Extremophilic microorganisms from natural and artificial environments: Bioprospecting and Biotechnological Applications

La Tierra es el hogar de una gran biodiversidad de microorganismos, que recientemente se ha estimado en 10(12) o más taxones microbianos que habitan nuestro planeta. Durante décadas, se han explorado los ambientes naturales para estudiar sus comunidades microbianas, así como los mecanismos de adaptación específicos de las especies que los componen y sus potenciales aplicaciones biotecnológicas. No solo los entornos naturales sino también los artificiales tienen interés como fuentes de diversidad microbiana. Investigaciones anteriores sobre el microbioma de los productos hechos por el hombre revelaron que los dispositivos artificiales con un diseño y un procedimiento de operación estándar representan presiones selectivas particulares, como ocurre con los paneles solares, cafeteras, lavadoras, lavavajillas, sistemas de refrigeración por aire y sistemas de calentamiento de agua, que dan como resultado la selección de un microbioma que no cambia significativamente dentro de las variaciones geográficas o climáticas. Sin embargo, esos ambientes artificiales y sus comunidades microbianas han recibido poca atención. En la presente tesis doctoral, estudiamos el microbioma de varios ambientes artificiales y semiartificiales, especialmente aquellos con presiones selectivas particulares como la desecación, la radiación ultravioleta, la salinidad, la privación de nutrientes, las temperaturas extremas, la actividad de agua y las variaciones de pH. Nuestros resultados mostraron que, además del microbioma asociado al ser humano, que puede constituir una fracción considerable de los dispositivos artificiales, los consorcios microbianos ambientales no patógenicos acabn estableciéndose en esos ambientes. Entre todas esas comunidades microbianas, algunas especies son extremófilas y algunas pueden tolerar las condiciones extremas de su entorno, albergando una variedad de mecanismos de supervivencia, como la esporulación y/o la formación de biopelículas. Algunos otros han desarrollado evolutivamente mecanismos adaptativos intercelulares e intracelulares para hacer frente a las duras condiciones ambientales. Objetivos El objetivo de esta tesis doctoral es caracterizar las comunidades microbianas de algunos ambientes artificiales y semiartificiales que se encuentran bajo constantes presiones selectivas particulares tales como irradiación UV, desecación, salinidad, privación de nutrientes, baja temperatura y disponibilidad de oxígeno. Para ello, se utilizaron análisis NGS y culturómicos para describir las comunidades microbianas asociadas con chicles desechados, sales de mesa y la máquina de hielo de un laboratorio. Además, estudiamos la sucesión de la comunidad microbiana en la colonización de productos sintéticos como la goma de mascar desechada. Se identificaron especies microbianas asociadas con productos artificiales como goma de mascar, sales de mesa y dispositivos completamente manufacturados, como la máquina de hielo, y hemos discutido su potencial para aplicaciones biotecnológicas. También aislamos y caracterizamos microorganismos individuales de esos ambientes utilizando medios y métodos estándar para determinar su actividad biológica. Una nueva especie del género Sagittula, previamente aislada del desecho marino (una lata de aluminio) se caracterizó mediante enfoques fenotípicos multiómicos. Capítulo I - Metodología, resultados y discusión En esta disertación, hemos estudiado el bacterioma de los chicles desechados, los cuales son a menudo desechados indebidamente en calles, terrazas, aceras o pavimentos exteriores de cualquier tipo. Generalmente, los chicles se componen de dos fases: la fase insoluble en agua (base de goma) y la fase soluble en agua, que puede estar hecha de azúcar o alcoholes de azúcar como polioles. El componente principal de cualquier goma de mascar es la base de goma (20-30 %), que no es comestible ni digerible, se puede producir a partir de polímeros naturales o sintéticos y tiene propiedades similares a las del plástico. Los chicles desechados a menudo se consideran contaminantes ambientales y tienen además un componente estético muy negativo. Estudios anteriores muestran que el ADN del consumidor y el microbioma oral pueden quedar atrapados en el residuo pegajoso, pero la supervivencia