Entendiendo los sistemas de fontanería y la vida microbiana
Un estudio revela cómo la plomería afecta la calidad del agua y la diversidad microbiana.
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Tabla de contenidos
La forma en que se montan los sistemas de plomería en los edificios puede variar bastante según el tipo de edificio, ya sea comercial o residencial. Esto puede afectar mucho a los pequeños Organismos que viven en el agua y a la seguridad del agua potable. Factores como cuánto tiempo el agua se queda en las tuberías, el diseño de la plomería, cómo fluye el agua y el crecimiento del biofilm pueden influir en la Calidad del agua.
Un problema importante que puede afectar la calidad del agua es la estancación, que ocurre cuando el agua se queda parada por mucho tiempo. En espacios residenciales, el agua puede estar quieta más tiempo porque generalmente hay menos gente usándola en comparación con los edificios comerciales. Cambios en los niveles de cloro, que se usa para mantener el agua limpia, y cambios de temperatura también pueden afectar a los pequeños organismos que viven en el sistema de plomería. Si el agua se estanca demasiado tiempo, pueden crecer gérmenes dañinos, lo que representa un riesgo para la salud. De vez en cuando, dar una limpieza a las tuberías puede ayudar a reducir estos riesgos, especialmente cuando hay menos personas usando el edificio.
Método de Estudio
La mayoría de los estudios sobre sistemas de plomería han usado técnicas de lectura corta para analizar el microbioma del agua. Estos métodos tienen sus límites, lo que dificulta ver diferencias más pequeñas entre los varios gérmenes presentes. Diferentes cepas del mismo germen pueden comportarse de manera muy distinta, y esto se pasa por alto con las técnicas estándar. Las pequeñas variaciones en estos organismos, conocidas como Microdiversidad, no se han examinado muy a menudo usando técnicas más avanzadas que analicen completamente el material genético de los gérmenes.
Centrarse en las pequeñas variaciones puede ayudar a revelar procesos ecológicos importantes que generalmente se pasan por alto. Dos procesos principales influyen en la distribución de estos pequeños organismos: determinístico (basado en factores específicos) y estocástico (aleatorio). Los procesos determinísticos están influenciados por factores ambientales como la temperatura y los niveles de desinfectante, mientras que los procesos estocásticos involucran eventos aleatorios, como nacimientos y muertes en las comunidades microbianas. Algunos estudios muestran que los procesos aleatorios juegan un rol importante en los sistemas de plomería comerciales, mientras que otros sugieren que factores específicos también tienen un fuerte impacto.
El objetivo del estudio fue observar de cerca estas pequeñas variaciones en la vida diminuta en los sistemas de plomería en diferentes tipos de edificios. Los investigadores recolectaron muestras de agua de edificios comerciales y hogares y usaron técnicas avanzadas de secuenciación genética para analizar cómo cambiaban estos organismos con el tiempo.
Recolección y Análisis de Muestras
Se tomaron muestras de agua de varios edificios en Boston durante un periodo de seis meses. Todos los edificios recibieron agua tratada de la misma fuente. Las muestras incluyeron agua de grifos de cocina y baño en hogares y agua de cocinas y laboratorios en edificios comerciales. Los investigadores midieron varios factores de calidad del agua, como temperatura, pH y niveles de cloro.
Para analizar los gérmenes en el agua, los investigadores filtraron las muestras y extrajeron ADN para ver el material genético de los organismos. Usaron técnicas avanzadas de secuenciación para obtener una imagen completa del microbioma. Luego, los datos fueron procesados para distinguir los diferentes tipos de organismos presentes en el agua.
Microdiversidad y Cambios en la Comunidad
Los investigadores buscaron patrones en las comunidades microbianas y encontraron que las muestras de hogares y edificios comerciales mostraron diferencias significativas. El tipo de edificio fue el factor más influyente en determinar la diversidad y la presencia de diferentes organismos. Los niveles de cloro, el mes de recolección de muestras y los cambios estacionales también jugaron roles importantes.
El análisis reveló que había diferencias clave en la microdiversidad de los organismos en hogares en comparación con edificios comerciales. En los hogares, había un nivel más alto de microdiversidad, lo que significa que existía una mayor variedad de cepas dentro del mismo tipo de germen. Esto estaba relacionado con los organismos siendo más consistentes en su presencia y mostrando menos variación en sus números a lo largo del tiempo.
