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    Biologically induced corrosion of copper pipes in low-pH water
    (2008) Reyes, A.; Letelier Solar, María Victoria; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; González Ojeda, Bernardo; Lagos, Gustavo
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    Composition dynamics of epilithic intertidal bacterial communities exposed to high copper levels
    (2012) Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; Valenzuela Heredia, Daniel; Andrade, Santiago; Correa Maldonado, Juan Alberto; Bernardo González
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    Detection of sentinel bacteria in mangrove sediments contaminated with heavy metals
    (2020) Fernández-Cadena, JC; Ruiz-Fernández, PS; Fernández-Ronquillo, TE; Diez Moreno, Beatriz; Trefault Carrillo, Nicole Natalie; Andrade, S; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la
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    Evaluation of microbial electrochemical technologies as a sustainable treatment strategy for nitrogen removal in polluted coastal marine systems
    (2020) Fuente Traverso, María José de la; Vargas Cucurella, Ignacio Tomás; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Los ecosistemas marinos costeros del mundo han sido utilizados durante muchos años como receptores de residuos industriales con altas concentraciones de nitrógeno, generando la eutrofización de estos ecosistemas. En este contexto las tecnologías electroquímicas microbianas (MET) han comenzado a ganar atención por su costo y eficiencia en la remoción de nitrógeno y materia orgánica,, utilizando la capacidad metabólica de microorganismos. Sin embargo, todavía tienen limitaciones, como la estrategia de enriquecimiento para comunidades microbianas específicas en los electrodos en condiciones naturales. En esta línea, la aplicación de un sobrepotencial a un electrodo se ha convertido en una técnica de enriquecimiento microbiano sostenible y eficaz. Considerando estos antecedentes, esta tesis estuvo enfocada en dos temas principales. Primero, consolidar la utilización de sobrepotenciales como técnica de enriquecimiento microbiano desde agua de mar natural y lograr enriquecer microorganismos desnitrificantes de manera específica, y (2) desarrollar una MET capaz de remover nitrógeno desde agua de mar natural, utilizando la técnica de enriquecimiento microbiano por sobrepotenciales. Los resultados obtenidos en esta tesis muestran que la aplicación de sobrepotenciales a un electrodo es una técnica efectiva de enriquecimiento de metabolismos microbianos desde un inoculo de agua de mar natural. Específicamente, se demostró que aplicando al electrodo de trabajo -260 mV (vs Ag / AgCl), es posible enriquecer significativamente el establecimiento de microorganismos desnitrificantes. Tomando estos resultados, se logró desarrollar una MET capaz de remover nitrógeno y materia orgánica de manera significativa. En este caso, y diferente a reactores similares reportados en la literatura, el enriquecimiento microbiano en los electrodos se llevó a cabo mediante la aplicación de sobrepotenciales en agua de mar natural, sin la necesidad de uso de medio de cultivo. Específicamente, en el ánodo se observó un enriquecimiento significativo de microorganismos amonio-oxidantes y nitrito-oxidantes, mientras que en el cátodo, se observó un enriquecimiento de microorganismos desnitrificantes y planctomycetes. Finalmente, se logró determinar que el uso de sobrepotenciales podría acelerar el proceso de puesta en marcha de las tecnológicas electroquímicas microbiana y, por ende, ayudar a acelerar su implementación en ambientes reales.
