Diana Carolina Mogrovejo Arias

• The Arctic environments constitute rich and dynamic ecosystems, dominated by microorganisms extremely well adapted to survive and function under severe conditions. A range of physiological adaptations allow the microbiota in these habitats to withstand low temperatures, low water and nutrient availability, high levels of UV radiation, etc. In addition, other adaptations of clear competitive nature are directed at not only surviving but thriving in these environments, by disrupting the metabolism of neighboring cells and affecting intermicrobial communication. Since Arctic microbes are bioindicators which amplify climate alterations in the environment, the Arctic region presents the opportunity to study local microbiota and carry out research about interesting, potentially virulent phenotypes that could be dispersed into other habitats around the globe as a consequence of accelerating climate change. In this context, exploration of Arctic habitats as well as descriptions of the microbes inhabiting them are abundant but microbialThe Arctic environments constitute rich and dynamic ecosystems, dominated by microorganisms extremely well adapted to survive and function under severe conditions. A range of physiological adaptations allow the microbiota in these habitats to withstand low temperatures, low water and nutrient availability, high levels of UV radiation, etc. In addition, other adaptations of clear competitive nature are directed at not only surviving but thriving in these environments, by disrupting the metabolism of neighboring cells and affecting intermicrobial communication. Since Arctic microbes are bioindicators which amplify climate alterations in the environment, the Arctic region presents the opportunity to study local microbiota and carry out research about interesting, potentially virulent phenotypes that could be dispersed into other habitats around the globe as a consequence of accelerating climate change. In this context, exploration of Arctic habitats as well as descriptions of the microbes inhabiting them are abundant but microbial competitive strategies commonly associated with virulence and pathogens are rarely reported. In this project, environmental samples from the Arctic region were collected and microorganisms (bacteria and fungi) were isolated. The clinical relevance of these microorganisms was assessed by observing the following virulence markers: ability to grow at a range of temperatures, expression of antimicrobial resistance and production of hemolysins. The aim of this project is to determine the frequency and relevance of these characteristics in an effort to understand microbial adaptations in habitats threatened by climate change. The isolates obtained and described here were able to grow at a range of temperatures, in some cases more than 30 °C higher than their original isolation temperature. A considerable number of them consistently expressed compounds capable of lysing sheep and bovine erythrocytes on blood agar at different incubation temperatures. Ethanolic extracts of these bacteria were able to cause rapid and complete lysis of erythrocyte suspensions and might even be hemolytic when assayed on human blood. In silico analyses showed a variety of resistance elements, some of them novel, against natural and synthetic antimicrobial compounds. In vitro experiments against a number of antimicrobial compounds showed resistance phenotypes belonging to wild-type populations and some non-wild type which clearly denote human influence in the acquisition of antimicrobial resistance. The results of this project demonstrate the presence of virulence-associated factors expressed by microorganisms of natural, non-clinical environments. This study contains some of the first reports, to the best of our knowledge, of hemolytic microbes isolated from the Arctic region. In addition, it provides additional information about the presence and expression of intrinsic and acquired antimicrobial resistance in environmental isolates, contributing to the understanding of the evolution of relevant pathogenic species and opportunistic pathogens. Finally, this study highlights some of the potential risks associated with changes in the polar regions (habitat melting and destruction, ecosystem transition and re-colonization) as important indirect consequences of global warming and altered climatic conditions around the planet.…
