Microbiologia així com el propi laboratori a qualsevol
hora. Al final del treball els alumnes han de preparar una memòria
organitzada segons l'estructura clàssica d'un article científic.
D'aquesta manera l'alumne pren contacte amb la recerca d'una manera més
directe, ha de prendre decisions i ha d'enfrontar-se als errors, detectar-los
i corregir-los.
Els temes proposats són preferentment aquells ecosistemes aquàtics
on els cicles del sofre i/o el ferro hi són presents activament,
ja sigui sediments o fonts sulfuroses.