del microbioma oral a lo largo del tiempo solo ha recibido una atención limitada hasta la fecha. Por primera vez, hemos estudiado el contenido microbiano de los chicles desechados muestreados en diferentes lugares del mundo, así como la distribución de bacterias según la profundidad (en tres fases: la superficie, la capa intermedia y la base del chicle, en contacto con el sustrato) y hemos realizado un estudio dinámico para descubrir la sucesión microbiana que tiene lugar en el chicle durante las primeras semanas después de que sea descartado en una superficie al aire libre. Además, hemos evaluado la capacidad de biodegradación de los ingredientes de la goma de mascar de una colección de cepas bacterianas que aislamos de los residuos de la goma de mascar. Las sucesiones microbianas a partir del bacterioma oral atrapado en el proceso de masticación en la goma de mascar desperdiciada mostraron que el bacterioma oral fue gradualmente sustituido, en los chicles descartados sobre el pavimento, por bacterias ambientales durante tres meses de exposición al aire libre. Mientras que el grupo del microbioma salival se detectaron principalmente como géneros predominantes Streptococcus, Corynebacterium, Haemophilus y Rothia, bacterias ambientales transportadas por el aire como Acinetobacter spp., Sphingomonas spp. Pseudomonas spp. y Rubellimicrobium spp. colonizaron la goma de mascar desperdiciada transcurridas varias semanas. De hecho, el microbioma oral presente en los chicles recién masticados primero fue sustituido por taxones transitorios como Cellulomonas spp. y Rubellimicrobium, que no persistieron hasta el final del experimento. Es interesante recalcar que Cellulomonas spp. se ha descrito por las capacidades de secretar múltiples enzimas degradadoras de polisacáridos. Por tanto, se puede plantear la hipótesis de que estos colonizadores primarios del chicle desperdiciado pueden modificar las características de la superficie, permitiendo la colonización posterior de microorganismos secundarios. Curiosamente, varios chicles desechados recolectados en todo el mundo contienen un típico bacterioma ambiental de biopelícula subaérea, caracterizado por especies como Sphingomonas spp., Kocuria spp., Deinococcus spp. y Blastococcus spp., que están habitualmente presentes en ambientes naturales y artificiales expuestos al sol, como paneles solares, y que suelen estar caracterizados por la formación de biofilms o biopelículas. La biopelícula permite que la población microbiana afronte mejor el estrés y se vuelva más resistente a las condiciones ambientales desfavorables, como la baja actividad del agua y la privación de nutrientes. Además, algunos de los miembros de esos géneros pueden degradar las cadenas aromáticas policíclicas que forman parte de la base de la goma. En nuestrio trabajo, se estableció una colección de cepas bacterianas de chicles desechados y se analizó la capacidad de biodegradación de diferentes ingredientes de chicles por parte de los aislados. Nuestros resultados sugieren que la bioaumentación de algunas de las cepas que caracterizamos puede usarse como una estrategia de biorremediación para eliminar los residuos de chicle de los pavimentos contaminados. También mostramos que no hay diferencias significativas en términos de las comunidades microbianas de las diferentes capas de chicle, lo que sugiere que las propiedades fisicoquímicas de un chicle no cambian a lo largo de su profundidad y los factores selectivos como son la radiación de UV y la actividad del agua forman una comunidad bacteriana particular. En conjunto, nuestros resultados sugieren que las bacterias ambientales desempeñan un papel en la biodegradación natural de la goma de mascar y también pueden ser una fuente de cepas con propiedades de biodegradación. Esta investigación fue el primer informe que caracterizó, desde un enfoque holístico, la composición bacteriana del chicle desechado, y recibió el premio IgNobel de ecología a las investigaciones sorprendentes en septiembre de 2021. Capítulo II - Metodología, resultados y discusión También estudiamos el microbioma de otro entorno semiartificial, las sales de mesa, producidas en diferentes salinas marinas y continentales. En los hábitats salinos naturales, las arqueas y las bacterias halófilas son las comunidades microbianas predominantes. Esos ambientes salinos son en los que se produce, por