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    Heavy metal concentration in mangrove surface sediments from the north-west coast of South America
    (2014) Fernández Cadena, Juan Carlos.; Andrade Acle, Sofía Irene.; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la
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    Influencia de colonizadores primarios e interacciones microbianas en el desarrollo de biocorrosión marina sobre acero inoxidable
    (2019) DailleEnríquez,LeslieKeiclyn; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    La corrosión es un fenómeno electroquímico que afecta toda superficie de metal expuesta a ambientes acuosos o húmedos, produciendo una disolución del metal mediante reacciones de óxido/reducción. Este fenómeno puede verse inducido y/o aumentado por la actividad microbiana, proceso conocido como biocorrosión y es generada por la actividad de microorganismos que se adhieren a la superficie del metal, y que forman una biopelícula cuya actividad metabólica altera las condiciones químicas de la superficie del metal. Se ha establecido que, durante la formación de estas biopelículas, el tipo de microorganismo que coloniza cada superficie está determinado principalmente por el material de la superficie, las características del fluido y los mecanismos de adherencia microbianos. Luego del establecimiento de las primeras especies que colonizan el metal, se produce una sucesión microbiana asociada al desarrollo de interacciones específicas entre los microorganismos y los microambientes de la biopelícula. Esto permite albergar una gran variedad de metabolismos en la biopelícula, como la reducción de sulfato, oxidación de hierro y producción de exopolisacáridos, los que afectan directa o indirectamente la superficie del metal. En ambientes marinos, las condiciones ambientales exacerban el desarrollo de corrosión y la influencia de microorganismos en el proceso. A pesar de la importancia de los microorganismos en biocorrosión marina, aun no es claro quiénes se asientan en la superficie, cómo afectan la constitución de la biopelícula sobre superficies metálicas y de qué depende su capacidad corrosiva. En este proyecto de Tesis, se propone que los colonizadores primarios que se asientan sobre superficies de acero inoxidable en ambientes marinos, y las interacciones que ellos establecen, son determinantes para el desarrollo de biocorrosión. Para confrontarla se propone determinar la estructura y composición de la comunidad microbiana que se genera durante el desarrollo de una biopelícula corrosiva -con énfasis en las primeras etapas de colonización- y analizar las interacciones bióticas y abióticas que se establecen al ser inducido el proceso de corrosión sobre el acero inoxidable. Para abordar este objetivo, se diseñó un modelo experimental que permite la exposición de placas de acero inoxidable a un flujo continuo de agua de mar natural. El desarrollo de la biopelícula fue evaluado mediante el análisis de una serie de tiempo de 15 puntos contenidos en tiempos tempranos (0,125 días, 0,25 días, 0,375 días, 0,5 días, 0,75 días, 1 días), medios (2 días, 3 días, 5 días, 7 días), y tardíos (21 días, 30 días, 55 días, 85 días y 112 días) de exposición. En cada punto de esta serie de tiempo, se determinó la composición taxonómica de la biopelícula, incluyendo bacterias, arqueas y eucariontes. Para ello, se utilizó secuenciación masiva de los genes de las subunidades ribosomales 16S rRNA y 18S rRNA respectivamente. Esta información se integró analizando patrones de co-ocurrencia e interacciones que se establecen en la biopelícula, durante el proceso de biocorrosión. Se determinó en paralelo el comportamiento electroquímico de las placas y los niveles de deterioro del material establecidos a través de pérdida de peso. Los resultados obtenidos indican que la colonización primaria de la superficie comenzó por asociación con las imperfecciones del material y que estuvo compuesta no solo por bacterias, sino también por eucariontes fotosintéticos, eucariontes heterótrofos y arqueas. Entre ellos encontramos principalmente Gammaproteobacteria, Bacteroidetes, Archaeplastida y Opisthokonta. Se observó que el asentamiento de microorganismos eucariontes previamente relacionados con corrosión, como diatomeas, se favorece durante la primera semana de exposición a través de la interacción con sectores previamente colonizados por microorganismos. Además, a los 7 días, se determinó un máximo en la conectividad entre el componente eucarionte y bacteriano. Durante tiempos tardíos de exposición, la composición microbiana presenta cambios, donde se destaca un aumento de Alphaproteobacteria, Firmicutes y Plactomycetes. Finalmente, se produjo una saturación del espacio disponible, la comunidad presentó menor riqueza, mayor equidad, y mayor abundancia de las especies que dominan en las redes de co-ocurrencia inferidas. Por otro lado, los análisis electroquímicos y de deterioro del material mostraron que, durante tiempos tempranos y medios de exposición, se produjo un ennoblecimiento de la superficie de la placa, lo que sugiere susceptibilidad al desarrollo de corrosión por picadura. Posteriormente, durante tiempos tardíos de exposición, se observó un desplazamiento del potencial desde +200 mVvs Ag/AgCl hacia -200 mVvs Ag/AgCl, valor en el cual se mantiene hasta el final del experimento. Se determinó mayor deterioro del material luego de este periodo. Los valores de OCP mencionados y un aumento significativo de la corriente de corrosión durante el experimento sugieren, en conjunto, una activación de la superficie dada por un aumento en la transferencia de electrones. Los resultados apoyan parcialmente las hipótesis planteadas, principalmente por la relación entre colonizadores primarios, el asentamiento de diatomeas y las potenciales interacciones ecológicas entre bacterias y eucariontes heterótrofos. En este trabajo se muestra la importancia del estudio del desarrollo de la sucesión biológica y las interacciones biológicas que tienen lugar, para entender el desarrollo de corrosión en acero inoxidable en ambientes naturales. En conjunto han permitido la propuesta de un modelo conceptual y la formulación de nuevas hipótesis que nos ayuden a entender el fenómeno de biocorrosión marina con miras a nuevas estrategias de prevención y control que sean amigables con el medioambiente.