• Die Arktis ist ein reiches und dynamisches Ökosystem, welches von Mikroorganismen dominiert wird, die unter extremen Bedingungen überleben und funktionieren können. Eine Reihe physiologischer Anpassungen ermöglichen es der Mikrobiota, in diesem Lebensraum zu überdauern niedrige Temperaturen, geringe Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, hohe UV-Strahlung, usw. standzuhalten. Andere Fähigkeiten zielen darauf ab, sich einen Konkurrenzvorteil zu verschaffen, indem sie mit antimikrobiellen Substanzen benachbarte Mikroorganismen stören und die intermikrobielle Kommunikation beeinflussen. Arktische Mikroorganismen sind Bioindikatoren, die Klimaveränderungen anzeigen können. Die Arktis bietet Möglichkeiten, die lokale Mikrobiota zu untersuchen, um Rückschlüsse auf den Klimawandel zu ziehen. Insbesondere Forschung über potenziell pathogene Phänotypen, die infolge der Beschleunigung des Klimawandels in andere Lebensräume auf der ganzen Welt verteilt werden könnten, ist hier von herausragender Bedeutung. In diesem Zusammenhang gibt es zahlreicheDie Arktis ist ein reiches und dynamisches Ökosystem, welches von Mikroorganismen dominiert wird, die unter extremen Bedingungen überleben und funktionieren können. Eine Reihe physiologischer Anpassungen ermöglichen es der Mikrobiota, in diesem Lebensraum zu überdauern niedrige Temperaturen, geringe Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, hohe UV-Strahlung, usw. standzuhalten. Andere Fähigkeiten zielen darauf ab, sich einen Konkurrenzvorteil zu verschaffen, indem sie mit antimikrobiellen Substanzen benachbarte Mikroorganismen stören und die intermikrobielle Kommunikation beeinflussen. Arktische Mikroorganismen sind Bioindikatoren, die Klimaveränderungen anzeigen können. Die Arktis bietet Möglichkeiten, die lokale Mikrobiota zu untersuchen, um Rückschlüsse auf den Klimawandel zu ziehen. Insbesondere Forschung über potenziell pathogene Phänotypen, die infolge der Beschleunigung des Klimawandels in andere Lebensräume auf der ganzen Welt verteilt werden könnten, ist hier von herausragender Bedeutung. In diesem Zusammenhang gibt es zahlreiche Untersuchungen zur Erforschung arktischer Lebensräume sowie Beschreibungen der in ihnen lebenden Mikroben, während über bakterielle Konkurrenzstrategien, die üblicherweise mit Virulenz und Krankheitserregern verbunden sind, bisher wenig geforscht wurde. In diesem Projekt wurden Umweltproben aus der Arktis entnommen und Bakterien und Pilze isoliert. Die klinische Relevanz dieser Mikroorganismen wurde durch Untersuchung der folgenden Virulenzmarker bewertet: Fähigkeit, in einem bestimmten Temperaturbereich zu wachsen, Expression von Antibiotikaresistenz und Produktion von Hämolysinen. Ziel dieses Projekts war es, das Vorkommen dieser Eigenschaften zu bestimmen, um die mikrobiellen Anpassungen in vom Klimawandel bedrohten Lebensräumen zu verstehen. Die beschriebenen Bakterienisolate konnten in einem relevanten Temperaturbereich wachsen, in einigen Fällen von mehr als 30 °C höher als ihre ursprüngliche Isolationstemperatur. Eine beträchtliche Anzahl der Isolate exprimierte konsistent Verbindungen, die Schaf- und Rindererythrozyten auf Blutagar bei verschiedenen Inkubationstemperaturen lysieren können. Die Extrakte einiger dieser Bakterien konnten eine schnelle und vollständige Lyse von Schaf- und Rindererythrozytensuspensionen verursachen und sind möglicherweise sogar hämolytisch gegenüber humanem Blut. Darüber hinaus zeigten Genomanalysen eine Vielzahl von Resistenzgenen gegen natürliche und synthetische antimikrobielle Verbindungen, einige neuartige. In-vitro-Experimente zeigten, dass einige Resistenzphänotypen zu Wildtyp-Populationen während andere zu Nicht-Wildtyp gehören, was auf einen menschlichen Einfluss auf den Erwerb von Antibiotikaresistenzen in der Umwelt eindeutig hindeutet. Die Ergebnisse dieses Projekts zeigen das Vorhandensein von Virulenz-assoziierten Faktoren, die von Mikroorganismen natürlicher, nicht klinischer Umgebungen exprimiert werden. Diese Studie enthält nach unserem besten Wissen einige der ersten Berichte über hämolytische Mikroben, die aus der Arktis isoliert wurden. Darüber hinaus liefert es zusätzliche Informationen über das Vorhandensein und die Expression von intrinsischer und erworbener antimikrobieller Resistenz in Umweltisolaten und trägt zum Verständnis der Entwicklung relevanter pathogener Spezies und opportunistischer Pathogene bei. Schließlich beleuchtet diese Studie einige der potenziellen Risiken, die mit Veränderungen in den Polarregionen (Schmelzen und Zerstörung des Lebensraums, Übergang des Ökosystems und Wiederbesiedlung) als wichtige indirekte Folgen der globalen Erwärmung und veränderter klimatischer Bedingungen auf dem Planeten verbunden sind.…