cristalización, la sal de mesa comercial. La mayoría de las sales comerciales se refinan y se muelen finamente antes de su distribución. Por lo tanto, esos microorganismos pueden quedar atrapados en las inclusiones fluidas durante el proceso de cristalización y seguir siendo viables después de la extracción y el envasado. Hay muy pocos informes sobre el microbioma de la sal de mesa y tienden a centrarse en los taxones de arqueas. Sin embargo, el presente trabajo describe una caracterización completa del bacterioma de dichas sales, donde se estudió la diversidad de microorganismos halotolerantes y halófilos en seis muestras comerciales de sal de mesa mediante técnicas dependientes e independientes del cultivo. Se obtuvieron tres sales de mesa de origen marino: del Océano Atlántico, del Mediterráneo (Isla de Ibiza) y de las marismas del Odiel (sal marina de Mercadona). También se utilizaron otras sales complementadas con ingredientes minerales y nutricionales: sal rosa del Himalaya, sal negra de Hawai y una sal vegetal seca conocida como sal Vikinga. Independientemente del origen de las sales, las especies de géneros bacterianos como Flavobacterium, Bacillus y Yoonia-Loktanella fueron los taxones más abundantes, mientras que las arqueas más frecuentes fueron Natronomonas, Halolamina, Halonotius, Halapricum, Halobacterium, Haloarcula y Halobacterales. Curiosamente, los resultados de la secuenciación del gen 16S rRNA revelaron que las sales de origen marino muestran una taxonomía de arqueas similar, pero con variaciones significativas entre los géneros. Los taxones Halorubrum, Halobacterium, Hallobellus, Natronomonas, Haloplanus, Halonotius, Halomarina y Haloarcula prevalecieron en las sales marinas. Además, el género Salinibacter se detectó solo en sales de origen marino. La sal rosa del Himalaya, la sal negra de Hawai y la sal Vikinga mostraron perfiles taxonómicos más heterogéneos dominados por bacterias. Estas sales no marinas a menudo se enriquecen con minerales o saborizantes adicionales, como hierro, sulfato de hidrógeno, carbón activo y vegetales secos. La sal del Himalaya se extraía de las estribaciones de la cordillera del Himalaya que alguna vez fueron mares. El género más importante en esta muestra fue Sulfitobacter. Podría plantearse la hipótesis de que Sulfitobacter aparece en una cantidad tan significativa en esta muestra debido a la actividad que muestra este género para oxidar los sulfitos, que están presentes en altas concentraciones en la región del Himalaya. Otra muestra del grupo no marino es la sal Vikinga, que presenta una alta frecuencia de cloroplastos (más del 66 % de su perfil taxonómico) y mitocondrias (4.7 % del total), lo que puede ser consecuencia de su composición actual (contiene diferentes vegetales). El género Bacillus también estuvo presente en esta muestra. Este género contiene ciertas especies tolerantes a la sal. Además, se puede suponer que las bacterias que se originan a partir de minerales o sabores adicionales se inocularon en la sal durante el proceso de producción. Además, existen otras posibles explicaciones para la prevalencia de bacterias sobre arqueas en esas muestras. De hecho, la sal enriquecida con vegetales secos tiene menos contenido de cloruro de sodio. La alta salinidad (por encima del 20 - 25 % p/v de NaCl) es el factor principal para la supervivencia de las haloarqueas. Por lo tanto, la salinidad como factor abiótico es la principal presión selectiva para establecer la población microbiana en los paquetes de sal de mesa junto con la presencia de otros ingredientes. Como era de esperar, aislamos cepas de las sales de mesa que estaban estrechamente relacionadas con bacterias (en general, moderadamente) halófilas. Se estableció una colección de 76 especies de bacterias y haloarqueas halotolerantes y halófilas mediante el cultivo en diferentes medios con una amplia gama de salinidad y composición de nutrientes. La comparación de los resultados de la metataxonómica y la culturómica del gen 16S rRNA reveló que los microorganismos cultivables Acinetobacter, Aquibacillus, Bacillus, Brevundimonas, Fictibacillus, Gracilibacillus, Halobacillus, Micrococcus, Oceanobacillus, Salibacterium, Salinibacter, Terribacillus, Thalassobacillus, Haloarcula, Halobacterium y Halorubrum se identificaron al menos en una muestra por ambos métodos. Aunque la mayor parte del microbioma