- Posar de manifest la importància de l'activitat microbiana a la natura, tant en la transformació d'elements importants per a la vida (el ferro, el sofre, el manganès, el nitrogen o el carboni)com en la modificació d'elements que poden ser tòxics o perjudicials, com el mercuri.

- Avaluar l'aplicabilitat de l'esmentada activitat: lluita contra la pol.lució, biorremediació, control de la biodeterioració, utilització en processos de mineria i depuració.

Tema 1. Introducció.
La Geomicrobiologia: objectius i desenvolupament històric. Principals metabolismes bacterians implicats en les transformacions biogeoquímiques i factors ambientals que els influencien. Concepte de cicle biogeoquímic i regulació biològica: la hipòtesi Gaia.

Tema 2. Mètodes en Geomicrobiologia.
Estudis de camp: mètodes per detectar l'activitat microbiana, observacions quantitatives, recol.lecció de mostres, identificació dels agents actius. Estudis de laboratori: sistemes oberts, semioberts i tancats. Aplicació de tècniques de microbiologia molecular. Mètodes isotòpics.

Tema 3. Coevolució dels microorganismes i els ambients de la Terra (I).
Els ambients pre-biòtics. L’origen de la vida i els primers metabolismes anoxigènics. Modificacions degudes a l’activitat dels primers microorganismes. L’ecosistema anaeròbic primitiu i la seva evolució.

Tema 4. Coevolució dels microorganismes i els ambients de la Terra (II).
Aparició de la fotosíntesi oxigènica. Evolució cap a un ambient oxidant. Hipòtesis sobre la formació de dipòsits d'òxids de ferro (BIF). Evolució del planeta en condicions oxidants i aparició de nous metabolismes bacterians.

II. TRANSFORMACIONS GEOMICROBIANES.

Tema 5. Els cicles del Carboni, Hidrogen i Oxigen.
Característiques generals dels tres cicles i imbricacions. Compartimentació dels cicles. El sistema carbonat, formació i descomposició de carbonats. El cicle del metà. Metanogènics, metilòtrofs i oxidadors de metà.

Tema 6. Degradació microbiana i formació de combustibles fòssils.
Mineralització. Degradació microbiana de polímers naturals (lignina, pectina). Biodegradació i producció heterotròfica. Condicions per a l’acumulació de sediments rics en matèria orgànica. Diagènesi i catagènesi. Formació de substàncies húmiques, carbó i petroli..

Tema 7. El cicle del Nitrogen (I).
Característiques generals del cicle del N i processos microbians implicats. Compartimentació dels processos i conseqüències. Transformacions que tenen lloc en els sediments, l'aigua i el sòl. Amonificació i assimilació d'amoni pels microorganismes. Oxidació d'amoni (nitrificació).

Tema 8. El cicle del Nitrogen (II).
Reducció desassimilatòria de nitrat (desnitrificació). Reducció assimilatòria. Factors ambientals que afecten els processos d’oxidació i reducció. Fixació de N2 (lliure i simbiont). N i fertilització dels sòls. Ecologia microbiana i aspectes ambientals del cicle del N.

Tema 9. El cicle del Sofre (I).
Característiques generals del cicle del S i processos microbians implicats. Compartimentació dels processos. Bacteris oxidadors de S: quimiolitotròfics i fototròfics. Oxidació microbiana de sulfurs. Factors que regulen les seves activitats.

Tema 10. El cicle del Sofre (II).
Reducció assimilatòria i desassimilatòria de sulfat. Relacions amb el Fe i altres metalls. Formació de sulfurs metàlics. Ecologia microbiana del cicle del S. Les sorgències hidrotermals profundes ("deep-sea vents"). El cicle del DMS i el canvi climàtic. Les pluges àcides.