Para los organismos que eran más abundantes en hogares, el número promedio de variaciones era mucho más alto que en edificios comerciales. Por ejemplo, ciertos tipos de gérmenes se encontraban más a menudo en muestras residenciales, mientras que otros eran más dominantes en entornos comerciales.
Entendiendo la Dinámica de la Comunidad
El estudio encontró que los organismos dentro del mismo tipo de germen se comportaban de manera diferente según su entorno. Por ejemplo, algunos gérmenes que eran comunes en entornos comerciales eran menos diversos que aquellos encontrados en hogares. Se notó que, aunque ciertos tipos de organismos existían en ambos entornos, su abundancia y el número de variaciones dentro de ellos diferían.
Al observar los cambios a lo largo del tiempo, algunos gérmenes mostraron tendencias estacionales, mientras que otros fueron más estables a través de los meses. Estos cambios resaltan cómo los gérmenes en los sistemas de plomería se adaptan a sus entornos y cómo sus comunidades pueden cambiar según los patrones de uso del agua.
Factores que Influyen en Diferentes Edificios
La investigación mostró que los diferentes sistemas de plomería conducen a patrones específicos en las comunidades microbianas basadas en el tipo de edificio. En edificios comerciales, los procesos que limitan la expansión de organismos jugaron un rol significativo en formar las comunidades presentes en el agua. Esto significa que las comunidades en estos edificios son a menudo localizadas y menos influenciadas por nuevos organismos que vienen de la fuente principal de agua.
Por otro lado, en entornos residenciales, el estudio observó que las presiones de selección del medio ambiente jugaron un rol más grande, indicando que los organismos respondían a pequeños cambios en su alrededor a lo largo del tiempo. Sin embargo, los factores específicos que afectaban estas comunidades no estaban claros, lo que sugiere que otros elementos, más allá de lo que se midió, pueden influir significativamente en la vida microbiana.
Implicaciones para la Gestión del Agua
Los hallazgos de este estudio tienen importantes implicaciones para gestionar la calidad del agua en diferentes tipos de edificios. Sugiere que las prácticas de gestión del agua podrían necesitar ser adaptadas a las necesidades específicas de los edificios basadas en sus sistemas de plomería y la vida microbiana presente dentro de ellos.
Por ejemplo, los edificios comerciales que son propensos a la estancación pueden necesitar diferentes protocolos de limpieza en comparación con los hogares residenciales. Comprender estas diferencias puede ayudar a asegurar que el agua potable siga siendo segura y que los organismos dañinos se mantengan alejados.
Conclusión
Este estudio arroja luz sobre las complejas interacciones entre los sistemas de plomería de los edificios y las comunidades microbianas. Al examinar la microdiversidad de los organismos y cómo cambian con el tiempo en diferentes tipos de edificios, los investigadores pueden entender mejor la dinámica de la calidad del agua y su seguridad. Las ideas de esta investigación podrían llevar a mejores estrategias para gestionar los sistemas de plomería para proteger la salud pública y mantener el agua potable segura tanto en entornos comerciales como residenciales.
Título: Building plumbing influences the microdiversity and community assembly of the drinking water microbiome.
Resumen: Building plumbing microbial communities can significantly influence water quality at the point of use, particularly during periods of stagnation. Thus, a fine-scale understanding of factors governing community membership and structure, as well as environmental and ecological factors shaping building plumbing microbial communities is critical. In this study, we utilized full-length 16S ribosomal RNA (rRNA) gene sequencing to investigate the microdiversity and spatial-temporal dynamics of microbial communities in commercial and residential building plumbing systems. Bacterial operational taxonomic units (OTUs) within commercial buildings exhibited much lower microdiversity relative to the same OTUs in residential buildings. Microdiversity was associated with higher persistence and relative abundance of OTUs. Interestingly, amplicon sequencing variants within the same OTUs exhibited habitat preferences based on the building type while also demonstrating varying temporal turnover patterns. Dispersal limitation disproportionately governed community assembly in commercial buildings, whereas heterogeneous selection was the dominant ecological mechanism shaping the microbial community in residential buildings. Dispersal limitation in commercial buildings is consistent with larger building sizes and greater periods of water stagnation. Interestingly, the inability to explain the extent of heterogeneous selection-driven community assembly in residential locations using measured water chemistry may suggest a disproportionately large effect of fine-scale variation in plumbing characteristics on community assembly in residential locations.
Autores: Ameet Pinto, H. He, L. Huo, S. Oosthuizen-Vosloo, K. Pieper, A. Stubbins, B. Yoon
Última actualización: 2024-09-23 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.23.614467
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.23.614467.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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