de las sales de mesa eran bacterias halófilas y arqueas, algunos microorganismos potencialmente patógenos como Enterococcus sp. y Brevundimonas sp. se identificaron en casi todas las muestras, mientras que bacterias potencialmente consideradas como beneficiosas como Lactobacillus sp. solo se detectaron en algunas sales de mesa. Esto sugiere que la sal de mesa puede ser una fuente de algunas de las bacterias halotolerantes que se caracterizan como microorganismos promotores de la salud o patógenos, cuya conexión con la salud del consumidor debería recibir más atención. Por otro lado, se ha monitorizado la producción de carotenoides en una variedad de bacterias y arqueas aisladas. La mayoría de los microorganismos aislados de la sal de mesa son productores de carotenoides. Los carotenoides son pigmentos que pueden ser incoloros, amarillos, naranjas o rojos, y están constituidos principalmente por isoprenoides lipofílicos C40, como compuestos antioxidantes y desempeñan un papel crucial en la protección de las células, especialmente al reducir los hidroperóxidos en compuestos estables, prevenir la formación de radicales libres, inhibir la reacción en cadena de auto-oxidación y en la irradiación de alta intensidad mediante la extinción del oxígeno monoatómico. Además, los carotenoides pueden actuar como quelantes de metales y convertir los iones tóxicos de hierro y cobre en moléculas no tóxicas. Parece que, en un entorno de estrés múltiple como la sal de mesa, la producción de pigmento podría ser un mecanismo de supervivencia, especialmente para los microorganismos halotolerantes, frente a la salinidad y la desecación y probablemente evitar que las células sufran daños irreversibles. Capítulo III - Metodología, resultados y discusión Además de los alimentos o residuos alimentarios, los dispositivos artificiales pueden albergar poblaciones microbianas potencialmente interesantes. En esta tesis, también estudiamos el microbioma de una máquina de hielo de laboratorio estándar, cuya bomba de extracción de agua estaba obstruida por una biopelícula espesa y gomosa. Describimos la composición de esta comunidad microbiana oligotrófica que habita este dispositivo a través de técnicas independientes y dependientes de la cultura. Mediante el uso de culturómica en ocho medios diferentes a tres temperaturas psicrófilas y mesófilas, se aislaron e identificaron taxonómicamente 25 cepas microbianas diferentes. Las cepas bacterianas aisladas de la biopelícula de máquina de hielo están estrechamente afiliadas a los géneros Acidovorax, Bacillus, Chryseobacterium, Delftia, Flavobacterium, Hydrogenophaga, Methylobacterium, Nocardia, Peribacillus, Pseudomonas, Prolinoborus, Rhodococcus, Sphingomonas. A nivel de especie los hongos también se identificaron como Aspergillus austroafricanus, Cadophora luteo-olivacea, Briansuttonomyces eucalypti, Filobasidium magnum, Neomicrosphaeropsis italica, Penicillium citrinum y Vishniacozyma victoriae. Entre todos, se observó una mayor diversidad de cepas microbianas a 25 ºC frente a otras temperaturas de incubación; 4 y 10 ºC. Aquí, la esporogénesis puede desempeñar un papel clave, ya que algunas especies estrechamente relacionadas con las cepas presentes en la tubería de drenaje de la máquina de hielo, como los géneros Bacillus y Peribacillus, se han descrito anteriormente como bacterias formadoras de esporas. Una posible explicación de la mayor biodiversidad de las especies aisladas a 25 ºC en comparación con las otras dos temperaturas puede estar relacionada con la alta abundancia relativa de bacterias formadoras de esporas en la biopelícula. El análisis de secuenciación de alto rendimiento 16S rRNA e ITS reveló que Bacteroidota y Proteobacteria eran los filos bacterianos más abundantes en la muestra, seguidos de Acidobacteriota y Planctomycetota, mientras que la comunidad fúngica estaba claramente dominada por la presencia de un género desconocido de la familia Didymellaceae. A nivel de género, la comunidad bacteriana se caracterizó por la presencia de Sediminibacterium sp., con una abundancia relativa superior al 40 %, seguida de otros géneros, Hydrogenophaga sp. y Methyloversatilis sp. A pesar de la gran abundancia de especies de Sediminibacterium según los resultados de la NGS y las condiciones de cultivo favorables, que se utilizaron previamente para aislar Sediminibacterium spp. de otros