Tema 11. Geomicrobiologia del Fe i del Mn.
Característiques generals dels cicles del Fe i del Mn. Processos microbians d’oxidació i reducció de Fe. L’activitat oxidadora de Thiobacillus ferrooxidans. Altres transformacions del Fe a la natura: oxidació de pirita, formació de dipòsits. Oxidació i reducció microbiana de Mn. Processos de precipitació i deposició.

Tema 12. Transformacions geomicrobianes d'altres elements.
El cicle del P: solubilització, insolubilització i deposició de fosfats; formació de fosfina. El Ca: utilització microbiana i relació amb el carbonat. El Si: utilització per bacteris, fongs i diatomees; precipitació i resolubilització. Altres metalls i metaloids: processos d’oxidació, reducció i metilació; efectes biològics i toxicitat; detoxificació; el cicle del Hg i altres elements similars.

III. GEOMICROBIOLOGIA APLICADA.

Tema 13. Biodegradació de compostos recalcitrants.
Compostos recalcitrants, persistència i biomagnificació. Contaminació per olis, petroli i altres combustibles fòssils. Biorremediació. Biodegradació del petroli. Degradació de xenobiòtics, pesticides, polímers sintètics, ... Plàstics biodegradables i microbians. Conseqüències evolutives.

Tema 14. Biodeterioració: control i aplicacions.
Aspectes ecològics de la biodeterioració. Degradació de materials i conseqüències. Control de l'activitat microbiana. Corrosió de conduccions metàliques d’aigua i formació de vesícules microbianes. Corrosió de la pedra: diferents mecanismes i conseqüències.

Tema 15. Regulació de l'activitat geomicrobiana en mineria i control de residus.
Obtenció i recuperació de metalls per processos microbians. Processos hidrometal.lúrgics. Utilització de microorganismes en mines (Fe, Cu, carbó, sulfurs), lixiviació ("leaching"). Activitats geomicrobianes en el tractament de residus: depuració i compostatge. Aplicacions dels processos de nitrificació i desnitrificació en l'eliminació de nutrients.

Pràctiques: Les classes pràctiques s'orienten per oferir a l'alumne una visió global de la importància dels microorganismes en les macrotransformacions que han tingut i tenen lloc a la Terra, a través de l'estudi "in situ" de sistemes amb alta activitat microbiana de transformació i de l'experimentació en el laboratori. Al final de les pràctiques, l’alumne ha de confeccionar un treball amb el format d’un article científic.

- Estudi de l'activitat oxidadora de sofre i del ferro en fonts sulfuroses i ferruginoses.

- Balanç del nitrogen en depuradores. Estudi de la desnitrificació i de la nitrificació en experiments controlats.

La bibliografia a la biblioteca

Ehrlich, H.L. Geomicrobiology. Marcel Dekker, 1981.

Fenchel, T., King, G.M. & Blackburn, T.H. Bacterial biogeochemistry, the ecophysiology of mineral cycling. Academic Press, 1998.

Krumbein, W.E. (ed.) Microbial geochemistry. Blackwell, 1983.

Kuznetsov, S.I., Ivanov, M.V. & Lyalikova, N.N. Introduction to geological microbiology. McGraw-Hill, 1963.

Schlesinger, W.H. Biogeochemistry: an analysis of global change. Academic Press, 1991.

Llibres generals d'Ecologia Microbiana i Microbiologia:

Atlas, R.M. & Bartha, R. Microbial ecology: fundamentals and applications. Benjamin Cummings, 3a ed., 1993.

Brock, T.D., Madigan, M.T., Martinko, J.M. & Parker, J. Biology of microorganisms. Prentice Hall, 7a ed., 1994.

Campbell, R. Microbial ecology. Blackwell, 1977.

Grant, W.D. & Long, P.E. Environmental microbiology. Blackie, 1981. Maier, R.M., Pepper, I.L. & C.P. Gerba (eds). Environmental Microbiology. Academic Press, 2000.

Mitchell, R. (ed.) Environmental microbiology. John Wiley & Sons, 1992.