Wierzchos Jacek

Investigación

Jacek Wierzchos es Doctor en Ciencias Químicas por la Academia de Ciencias Polaca (1990) y Científico Titular del CSIC en el Museo Nacional de Ciencias Naturales. Sus principales áreas de investigación están englobadas en: geomicrobiología, ecología de los microorganismos en ambientes extremos, biodeterioro de monumentos históricos, microscopía electrónica, fotónica y sistemas de microanálisis y micropaleontología. Sus líneas de investigación se centran en la ecología microbiana y geomicrobiología de los microorganismos litobiónticos en ambientes áridos e hiperáridos y en particular en:

►Caracterización de los procesos de desertificación en relación con Cambio Climático en contexto de la historia de la Tierra y su vida microscópica. Los desiertos hiperáridos son perfectos ambientes para estudio de los procesos de extinción de la vida. La supervivencia de los microorganismos litobiónticos en estos ambientes depende en su totalidad de un sutil equilibrio. Por lo tanto un ligero cambio desfavorable en este equilibrio trae como consecuencia la extinción de la vida y formación de los biomarcadores - excelentes testigos de los cambios climáticos en el pasado y en presente.

►Determinación de límites de vida microbiana litobióntica en ambientes de extrema híper-aridez e identificación de la presencia de biominerales, biomoléculas y microfósiles de microorganismos - testigos de vida extinguida. Se ha sugerido que los ecosistemas litobiónticos lo los Valles Secos de Antártida y desierto de Atacama pueden servir como análogos terrestres de posible vida fuera de nuestro Planeta y un buen modelo de los últimos estadios de la vida en la historia de Marte. Estudio de huellas de vida extinguida tiene importantes connotaciones en ámbitos de geomicrobiología y astrobiología.

►Estudio de biorreceptividad de sustratos líticos en ambientes extremos. Hemos demostrado que los sustratos líticos en los desiertos hiperáridos son los últimos colonizados refugios de la vida en estos ambientes. Por lo tanto es imprescindible describir una serie de propiedades físico-químico-mineralógicas que puede determinar la potencial biorreceptividad de los sustratos líticos.

►Promover conocimiento sobre estrategias de adaptación utilizadas por las comunidades microbianas litobiónticas e identificar y comprender los factores abióticos que controlan la colonización litobióntica en un rango de sustratos y regímenes climáticos en desierto de Atacama. Postulamos que la resistencia de estas comunidades a las condiciones climáticas hostiles depende en gran parte de su habilidad para evitar la exposición a múltiples factores adversos así como a su habilidad para adaptarse a dichos factores.

►Detección de biomoléculas con las posibles aplicaciones biotecnológicas. Los microorganismos de ambientes extremos han desarrollado diferentes estrategias fisiológicas de supervivencia basadas también en la producción de diferentes metabolitos secundarios. Estas moléculas pueden revelar propiedades bioactivas con potenciales aplicaciones farmacológicas y biotecnológicas.

 J. Wierzchos ha sido Investigador Principal de proyectos de investigación dentro del Programa Nacional I+D+i desde el año 2000. Como resultado de su actividad investigadora cabe señalar algunos logros científicos obtenidos fruto de los proyectos de investigación:

● La puesta a punto de una estrategia de investigación vanguardista con aplicación de Microscopía Electrónica de Barrido en modo de electrones retrodispersados para visualización in situ microbiota litobióntica (Wierzchos & Ascaso, 1994).

● J.W. ha sido miembro del equipo que ha proporcionado el diagnóstico y parte de la metodología de la restauración del complejo histórico de El Monasterio de los Jerónimos (Lisboa) que se llevó al cabo en 2000 (Ascaso et al., 2002).

● J.W. ha sido, juntamente con Prof. C. Ascaso, invitado por parte de la NASA para el estudio del meteorito de Marte ALH84001 (Friedmann et al., 2001). Ambos investigadores han sido responsables de los estudios microscópicos y microanalíticos de esta excepcional roca extraterrestre.

● J.W. ha investigado fósiles microbianos en las rocas de Antártida (p.e. Wierzchos & Ascaso, 2002; Wierzchos et al., 2005). Gracias a estos descubrimientos se ha establecido un nuevo criterio de biogenecidad de los fósiles microbianos.

● J.W. ha sido miembro del equipo internacional que ha realizado un proyecto Biopan (ESA) que consistía en el estudio de la supervivencia de microorganismos en el espacio cósmico (Sancho et al., 2007; de la Torre et al., 2010).

● J.W. en 2005 durante la expedición científica organizada por Ames NASA al desierto de Atacama, ha descubierto un nuevo y desconocido hasta el momento ecosistema microbiano endolítico presente dentro de las rocas de halita (Wierzchos et al., 2006). Posteriormente J.W. ha descubierto en la zona hiperárida de este desierto la presencia de colonización microbiana en rocas evaporíticas (yeso) (Wierzchos et al., 2011), carbonaceas (DiRuggiero et el. 2012) y en rocas volcánicas (Wierzchos et al. 2013). Estos hallazgos han abierto nuevas e importantes líneas de investigación.

■ Actualmente Jacek Wierzchos (IP) está realizando un proyecto de Plan Nacional PGC2018-094076-B-I00 titulado: Ecología microbiana de comunidades endolíticas de ambientes poliextremos: mecanismos de resistencia y metabolitos secundarios.

Jacek Wierzchos is a research scientist at the National Museum of Natural History (Spanish National Research Council - CSIC) and earned a Ph.D. in Chemical Sciences at the Polish Academy of Sciences in 1990. His main research areas include geomicrobiology, ecology of microorganisms in extreme environments, biodeterioration of historical monuments, electron and photon microscopy, and microanalysis and micropaleontology. His research lines are focused on microbial ecology and geomicrobiology of lithobiontic microorganisms in arid and hyperarid environments, specifically:

►Characterization of desertification processes in relation to climate change in the context of Earth history and its microscopic life. Hyperarid deserts are perfect environments for the study of life extinction processes. The survival of lithobiontic microorganisms in these environments depends completely on a subtle balance. Therefore, a slight unfavorable change can lead to life extinction and the formation of biomarkers, which are excellent witnesses of both past and present climate changes.

►Determination of the limits of lithobiontic microbial life in hyperarid environments and identification of the of biominerals, biomolecules and microorganisms microfossils - witnesses of extinct life. Lithobiontic ecosystems in the Dry Valleys in Antarctica and the Atacama Desert have been suggested as possible terrestrial analogs for life beyond our planet, as well as a good model of the possible last life stages in Mars history. A study of the biosignatures of extinct life bears great importance in some fields of geomicrobiology and astrobiology.

►Study of bioreceptivity of lithic substrates in extreme environments. Lithic substrates in hyperarid deserts have been proven the last colonized life shelters in these environments. Therefore, describing the physical, chemical and mineral properties that determine the potential bioreceptivity of lithic substrates becomes essential.

►Promoting knowledge on the adaptation strategies used by lithobiontic microbial communities and identifying and getting to understand the abiotic factors controlling lithobiontic colonization within a range of substrates and climate regimes at the Atacama Desert. We suggest that these communities' resistance to hostile climate conditions depends to a large extent on their ability to avoid exposure to multiple adverse factors, as well as on their ability to adapt to these factors.

►Detection of biomolecules with possible biotechnological applicability. Microorganisms in extreme environments have developed different physiological strategies for survival also based on the production of some secondary metabolites. These molecules can show bioactive properties with potential pharmacological and biotechnological applicability.

J. Wierzchos has been the main researcher in projects within the Spanish National RDI Program since 2000. As a result of his research activity, some scientific achievements reached through these research projects are highlighted:
● Developing a revolutionary research technique through the application of scanning electron microscopy in the backscattered electrons mode for in-situ visualization of lithobiontic microbiota (Wierzchos & Ascaso, 1994).

● J.W. has been a member of the team that provided the diagnosis and part of the methodology for the restoration of the historical complex Mosteiro dos Jerónimos in Lisbon, completed in 2000 (Ascaso et al., 2002).
● J.W., together with Professor C. Ascaso, has been invited by NASA for the study of Mars meteorite ALH84001 (Friedmann et al., 2001). Both researchers have been responsible for microscopic and microanalytical studies of this exceptional extraterrestrial rock.

● J.W. has studied microbial fossils in Antarctic rocks (e.g. Wierzchos & Ascaso, 2002; Wierzchos et al., 2005). These findings led him to set a new criterion of biogenecity for microbial fossils.
● J.W. has been a member of the international team that completed a Biopan project (ESA) consisting of the study of microorganism survival in cosmic space (Sancho et al., 2007; de la Torre et al., 2010).
● J.W. discovered a new and previously-unknown microbial endolithic ecosystem in halite rocks during the scientific expedition organized by Ames NASA in 2005 (Wierzchos et al., 2006). Subsequently, J.W. has discovered the presence of microbial colonization in evaporite rocks (gypsum) in the hyperarid region of this desert (Wierzchos et al., 2011), as well as in carbonate rocks (DiRuggiero et al. 2012) and volcanic rocks (Wierzchos et al. 2013). These findings have opened new important research lines.

■ Jacek Wierzchos (IP) is actually realizing a Grant PGC2018-094076-B-I00 by MCIU/AEI/FEDER, (UE) titled: Microbial ecology of the endolithic communities of polyextreme environments: resistance mechanisms and secondary metabolites with biotechnological applications.