ambientes oligotróficos, no fue posible aislar ninguna cepa de este género. Esto puede ser debido a la falta de factores abióticos específicos, como el pH ácido y la concentración de sal, que son necesarios para algunos miembros de este género, como Sediminibacterium lactis y Sediminibacterium halotolerans, respectivamente. En los ambientes de bajo contenido en nutrientes como es ciertas aguas continentales, los géneros Hydrogenophaga spp. y Methyloversatilis spp. se ha reportado que permanecen dentro de las biopelículas en lugar de en formas planctónicas. La alta abundancia de Hydrogenophaga sp. en los ecosistemas oligotróficos naturales reveló que especies de Hydrogenophaga como Hydrogenophaga laconesensis, tienen una capacidad de adaptación a la vida oligotrófica. Investigaciones anteriores también sugirieron que Hydrogenophaga sp. son capaces de hidrolizar agua, utilizando el metabolismo del hidrógeno como fuente de energía, lo que podría afectar la composición microbiana de la biopelícula. El análisis de coordenadas principales (PCoA) mostró que las muestras más similares a la biopelícula de la máquina de hielo eran dos muestras de biopelícula provenientes de depuradores de aire biológicos en una instalación de alojamiento porcino, así como una muestra de biocrust del suelo del Ártico. De hecho, a pesar de la baja similitud entre las muestras, estas cuatro muestras compartían hasta seis géneros (Pseudoxanthomonas, Ferruginibacter, unknown Comamonadaceae, Clostridium sensu stricto 1, unknown Microbacteriaceae y Brevundimonas) identificados mediante NGS, mientras que en los otros 51 géneros encontrados en el hielo el microbioma de la máquina también se encontró en al menos una de las otras muestras. Además, el análisis de diversidad alfa demostró que la muestra de la máquina de hielo, a pesar de mostrar un alto número de ASV observados, es relativamente menos diversa, es decir, más homogénea en su composición. Finalmente, las comparaciones de diversidad alfa y beta de la comunidad microbiana de la máquina de hielo con la de otros ambientes fríos revelaron una baja similitud entre las muestras. Para complementar la información taxonómica de la comunidad microbiana, también se realizó secuenciación metagenómica (shotgun). A partir de la secuenciación metagenómica de shotgun, las lecturas más frecuentes correspondieron al reino Bacteria mientras que menos de una cuarta parte correspondió a hongos. Sediminibacterium, Methyloversatilis e Hydrogenophaga también se identificaron como principales taxones de biopelículas mediante secuenciación metagenómica. Además, Stagonosporopsis sp, perteneciente a la familia Didymellaceae, fue el género más abundante entre los eucariotas. Esto está en concordancia con los resultados obtenidos del análisis de secuenciación ITS, en el que también predominaron los miembros de la familia Didymellaceae. La recuperación y el análisis de genomas ensamblados en metagenoma (MAG) de alta calidad arrojaron una tasa sorprendentemente alta de nuevas especies potenciales en la máquina de hielo. Cada MAG se clasificó taxonómicamente usando MiGA y luego se calculó el índice de Identidad Promedio de Nucleótidos (ANI) al vecino filogenético más cercano. Sorprendentemente, todas las MAG se clasificaron como especies potencialmente nuevas con un valor ANI <95 %, excepto MAG 14 que se identificó como Mycobacterium gordonae DSM 44160(T) con un valor ANI de 98,32 %. En general, tres MAG se pudieron clasificar hasta el nivel de género, cinco se clasificaron para nivel de familia, tres a nivel de orden, dos a nivel de clase y cuatro a nivel de phylum. Además, con una resolución taxonómica más alta que la proporcionada por los MAG, hemos encontrado que las bacterias detectadas en la máquina de hielo corresponden a varias especies nuevas, que no hemos podido cultivar hasta la fecha. Como mostraron los resultados de la metataxonómica y la metagenómica, la biopelícula de la máquina de hielo está formada por la cooperación de microorganismos aeróbicos, anaeróbicos, heterótrofos y quimiotrópicos de múltiples especies, lo que podría mejorar la tolerancia al estrés, la producción de biomasa, aumentar la señalización y la cooperación metabólica entre la comunidad. A medida que aumenta el número de especies en la biopelícula, las interacciones dentro de la comunidad de múltiples especies afectan a los flujos de car

