Fungal Communities in Sediments Along a Depth Gradient in the Eastern Tropical Pacific

Deep waters represent the largest biome on Earth and the largest ecosystem of Costa Rica. Fungi play a fundamental role in global biogeochemical cycling in marine sediments, yet, they remain little explored. We studied fungal diversity and community composition in several marine sediments from 16 locations sampled along a bathymetric gradient (from a depth of 380 to 3,474 m) in two transects of about 1,500 km length in the Eastern Tropical Pacific (ETP) of Costa Rica. Sequence analysis of the V7-V8 region of the 18S rRNA gene obtained from sediment cores revealed the presence of 787 fungal amplicon sequence variants (ASVs). On average, we detected a richness of 75 fungal ASVs per sample. Ascomycota represented the most abundant phylum with Saccharomycetes constituting the dominant class. Three ASVs accounted for ca. 63% of all fungal sequences: the yeast Metschnikowia (49.4%), Rhizophydium (6.9%), and Cladosporium (6.7%). We distinguished a cluster composed mainly by yeasts, and a second cluster by filamentous fungi, but we were unable to detect a strong effect of depth and the overlying water temperature, salinity, dissolved oxygen (DO), and pH on the composition of fungal communities. We highlight the need to understand further the ecological role of fungi in deep-sea ecosystems.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigación en Ciencias del Mar y Limnología (CIMAR)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Aportes para una sociedad del conocimiento y la innovación

La celebración del segundo centenario de independencia del país debería estar directamente asociada con el cumplimiento de grandes metas nacionales, una de ellas convertirse en una sociedad del conocimiento y la innovación, que garantice, entre otras cosas, trabajos sofisticados, dignos y bien remunerados así como la certeza en los ciudadanos de tener una vida equilibrada y próspera. Para el 2021 Costa Rica debería proponerse duplicar su ingreso per cápita considerando evidentemente una mejor distribución del mismo. Para lograrlo, necesariamente deberá integrar el conocimiento a la base productiva del país, fortaleciendo el desarrollo tecnológico, promoviendo la innovación empresarial, vinculando los centros de investigación con las empresas y apoyando la cultura del emprendimiento. Es fundamental que se considere el conocimiento y la innovación como asuntos altamente estratégicos y se utilicen los diversos instrumentos de política pública, fortalecidos por un liderazgo inspirado e inspirador, para orientar y articular la acción de la academia, el sector privado, el gobierno y la sociedad civil en estos temas. Para mantener al país competitivo en las condiciones globales actuales, es claro que los esfuerzos hechos en el pasado en materia de innovación y formación profesional ya no son suficientes. Por esto, se deberán crear las condiciones para que la inversión en actividades de investigación y desarrollo alcance más de un 1% del Producto Interno Bruto y donde el sector privado aporte al menos el 50% de la inversión total. Se deberán mejorar los incentivos directos e indirectos, las facilidades de acceso al crédito y la disminución de tramitología entre otras. Asimismo se deberá invertir decididamente en el mejoramiento de las capacidades de los costarricenses y en la formación de más y mejores profesionales que permitan contar con suficientes destrezas para adquirir, procesar, generar y transmitir conocimientos así como para transformarlos en productos de alto valor agregado útiles para la sociedad. Se deberán fortalecer los programas de educación técnica, duplicar el porcentaje de jóvenes matriculados en carreras científicas y tecnológicas incluyendo los posgrados y duplicar el número de investigadores. En fin, éstos y otros aportes para alcanzar una sociedad del conocimiento y la innovación son recogidos y profundizados en los diferentes ensayos que componen este libro. Según el viejo proverbio indio, hay dos cosas que crecen si se comparten: una es el amor y la otra es el conocimiento. En esta obra se comparten los aportes como debe compartirse el conocimiento. Solamente espero que el convencimiento de la importancia de esto no llegue demasiado tarde.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Educación, conocimiento e innovación para el bienestar

La educación, el conocimiento y la innovación, lejos de constituir un finen sí mismos, son una base fundamental para el desarrollo, la competitividad y la prosperidad. Sin embargo, estos objetivos se quedarían cortos si no se mira más allá, si no se traducen en la concreción del objetivo supremo: alcanzar el bienestar de todas las personas. En este libro se presentan una serie de reflexiones sobre estos temas, abarcándolos tanto desde una perspectiva general, relacionada con las políticas públicas del sector ciencia, tecnología e innovación, así como considerando el tratamiento de asuntos más íntimos, donde se incita a cuestionar las convicciones propias en temas como bienestar, percepción de éxito y soberanía del tiempo, entre otros temas. Las reflexiones están ambientadas en el contexto de Costa Rica, sin embargo, son igualmente aplicables a cualquier país con condiciones similares. Los 55 textos cortos fueron escritos desde la vivencia como extranjero, y una vez de regreso en casa, entre 2014 y 2020. Sin embargo, los análisis, reflexiones y propuestas están planteados para que perduren en el tiempo.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Inversión en ciencia, tecnología e innovación: proyectando a Costa Rica