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    Influencia del cobre sobre la composición taxonómica del picofitoplancton en la bahía de Chañaral
    (2015) Henríquez Castillo, Carlos Andrés; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    Microorganisms are the most abundant biological entities in the biosphere. Microbial communities are now recognized as critical components of marine food webs and nutrient cycles in the ocean. The autotrophic fractions of such communities are responsible for about half of the total CO2 fixation on earth and the heterotrophic fractions direct a large proportion of total flows of matter and energy. Traditionally, marine picophytoplankton (< 3μm in cell diameter cells) was thought to include only cyanobacteria of the genera Synechococcus and Prochlorococcus. However it has recently been determined that the eukaryotic microbial component of the picophytoplankton, known as picoeukaryotes, are also abundant and important within marine systems. An unexpectedly high diversity of picoeukaryotes has been revealed in marine environments, displaying a dynamic behavior. Both components of the picophytoplankton (bacteria and eukarya) are crucial players in coastal systems. However, basic questions about how such communities are regulated by environmental factors and disturbances are still poorly resolved. The development of new methodologies of study, based on molecular tools, has improved our understanding of these communities and has introduced new ways of understanding how they respond to and regulate the environment in which they live.Many marine coastal systems are subjected to disturbances by human activities. Disturbances related to increases in the concentration of heavy metals such as copper are of particular interest, due to their negative effects on photosynthetic microbial communities. Copper is an interesting trace metal because of its dual role. On one hand, it is needed at trace levels for the correct functioning of the cellular machinery, being part of proteins involved in electron transfer and activation and transport of oxygen, but at higher concentrations copper becomes toxic to the cell. Besides that, both copper-excess and cooper-deficiency differentially affects the different components of the picophytoplankton, in terms of cellular requirements and toxicity. This intrinsically means that ecosystem balance would be altered by copper availability whether at levels that cause toxicity or at levels that relieve metal-limitation for some species. In this context, the relationship between elevated concentrations of metals and changes in picophotosynthetic microbial communities has been poorly studied. Currently, processes of copper mining are responsible by far for the greatest pollution observed due to this metal, creating environmental problems in terrestrial and aquatic ecosystems. However, recent studies indicate that copper pollution could become a more spread problem due to deposition of copper-enrich atmospheric dust.The main objective of this work was to study how communities of picophotosynthetic organisms respond to prolonged exposure to elevated copper levels, with special emphasis on the picoeukaryotic component, through a comparative analysis of coastal areas with different history of exposure to this type of disturbance. We demonstrate that i) copper is the main factor that explain the physico-chemical differences between site, ii) copper does not exert a negative effect over the cellular abundance of picophytoplankton inhabit the area and iii) the community composition of the study area is different from other coastal environments, where low copper levels has been reported. This differences indicates that, in fact, copper levels are pushing to changes in community composition of photosynthetic picoeukaryotes. A sustained and intensively sampling during years are necessary to conclude if the amount of copper, which is deposited daily on the sea, have an impact on microbial communities, which can alter the energy transfer through the food web.
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    Marine photosynthetic eukaryotes in polar systems: Unveiling phytoplankton diversity and composition in Antarctic waters
    (2012) Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; Trefault Carrillo, Nicole Natalie.
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    Metabolic reconstruction of aromatic compounds degradation from the genome of the amazing pollutant-degrading bacterium Cupriavidus necator JMP134
    (2008) Pérez Pantoja, Danilo Rodrigo.; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; González Ojeda, Bernardo
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    Metagenome Sequencing of the Microbial Community of a Solar Saltern Crystallizer Pond at Cáhuil lagoon, Chile
    (2014) Plominsky, A.; Delherbe Martínez, Nathalie Andreé.; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; Dassow, Peter von
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    Metagenomes of the Picoalga Bathycoccus from the Chile coastal upwelling
    (2012) Vaulot, D.; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la
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    Picoeukaryote community ecology and functional response to trace metals disturbances in coastal environments.