The microbiome of things: Appliances, machines, and devices hosting artificial niche-adapted microbial communities

This article belongs to the Special Issue Latest Review Papers in Environmental Microbiology 2023.As it is the case with natural substrates, artificial surfaces of man-made devices are home to a myriad of microbial species. Artificial products are not necessarily characterized by human-associated microbiomes; instead, they can present original microbial populations shaped by specific environmental—often extreme—selection pressures. This review provides a detailed insight into the microbial ecology of a range of artificial devices, machines, and appliances, which we argue are specific microbial niches that do not necessarily fit in the “build environment” microbiome definition. Instead, we propose here the Microbiome of Things (MoT) concept analogous to the Internet of Things (IoT) because we believe it may be useful to shed light on human-made, but not necessarily human-related, unexplored microbial niches.Financial support from the European Union (MICRO4BIOGAS project with reference ID101000470 funded by European Union’s Horizon 2020 research and innovation program).Peer reviewe

Supplementary Material: Maritalea mediterranea sp. nov., isolated from marine plastic residues from Valencia, Spain

The 16S rRNA gene sequence of strain P4.10XT have been deposited in GenBank under the accession number MZ994596. The genomic assembly of strain P4.10XT has been deposited under the GenBank accession number ASM2156869v1.Peer reviewe

The wasted chewing gum bacteriome

Here we show the bacteriome of wasted chewing gums from five different countries and the microbial successions on wasted gums during three months of outdoors exposure. In addition, a collection of bacterial strains from wasted gums was set, and the biodegradation capability of different gum ingredients by the isolates was tested. Our results reveal that the oral microbiota present in gums after being chewed, characterised by the presence of species such as Streptococcus spp. or Corynebacterium spp., evolves in a few weeks to an environmental bacteriome characterised by the presence of Acinetobacter spp., Sphingomonas spp. and Pseudomonas spp. Wasted chewing gums collected worldwide contain a typical sub-aerial biofilm bacteriome, characterised by species such as Sphingomonas spp., Kocuria spp., Deinococcus spp. and Blastococcus spp. Our findings have implications for a wide range of disciplines, including forensics, contagious disease control, or bioremediation of wasted chewing gum residues.Financial support from the Spanish Government on SETH Project (Reference: RTI2018-095584-B-C41-42-43-44 co-financed by FEDER funds and Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades) and from the European CSA on biological standardization BIOROBOOST (EU Grant number 820699) are acknowledged. LS is funded by European project BIOROBOOST. ÀVV is funded with a FPU (Formación de Profesorado Universitario) grant from the Spanish Government (Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades), with reference FPU18/02578.Peer reviewe

Beyond archaea: The table salt bacteriome

Commercial table salt is a condiment with food preservative properties by decreasing water activity and increasing osmotic pressure. Salt is also a source of halophilic bacteria and archaea. In the present research, the diversity of halotolerant and halophilic microorganisms was studied in six commercial table salts by culture-dependent and culture-independent techniques. Three table salts were obtained from marine origins: Atlantic Ocean, Mediterranean (Ibiza Island), and Odiel marshes (supermarket marine salt). Other salts supplemented with mineral and nutritional ingredients were also used: Himalayan pink, Hawaiian black, and one with dried vegetables known as Viking salt. The results of 16S rRNA gene sequencing reveal that the salts from marine origins display a similar archaeal taxonomy, but with significant variations among genera. Archaeal taxa Halorubrum, Halobacterium, Hallobellus, Natronomonas, Haloplanus, Halonotius, Halomarina, and Haloarcula were prevalent in those three marine salts. Furthermore, the most abundant archaeal genera present in all salts were Natronomonas, Halolamina, Halonotius, Halapricum, Halobacterium, Haloarcula, and uncultured Halobacterales. Sulfitobacter sp. was the most frequent bacteria, represented almost in all salts. Other genera such as Bacillus, Enterococcus, and Flavobacterium were the most frequent taxa in the Viking, Himalayan pink, and black salts, respectively. Interestingly, the genus Salinibacter was detected only in marine-originated salts. A collection of 76 halotolerant and halophilic bacterial and haloarchaeal species was set by culturing on different media with a broad range of salinity and nutrient composition. Comparing the results of 16S rRNA gene metataxonomic and culturomics revealed that culturable bacteria Acinetobacter, Aquibacillus, Bacillus, Brevundimonas, Fictibacillus, Gracilibacillus, Halobacillus, Micrococcus, Oceanobacillus, Salibacterium, Salinibacter, Terribacillus, Thalassobacillus, and also Archaea Haloarcula, Halobacterium, and Halorubrum were identified at least in one sample by both methods. Our results show that salts from marine origins are dominated by Archaea, whereas salts from other sources or salt supplemented with ingredients are dominated by bacteria.This research was financially supported by the Spanish Government on SETH Project (reference: RTI2018-095584-B-C41-42-43-44, co-financed by FEDER funds and Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades), the Helios project (reference: BIO2015-66960-C3-1-R), and the European CSA on biological standardization BIOROBOOST (EU grant no. 820699). LS was funded by the European project BIOROBOOST. AL-P was funded by Doctorado Industrial fellowship from the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (reference: DI-17-09613).Peer reviewe