La inversión en ciencia, tecnología e innovación tiene un carácter estratégico para el desarrollo y la competitividad de los países, sin embargo, esta todavía no es reconocida al nivel de la inversión en salud, seguridad, educación o infraestructura, reflejándose en los limitados presupuestos dedicados a investigación y desarrollo como porcentaje del PIB. Esta es una situación común en la mayoría de países de Latinoamérica, donde Costa Rica no es la excepción. Este libro recoge una serie de reflexiones y propuestas sobre lo que debería hacer un país para convertirse en una economía basada en el conocimiento, donde se justifica desde diferentes ópticas una mayor inversión para el sector. Se incluyen aportes de autores expertos provenientes del sector privado, la academia y el gobierno, que valoran la situación actual, exponen algunas de las aspiraciones que se deberían alcanzar y las propuestas de los aspectos a considerar para lograrlo. Aunque este trabajo se basa en la realidad y perspectivas de Costa Rica, los elementos planteados son igualmente válidos y útiles para otros países que experimentan condiciones similares.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto Clodomiro Picado (ICP

Resistance to disinfectants and their relationship with antibiotic resistance

Objetivo: sistematizar los principales mecanismos de acción de los desinfectantes y describir mecanismos de resistencia comunes entre biocidas y antibióticos. Métodos: se realizó una revisión bibliográfica de artículos científicos entre 2000 y julio de 2019, sobre la relación entre la resistencia a biocidas y a los antibióticos, utilizando como palabras clave “antibiotic”, “biocide”, “resistance” y “bacteria”, en las bases de datos PubMed y Google Scholar. Conclusiones: existe numerosa evidencia científica que indica la relación entre bacterias resistentes a los desinfectantes y la adquisición de resistencia a los antibióticos, lo que implica un replanteamiento del uso de esas sustancias en diferentes contextos clínicos, con el fin de minimizar el impacto que puedan tener en la selección de microorganismos multirresistentes a los antibióticos.Aim: to summarize the main mechanisms of action of disinfectants and to describe some common resistance mechanisms shared between biocides and antibiotics. Methods: a bibliographic review of scientific articles was carried out between 2000 and July 2019 on the relationship between resistance to biocides and antibiotics, using as keywords “antibiotic”, “biocide”, “resistance” and “bacteria” in the data bases of PubMed and Google Scholar. Conclusions: numerous scientific studies indicate a relationship between disinfectant-resistant bacteria and the acquisition of antibiotic resistance. It is necessary to analyze the use of these substances in the clinical context in order to minimize the impact that they may have on the selection of antibiotic-resistant microorganisms.Universidad de Costa Rica/[]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto de Investigaciones en Salud (INISA)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Mechanisms of low susceptibility to the disinfectant benzalkonium chloride in a multidrug-resistant environmental isolate of Aeromonas hydrophila

Excessive discharge of quaternary ammonium disinfectants such as benzalkonium chloride (BAC) into aquatic systems can trigger several physiological responses in environmental microorganisms. In this study, we isolated a less-susceptible strain of Aeromonas hydrophila to BAC, designated as INISA09, from a wastewater treatment plant in Costa Rica. We characterized its phenotypic response upon exposure to three different concentrations of BAC and characterized mechanisms related to its resistance using genomic and proteomic approaches. The genome of the strain, mapped against 52 different sequenced A. hydrophila strains, consists of approximately 4.6 Mb with 4,273 genes. We found a massive genome rearrangement and thousands of missense mutations compared to the reference strain A. hydrophila ATCC 7966. We identified 15,762 missense mutations mainly associated with transport, antimicrobial resistance, and outer membrane proteins. In addition, a quantitative proteomic analysis revealed a significant upregulation of several efflux pumps and the downregulation of porins when the strain was exposed to three BAC concentrations. Other genes related to membrane fatty acid metabolism and redox metabolic reactions also showed an altered expression. Our findings indicate that the response of A. hydrophila INISA09 to BAC primarily occurs at the envelop level, which is the primary target of BAC. Our study elucidates the mechanisms of antimicrobial susceptibility in aquatic environments against a widely used disinfectant and will help better understand how bacteria can adapt to biocide pollution. To our knowledge, this is the first study addressing the resistance to BAC in an environmental A. hydrophila isolate. We propose that this bacterial species could also serve as a new model to study antimicrobial pollution in aquatic environments