    (2020) Glasner, Benjamín; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    Los sistemas costeros son de vital importancia para el desarrollo humano y los procesos ecosistémicos. En estas regiones se desarrolla aproximadamente la mitad de la productividad primaria del planeta, representando así un sistema fundamental para ciclos biogeoquímicos de la tierra y una región muy relevante en términos de servicios ecosistémicos. Sin embargo, estas regiones se encuentran bajo constante presión debido a variaciones ambientales naturales o bien de origen antropogénico. Las perturbaciones de origen humano, entre ellas la polución química, someten a los organismos a constantes desafíos para su fisiología y para su contexto ecológico. En este contexto, la fracción fotosintética de los microorganismos planctónicos juegan un rol muy relevante en la estructuración, funciones y procesos biogeoquímicos de los sistemas costeros. En este grupo funcional, los organismos de menor tamaño han ganado interés debido a su alta diversidad y su gran relevancia ecológica. Así, mediante percepción remota y observaciones en terreno, sumado a aproximaciones de laboratorio al nivel de comunidades y de poblaciones, se evaluó el efecto del Cobre como un relevante agente contaminante para el medio ambiente, en la ecología del plancton eucarionte de menor tamaño. Los resultados obtenidos indican que el cobre actúa homogenizando la diversidad biológica en comunidades de picoeucariontes, mediante un desacople entre las fluctuaciones abióticas y las respuestas en el componente biótico de ambientes costeros. Estas comunidades expuestas a polución por cobre mostraron una respuesta consistente, con una aproximación de secuenciación masiva, donde el clado de Mamiellophyceae mostró una dinámica temporal de abundancias relativas diferencial. Finalmente, poniendo a prueba la hipótesis del desbalance nutricional inducido por cobre, se monitoreo los niveles de proteínas relacionadas con la homeostasis de iones y transporte relacionado con el metabolismo del nitrógeno en el organismo modelo Ostreococcus tauri obteniendo una respuesta concentración dependiente. En resumen, estos datos sugieren una regulación cruzada entre el metabolismo del nitrógeno y la homeostasis del cobre, con potenciales efectos en la ecología del plancton.
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    Quantifying % Cover with ImageJ: An Analysis Tool for Image-based Assessments in Grazing Experiment Studies
    (2023) Arboleda Baena, Clara María; Pareja Salazar, Claudia Belén Ignacia; Poblete Rivera, Javiera; Berlow, Eric; Sarmento, Hugo; Logares, Ramiro; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; Navarrete C., Sergio
    Protocol used in the article “Unifying microorganisms and macrograzers in rocky shore ecological networks: trophic and non-trophic effects on microbial community”.
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    Unifying microorganisms and macrograzers in rocky shore ecological networks
    (2023) Arboleda Baena, Clara María; Pareja Salazar, Claudia Belén; Poblete, Javiera; Berlow, Eric; Sarmento, Hugo; Logares, Ramiro; Iglesia Cabezas, Rodrigo Alonso de la; Navarrete C., Sergio
    Over the past decades, our understanding of the vital role microbes play in ecosystem processes has greatly expanded. However, we still have limited knowledge about how microbial communities interact with larger organisms. Many existing representations of microbial interactions are based on co-occurrence patterns, which do not provide clear insights into trophic or non-trophic relationships. In this study, we untangled trophic and non-trophic interactions between macroscopic and microscopic organisms on a marine rocky shore. Five abundant mollusk grazers were selected, and their consumptive (grazing) and non-consumptive (grazer pedal mucus) interactions with bacteria in biofilms were measured using 16S rRNA amplicon sequencing. While no significant effects on a commonly used measure of biofilm grazing (Chlorophyll-a concentration) were observed, detailed image analysis revealed that all grazers had a detrimental impact on biofilm cover. Moreover, different grazers exhibited distinct effects on various bacterial groups. Some groups, such as Rhodobacteraceae, Saprospiraceae, Flavobacteriaceae, and Halieaceae, experienced positive effects from specific grazers, while others, like Rhizobiaceae, Rhodobacteraceae, and Flavobacteriaceae were negatively affected by certain grazers. This study presents the first attempt to construct an interaction network between macroorganisms and bacteria. It demonstrates that the strength of trophic and non-trophic interactions varies significantly depending on the mollusk grazer or bacterial group involved. Notably, certain bacterial groups exhibited a generalized response, while others showed specialized responses to specific macroorganisms in trophic or non-trophic interactions. Overall, this work highlights the potential for integrating microbes into ecological networks, providing valuable insights and methodologies for quantifying interactions across Domains. This research complements the previous ecological network, showing that mollusk grazers interact not only trophically but also non-trophically with epilithic biofilms. It identifies three drivers affecting microbial community assembly, crucial for understanding macro-microorganism dynamics in intertidal systems.