Sagittula salina sp. nov., isolated from marine waste

A novel Gram-stain-negative, non-motile, halophilic bacterium designated strain M10.9XT was isolated from the inner sediment of an aluminium can collected from the Mediterranean Sea (València, Spain). Cells of strain M10.9XT were rod-shaped and occasionally formed aggregates. The strain was oxidase-negative and catalase-positive, and showed a slightly psychrophilic, neutrophilic and slightly halophilic metabolism. The phylogenetic analyses revealed that strain M10.9XT was closely related to Sagittula stellata E-37T and Sagittula marina F028-2T. The genomic G+C content of strain M10.9XT was 65.2 mol%. The average nucleotide identity and digital DNA–DNA hybridization values were 76.6 and 20.9 %, respectively, confirming its adscription to a new species within the genus Sagittula . The major cellular fatty acids were C18 : 1  ω7c/C18 : 1  ω6c and C16 : 0. The polar lipids consisted of phosphatidylglycerol, phosphatidylethanolamine, an unidentified aminolipid, an unidentified glycolipid, an unidentified phospholipid and an unidentified lipid. According to the resuts of a polyphasic study, strain M10.9XT represents a novel species of the genus Sagittula for which the name Sagittula salina sp. nov. (type strain M10.9XT=DSM 112301T=CECT 30307T) is proposed.This manuscript was financially supported by the EU funded project Micro4Biogas (FNR-12-2020 (RIA), Project ID 101000470) and the Spanish Government on SETH Project (Reference: RTI2018-095584-B-C41-42-43-44 co-financed by FEDER funds and Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades). LS is funded by European project BIOROBOOST. EMM and ÀVV are recipients of a Formación del Profesorado Universitario (FPU) grant with references FPU17/04184 and FPU18/02578, respectively, from the Spanish Government (Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Spain).Peer reviewe

Maritalea mediterranea sp. nov., isolated from marine plastic residues

A novel Gram-reaction-negative, aerobic, motile, rod-shaped, grey bacterium, strain P4.10XT, was isolated from plastic debris sampled from shallow waters in the Mediterranean Sea (Valencia, Spain). P4.10XT was catalase- and oxidase-positive, and grew under mesophilic, neutrophilic and halophilic conditions. The 16S rRNA gene sequences revealed that P4.10XT was closely related to Maritalea myrionectae DSM 19524T and Maritalea mobilis E6T (98.25 and 98.03 % sequence similarity, respectively). The DNA G+C content of the genome sequence of P4.10XT was 53.66 %. The genomic indexes average nucleotide identity by blast (ANIb) and digital DNA–DNA hybridization (dDDH) confirmed its classification as representing a novel species of the genus Maritalea. The predominant fatty acids were summed feature 8 (C18 : 1ω7c/C18 : 1ω6c) and C18 : 1 ω7c 11-methyl. The results of this polyphasic study confirm that P4.10XT represents a novel species of the genus Maritalea, for which the name Maritalea mediterranea sp. nov. is proposed (type strain P4.10XT=CECT 30306T = DSM 112386T).Financial support from Spanish Government (SETH Project with reference RTI2018-095584-B-C41-42-43-44 co-financed by European Regional Development Fund - Ministry of Science and Innovation – State Research Agency; MIPLACE Project with reference PCI2019-111845-2 funded by Ministry of Science and Innovation – State Research Agency) and European Union (MICRO4BIOGAS project with reference ID101000470 funded by European Union's Horizon 2020 research and innovation programme) is acknowledged. E.M.M. and À.V.V. are recipients of a University Faculty Training Programme (FPU) grant with references FPU17/04184 and FPU18/02578 respectively, from the Spanish Government (Ministry of Science, Innovation and Universities).Peer reviewe

A laboratory ice machine as a cold oligotrophic artificial microbial niche for biodiscovery

