Bacterias marinas de Cuba
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Actividades desarrolladas en la colección de bacterias marinas. En la Colección de Bacterias Marinas se conservan aislamientos procedentes de diferentes regiones del archipiélago cubano. Aquí se desarrollan actividades de investigación y servicios, entre las primeras se encuentran los estudios para la conservación de las cepas a mediano y largo plazo, la determinación taxonómica de sus componentes, la evaluación de bioactividades con aplicación en la industria médico-farmacéutica y en el saneamiento ambiental y la actualización de la base de datos asociada. Entre las actividades de servicios se encuentran el mantenimiento y caracterización de las cepas, así como el suministro a los usuarios.
Sumario
Características
Las colecciones de cultivos microbianos son consideradas como centros de recursos biológicos (bancos de germoplasma) y constituyen fuentes para las investigaciones biotecnológicas y el desarrollo. Entre sus funciones principales se encuentran el depósito, la conservación y distribución de cultivos que se-rán empleados con fines docentes, industriales o investigativos.
La adecuación de las buenas prácticas de laboratorio a las condiciones de trabajo propias de cada colección microbiana permitirá la manten-ción de la pureza, viabilidad y estabilidad genética de los cultivos que custodian(10)
La Colección de Bacterias Marinas (CBM) forma parte del Departamento de Microbiología Aplicada del Centro de Bioproductos Marinos (CEBIMAR), Agencia de Medio Ambiente, CITMA, fue consti-tuida desde 1989 y se encuentra conformada por casi 400 cultivos de bacterias heterótrofas aislados a partir de diferentes estratos en zonas costeras y oceánicas pertenecientes al archipiélago cubano.
Conservación de las cepas
Teniendo en cuenta el comportamiento promedio del recobrado de las ce-pas estudiadas, los mejores métodos fueron la mantención en agar nutriente cubierto con aceite mineral (mediano plazo) y la liofilización (largo plazo), debido a que en ambos casos fueron recuperadas todas las cepas estudiadas con concentraciones aceptables y a que se mantuvieron las propiedades biológicas de las mismas.
En nuestra colección la mayoría de las cepas se encuentran conservadas en cuñas de agar cubiertas por aceite mineral, paulatinamente, de acuerdo a las potencialidades que presentan y a las posibilidades ma-teriales, son liofilizadas, con lo que se incrementa el banco maestro que se mantiene en refrigeración y cuya calidad es chequeada anualmente. De éste modo logramos la conservación a mediano y largo plazo de las cepas tal y como se orienta en la Guía para el establecimiento y funcionamiento de las colecciones microbianas (3).
Clasificación taxonómica
La determinación taxonómica de los cultivos integrantes de la colección se realizó a través de varios métodos (microscopía, pruebas bioquímicas convencionales y sistema API 20 NE), encontrándose que el 55% de los cultivos en custodia no cuenta con taxonomía definida, mientras que el 45 % sí, entre los que el 29% fue clasificado hasta el nivel de género y el 16 % hasta el nivel de especie.
De acuerdo a lo anteriormente planteado, en nuestra colección se encuentran representados los siguien-tes géneros: Aeromonas, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Burkholderia, Chryseomonas, Coryne-bacterium, Halorubrum, Lactobacillus, Micrococcus, Pseudomonas, Proteus, Stenotrophomonas yVi-brio, mientras que entre las especies se encuentran: Alcaligenes aquamarinus, Bacillus brevis, Chry-seomonas luteola,Micrococcus luteus, Pseudomonas aeruginosa, Stenotrophomonas maltophilia y Vibrio splendidus, todas provenientes de las aguas territoriales cubanas.
Bioactividades
La CBM es una colección de interés biotecnológico, debido a las potencialidades y aplicación de las cepas que custodia, por lo que la determinación de bioactividades en éstas es una práctica común en nuestro laboratorio.
Actividad antimicrobiana: La importancia de esta bioactividad radica en la resistencia que han des-arrollado algunos microorganismos al empleo de los antibióticos comerciales. Cuando los cultivos fue-ron enfrentados a las cepas indicadoras establecidas (patógenos humanos), se encontró que el 44 % de las cepas en la colección presentó dicha potencialidad.