Relaciones hídricas en árboles del bosque tropical seco: el caso de Enterolobium cyclocarpum

Las relaciones hídricas en árboles de Enterolobium cyclocarpum del Parque Nacional Santa Rosa, Costa Rica, se estudiaron en diferentes momentos del curso diurno y a lo largo de dos ciclos fenológicos. La característica más sobresaliente de esta especie fue su capacidad de brotar su follaje durante la época de sequía y en condiciones de alta demanda evaporativa. Los resultados mostraron una disminución del potencial hídrico de tallos y raíces gruesas durante la brotación temprana del follaje, de -0,3 MPa a -0,55MPa, evidenciando la contribución de las reservas internas de agua para sustentar este proceso. Se determinó que las hojas jóvenes son las principales responsables de evitar la pérdida de agua y de mantener el balance hídrico durante la estación seca, a juzgar por las conductividades estomáticas bajas y la estabilidad de su potencial hídrico (gs de 50 mmol m-2 s-1; ΨH de -0,75 MPa). El flujo total diario de savia presentó una amplia variación estacional, con transpiraciones diarias de 300 litros durante los meses más lluviosos. Cambios simultáneos en la velocidad del flujo de savia en raíces, tallo y ramas luego de cambios en la radiación indican el alto grado acople entre órganos y la rápida capacidad de respuesta a estímulos ambientales. Este trabajo plantea la importancia de contar con estudios ecofisiológicos que permitan entender mejor los procesos que ocurren en los sistemas forestales.The water relations of Enterolobium cyclocarpum trees of the Santa Rosa National Park, Costa Rica, were studied during different moments of the daily courses and along different periods of the year. The most outstanding feature of this species was its capacity to flush the leaves during the dry season and under conditions of high evaporative demand. The results showed decreased water potentials in stems and coarse roots during early flushing, from -0.3 MPa to -0.55MPa, evidencing the contribution of stem and root water stores in supporting shoot expansion. It was determined that newly flushed leaves constitute a major factor to restrict water loss and to maintain the water balance during the dry season, as observed in the measurements of the stomatal conductance and the leaf water potential (gs de 50 mmol m-2 s-1; ψH de -0.75 MPa). Total daily sap flow showed substantial variations during the year, with daily transpirations of 300 liters during the rainiest months. Simultaneous changes in branch, stem and coarse root sap flow in response to sudden changes in solar radiation indicated that different tree organs were tightly coupled and were highly responsive to environmental changes. This study shows the importance of implementing ecophysiological studies for the best understanding of the processes that occur in forestry systems.The Andrew W. Mellon Foundation/[]//Estados UnidosUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de BiologíaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Agroalimentarias::Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno (EEAFBM

Evaluation of three chroroplastic markers for barcoding and for phylogenetic reconstruction purposes in native plants of Costa Rica

DNA barcoding has been proposed as a practical and standardized tool for species identification. However, the determination of the appropriate marker DNA regions is still a major challenge. In this study, we extracted DNA from 27 plant species belonging to 27 different families native of Costa Rica, amplified and sequenced the plastid genes matK and rpoC1 and the intergenic spacer trnH-­psbA. Bioinformatic analyses were performed with the aim of determining the utility of these markers as possible barcodes to discriminate among species and for phylogenetic reconstruction. From the markers selected, the trnH-­psbA spacer was the most variable in terms of genetic distance and the most promising region for barcoding. However, it presented a limited use for constructing phylogenies due to the complexity of its alignment. The locus matK was less variable but was also useful for species discrimination and for phylogenetic tree generation. The rpoC1 region was highly conserved and suitable for phylogenetic studies, but presented a limited utility as a barcode. The marker combination matK and rpoC1 provided the best resolution for establishing valid phylogenetic relationships among the analyzed plant families. In conclusion, more than one marker should be used for plant barcoding purposes, to provide complementary and variable information for the interespecific species discrimination.Se ha propuesto el empleo de un código de barras de ADN como una herramienta práctica y estandarizada para la identificación de especies. Sin embargo, la determinación de los marcadores moleculares apropiados se constituye en todo un reto. En este estudio se ha extraído el ADN de 27 especies de plantas que pertenecen a 27 familias distintas, nativas de Costa Rica, de las cuales se amplificaron y secuenciaron los marcadores matK y rpoC1 del genoma del plastidio y el espaciador intergénico trnH-­psbA. Se realizaron análisis bioinformáticos con el propósito de determinar la utilidad de estos marcadores como posibles códigos de barra para discriminar entre especies y en la reconstrucción filogenética. De los marcadores seleccionados, el espaciador trnH-­psbA fue el más variable en términos de distancia genética y la región más prometedora como código de barras. Sin embargo, presenta limitaciones en la construcción de filogenias debido a la complejidad del alineamiento. El locus matK fue menos variable, pero más útil en la discriminación de especies y en la generación de árboles filogenéticos. La región rpoC1 fue altamente conservada y útil para estudios filogenéticos, pero de utilidad limitada para ser empleada como código de barras. La combinación de los marcadores matK y rpoC1 provee la mejor resolución para establecer relaciones filogenéticas dentro de las familias de plantas analizadas. En conclusión, se requiere más de un marcador molecular para aplicaciones de código de barras y para proveer información complementaria variable para la discriminación de especies inter-específicas.National Institutes of Health /[U01 TW007404­01 ICB]/NIH/Estados Unido