Microorganisms are ubiquitously distributed in nature and usually appear as biofilms attached to a variety of surfaces. Here, we report the development of a thick biofilm in the drain pipe of several standard laboratory ice machines, and we describe and characterise, through culture-dependent and -independent techniques, the composition of this oligotrophic microbial community. By using culturomics, 25 different microbial strains were isolated and taxonomically identified. The 16S rRNA high-throughput sequencing analysis revealed that Bacteroidota and Proteobacteria were the most abundant bacterial phyla in the sample, followed by Acidobacteriota and Planctomycetota, while ITS high-throughput sequencing uncovered the fungal community was clearly dominated by the presence of a yet-unidentified genus from the Didymellaceae family. Alpha and beta diversity comparisons of the ice machine microbial community against that of other similar cold oligotrophic and/or artificial environments revealed a low similarity between samples, highlighting the ice machine could be considered a cold and oligotrophic niche with a unique selective pressure for colonisation of particular microorganisms. The recovery and analysis of high-quality metagenome-assembled genomes (MAGs) yielded a strikingly high rate of new species. The functional profiling of the metagenome sequences uncovered the presence of proteins involved in extracellular polymeric substance (EPS) and fimbriae biosynthesis and also allowed us to detect the key proteins involved in the cold adaptation mechanisms and oligotrophic metabolic pathways. The metabolic functions in the recovered MAGs confirmed that all MAGs have the genes involved in psychrophilic protein biosynthesis. In addition, the highest number of genes for EPS biosynthesis was presented in MAGs associated with the genus Sphingomonas, which was also recovered by culture-based method. Further, the MAGs with the highest potential gene number for oligotrophic protein production were closely affiliated with the genera Chryseoglobus and Mycobacterium. Our results reveal the surprising potential of a cold oligotrophic microecosystem within a machine as a source of new microbial taxa and provide the scientific community with clues about which microorganisms are able to colonise this ecological niche and what physiological mechanisms they develop. These results pave the way to understand how and why certain microorganisms can colonise similar anthropogenic environments.This research was financially supported by the Spanish Government on SETH Project (reference: RTI2018-095584-B-C41-42-43-44, co-financed by FEDER funds and Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades), the Helios project (reference: BIO2015-66960-C3-1-R), the European CSA on biological standardization BIOROBOOST (EU grant no. 820699), the MIPLACE project (ref: PCI2019-111845-2, Programación Conjunta Internacional 2019, AEI) and MICRO4BIOGAS project with reference ID101000470 funded by European Union's Horizon 2020 research and innovation program. AL-P was funded by Doctorado Industrial fellowship from the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (reference: DI-17-09613).Peer reviewe

Belnapia mucosa sp. nov. and Belnapia arida sp. nov., isolated from desert biocrust

Two novel Gram-staining-negative, aerobic, cocci-shaped, non-motile, non-spore forming, pink-pigmented bacteria designated strains T6T and T18T, were isolated from a biocrust (biological soil crust) sample from the vicinity of the Tabernas Desert (Spain). Both strains were catalase-positive and oxidase-negative, and grew under mesophilic, neutrophilic and non-halophilic conditions. According to the 16S rRNA gene sequences, strains T6T and T18T showed similarities with Belnapia rosea CGMCC 1.10758T and Belnapia moabensis CP2CT (98.11 and 98.55% gene sequence similarity, respectively). The DNA G+C content was 69.80 and 68.96% for strains T6T and T18T, respectively; the average nucleotide identity by blast (ANIb) and digital DNA–DNA hybridization (dDDH) values confirmed their adscription to two novel species within the genus Belnapia. The predominant fatty acids were summed feature 8 (C18 : 1ω7c/C18 : 1ω6c), C16 : 0, C18 : 1 2-OH and summed feature 3 (C16 : 1ω7c/C16 : 1ω6c). According to he results of the polyphasic study, strains T6T and T18T represent two novel species in the genus Belnapia (which currently includes only three species), for which names Belnapia mucosa sp. nov. (type strain T6T = CECT 30228T=DSM 112073T) and Belnapia arida sp. nov. (type strain T18T=CECT 30229T=DSM 112074T) are proposed, respectively.Financial support from Spanish Government (Grant SETH with reference RTI2018-095584-B-C41-42-43-44 co-financed by FEDER funds and Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades) is acknowledged. E.M.M. and À.V.V. are recipients of a Formación del Profesorado Universitario (FPU) grant with references FPU17/04184 and FPU18/02578, respectively, from the Spanish Government (Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Spain).Peer reviewe