Lo mismo ocurrió respecto a bacterias patóge-nas de peces y a los hongos fitopatógenos. Los resultados muestran que la CBM es una fuente de culti-vos con dicha capacidad (8).
Actividad proteolítica: El empleo de las enzimas proteolíticas de origen animal fue sustituido a causa de su inestabilidad por las de origen microbiano, éstos proliferan en medios con bajo costo y excretan una gran diversidad de enzimas capaces de catalizar una o diversas reacciones, lo que posibilita la elección de las condiciones para su producción. Entre ellos se encuentran los actinomicetos de origen marino como fuente de una nueva generación de bioactivos de aplicación en la industria médico farma-céutica (4).
El enfrentamiento de las cepas al medio agar leche para la determinación de la actividad proteolítica mostró que el 35 % de las cepas en colección presentó la actividad caseinasa (proteolítica), la que encuentra aplicación en la lisis de proteínas de origen animal y vegetal, en la preparación de quesos, en la fabricación de la salsa de soya, así como en la obtención de pan y galletas hojaldradas.
Actividad hemolítica: Esta actividad constituye un método para la detección de microorganismos po-tencialmente productores de tensioactivos, ya que dichos compuestos presentan la propiedad de lisar los glóbulos rojos. De éste modo se logra una rápida detección de cepas con actividad superficial (24 h), en comparación con los tamizajes basados en vías fermentativas, que requieren de largos períodos de incubación.
En éste caso el 43 % de nuestras cepas presentó dicha actividad, sugiriéndose que luego de estudios posteriores algunos de los cultivos pudieran emplearse como indicadores adicionales para la presencia de hemólisis.
Excreción de tensioactivos: El interés por la búsqueda y obtención de tensioactivos de origen biológico se ha incrementado notablemente debido a las múltiples aplicaciones que éstos presentan para la industria como detergentes, emulgentes, humectantes e inhibidores de corrosión, entre otras (1).
A través del culti-vo en medio líquido con sustratos hidrosolubles en agitación, se determinó que el 25 % de las cepas en colección fue capaz de excretar moléculas con actividad tensioactiva. La síntesis exocelular de estos com-puestos permite conocer su actividad superficial por un método directo, rápido y sencillo como la deter-minación de las tensiones superficial e interfacial.
A pesar de que el mecanismo fisiológico para la producción de biotensioactivos a partir de sustratos hidrosolubles no ha sido totalmente esclarecido, se conoce una gran variedad de microorganismos pro-ductores en presencia de dichas fuentes, las que han sido utilizadas frecuentemente por la simplicidad del proceso fermentativo y su fácil comercialización.
Degradación de compuestos
Habitualmente los microorganismos para su nutrición emplean el carbono contenido en los carbohidra-tos, ácidos orgánicos, ácidos grasos y alcoholes monohídricos. Sin embargo, al encontrarse sometidos a presiones que comprometen la supervivencia, son capaces de activar vías para lograr los nutrientes necesarios, tal es el caso de la degradación de hidrocarburos y compuestos organoclorados en que se plantea que el mecanismo ocurre a través enzimas controladas a nivel genómico.
Tales moléculas com-plejas son degradadas por ciertas bacterias en otras más simples, que serán a su vez desdobladas por otras sucesivamente hasta su completa descomposición, con la finalidad de utilizar el carbono para su crecimiento y multiplicación (2).
Hidrocarburos: La búsqueda de productos, que faciliten la eliminación de los hidrocarburos vertidos al medio ambiente se ha intensificado en los últimos años, en particular, las aguas de consumo requie-ren especial atención por las implicaciones para la salud y otras esferas.
El enfrentamiento de nuestras cepas a un medio que contiene hidrocarburos como única fuente de carbono mostró que el 30 % de las bacterias en la colección fue capaz de degradar éstos compuestos. Tales resultados evidencian las po-tencialidades de las cepas de la colección en el desarrollo de bioproductos para el tratamiento de dife-rentes sistemas expuestos a contaminación por hidrocarburos (2).
Organoclorados: Entre los compuestos considerados como xenobióticos se incluyen: benceno, tolueno, estireno, compuestos halogenados como el pentaclorofenol y bifenilos policlorados, cuya concentración varía en las aguas de desecho, son altamente tóxicos a las diferentes formas de vida y difíciles de de-gradar (9).
El crecimiento o la ausencia de éste en el medio de cultivo suplementado nos permitió de-terminar que el 14 % de los cultivos pertenecientes a la colección fueron agresivos frente al clorofenol y/o pentaclorofenol.
Se plantea que ambos compuestos pueden ser atacados por bacterias y hongos me-diante el mecanismo explicado anteriormente (cometabolismo) ó utilizando tales compuestos como única fuente de carbono para su crecimiento con liberación de cloro, dióxido de carbono y formación de catecoles o quinonas, sin conocerse exactamente las enzimas participantes en el proceso.
Tales re-sultados nos ofrecen la posibilidad de abordar también la biorremediación de dichos contaminantes. Adicionalmente, en la etapa, se inició un tamizaje para la determinación de cuáles cepas son capaces de excretar metabolitos con efecto antiinflamatorio, con resultados alentadores.
Base de datos de la colección: La base de datos asociada a la colección facilita la interpretación del valor como recurso genético con que contamos, puesto que contiene los datos referidos a cada una de las cepas como son: la persona que realizó el aislamiento, el área geográfica de donde fue tomada, el estrato de procedencia, la designación taxonómica y las actividades biológicas, información con la que el usuario puede interactuar.
Bibliografia
1. Banat, I., Makkar, R., y Cameotra, S. Potential Commercial Applications of Microbial Surfactants. Appl. Microbiol. Biotechnol. 53: 495-508, 2000.
2. Cabranes, Y. Cinética de degradación de hidrocarburos del petróleo por Bacillus alcalophilus cepa CBM-225. Tesis de Maestría, Fac. Biología, U.H., 2005.
3. Guidelines for the Establishment and Operation of Collections of Cultures of Microorganisms. Re-vised by the WFCC Executive Board - WFCC Standards Committee, World Federation for Culture Collections - UNESCO, 2nd Edition, Copyright June 1999 ISBN 92 9109 043 3.
4. Mincer, T.J., P.R. Jensen, C.A. Kauffman and W. Fenical. Widespread and Persistent Populations of Major New Marine Actinomycete Taxon in Ocean Sediments. Applied and Environmental Mi-crobiology 68(10): 5005-5011, 2002.
5. Morales, M., E. Ortiz y L. Graña. Levantamiento de la Colección de Bacterias Marinas. Informe interno, Departamento de Microbiología Aplicada, Instituto de Oceanología, 2001.
6. Morales, M., E. Ortiz, D. Enríquez, M. Villaverde, V. Caballero, R. Núñez, A. Miranda, E. Fonse-ca, Y. Díaz, Y. Delgado, R. Pizarro, C. Martínez, E. Iglesias, C. del Puerto, M. Llanio, M. Fernán-dez, B. Cabrera, E. Amat y S. Fundora. Informe Final del Proyecto "Conservación y Evaluación de Microorganismos Marinos en Colección" presentado ante Comité de Expertos, AMA, CITMA, 2005.
7. Reglas generales de gestión y organización para procedimientos de conservación de cepas. AE-NOR- EN 1619, Diciembre, 1996.
8. Reyes,Y. Selección de cepas bacterianas productoras de antimicrobianos. Trabajo de Curso, IPQI "Mártires de Girón", 2003.
9. Rivero, A. Selección de bacterias aisladas de ecosistemas marinos con capacidad para degradar fe-noles. Trabajo de Diploma, Fac. Biología, U.H. 2005.
10. Smith, D. The OECD Biological Resource Centres Initiative: Accreditation for Culture Collec-tions. Newsletter UKFCC 32: 2-3, 2003.
Fuentes
- Morales, Margarita, Eudalys Ortiz, Mario Villaverde, Valia Caballero, Alina Miranda
- Centro de Bioproductos Marinos