Mechanisms of low susceptibility to the disinfectant benzalkonium chloride in a multidrug-resistant environmental isolate of Aeromonas hydrophila

Excessive discharge of quaternary ammonium disinfectants such as benzalkonium chloride (BAC) into aquatic systems can trigger several physiological responses in environmental microorganisms. In this study, we isolated a less-susceptible strain of Aeromonas hydrophila to BAC, designated as INISA09, from a wastewater treatment plant in Costa Rica. We characterized its phenotypic response upon exposure to three different concentrations of BAC and characterized mechanisms related to its resistance using genomic and proteomic approaches. The genome of the strain, mapped against 52 different sequenced A. hydrophila strains, consists of approximately 4.6 Mb with 4,273 genes. We found a massive genome rearrangement and thousands of missense mutations compared to the reference strain A. hydrophila ATCC 7966. We identified 15,762 missense mutations mainly associated with transport, antimicrobial resistance, and outer membrane proteins. In addition, a quantitative proteomic analysis revealed a significant upregulation of several efflux pumps and the downregulation of porins when the strain was exposed to three BAC concentrations. Other genes related to membrane fatty acid metabolism and redox metabolic reactions also showed an altered expression. Our findings indicate that the response of A. hydrophila INISA09 to BAC primarily occurs at the envelop level, which is the primary target of BAC. Our study elucidates the mechanisms of antimicrobial susceptibility in aquatic environments against a widely used disinfectant and will help better understand how bacteria can adapt to biocide pollution. To our knowledge, this is the first study addressing the resistance to BAC in an environmental A. hydrophila isolate. We propose that this bacterial species could also serve as a new model to study antimicrobial pollution in aquatic environments

Oxic and Anoxic Organic Polymer Degradation Potential of Endophytic Fungi From the Marine Macroalga, Ecklonia radiata

Cellulose and chitin are the most abundant polymeric, organic carbon source globally. Thus, microbes degrading these polymers significantly influence global carbon cycling and greenhouse gas production. Fungi are recognized as important for cellulose decomposition in terrestrial environments, but are far less studied in marine environments, where bacterial organic matter degradation pathways tend to receive more attention. In this study, we investigated the potential of fungi to degrade kelp detritus, which is a major source of cellulose in marine systems. Given that kelp detritus can be transported considerable distances in the marine environment, we were specifically interested in the capability of endophytic fungi, which are transported with detritus, to ultimately contribute to kelp detritus degradation. We isolated 10 species and two strains of endophytic fungi from the kelp Ecklonia radiata. We then used a dye decolorization assay to assess their ability to degrade organic polymers (lignin, cellulose, and hemicellulose) under both oxic and anoxic conditions and compared their degradation ability with common terrestrial fungi. Under oxic conditions, there was evidence that Ascomycota isolates produced cellulose-degrading extracellular enzymes (associated with manganese peroxidase and sulfur-containing lignin peroxidase), while Mucoromycota isolates appeared to produce both lignin and cellulose-degrading extracellular enzymes, and all Basidiomycota isolates produced lignin-degrading enzymes (associated with laccase and lignin peroxidase). Under anoxic conditions, only three kelp endophytes degraded cellulose. We concluded that kelp fungal endophytes can contribute to cellulose degradation in both oxic and anoxic environments. Thus, endophytic kelp fungi may play a significant role in marine carbon cycling via polymeric organic matter degradation.German Research Foundation/[GR1540/30-1]/DFG/AlemaniaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí