Spanish (pdf)
Article in xml format
Article references
Automatic translation
Send this article by e-mail
Cited by SciELO 
Cited by Google 
Similars in
SciELO 
Similars in Google 
Permalink
Introducción
Se han definido los microorganismos xerófilos como "organismos extremófilos que requieren una baja disponibilidad de agua" 1, el término "xerófilo" se ha aplicado principalmente en hongos y éste fue acuñado por Scott 2, para referirse a este tipo de organismos 3. De acuerdo con Gargaud 1, este tipo de microorganismos pueden llegar a sobrevivir con una actividad acuosa inferior a 0,8.
El estudio de microorganismos xerófilos en otras áreas del conocimiento ha sido limitado puesto que son pocos los estudios de su aislamiento a partir de muestras de suelo a través de métodos de cultivo convencional 4. Más recientemente el estudio de estos microorganismos se ha enfocado especialmente en hongos que crecen en alimentos preservados con altas concentraciones de sal y azúcar 4-6, debido a que muchos frutos y granos suelen ser secos y se guardan en lugares en donde las condiciones de humedad son muy bajas, y suele presentarse contaminación por este tipo de organismos.
Actualmente, ha incrementado el interés respecto al estudio de los microorganismos xerófilos y sus posibles aplicaciones debido al aumento de la superficie desértica en todo el mundo por cambio climático 7. Además, este tipo de microorganismos ha atraído la atención de los astrobiólogos y expertos en exploración espacial debido a que continuamente, suelen ser encontrados en ambientes hipersalinos y podrían llegar a usar peróxido de hidrogeno (H2O2) como solvente 8, lo cual sugiere que podrían tolerar condiciones similares a las que se presentan en Marte y otros cuerpos del sistema solar 9.
Las principales publicaciones relacionadas con xerófilos se han dado principalmente en estudios realizados en el desierto de Atacama en Chile 10-13, pues, posee varias particularidades que llaman la atención de los investigadores como su antigüedad (150 millones de años aproximadamente), su altura al nivel del mar entre 1000 y 2000 m 14y la presencia de salares que surgieron de la elevación de la cordillera de los Andes. De este modo en el desierto no solo se pueden encontrar lugares con condiciones de estrés hídrico, sino también zonas con altas concentraciones de sal y metales tóxicos 15, lo que ha generado un crecimiento en el interés de comprender la microbiota que allí habita 16.
Estos factores han provocado un aumento en la exploración y caracterización de microorganismos xerófilos como lo demuestran los estudios de este tipo dados en diferentes lugares áridos y desérticos en todo el mundo, tales como el desierto de Sonora en México 17, el desierto del Sahara 18, la zona desértica ubicada en medio oriente, principalmente en Irán 19, el desierto de Mongolia 20, las zonas semiáridas de Brasil 21, en el desierto de Namibia 22, en las zonas áridas cercanas al Ártico 23 y en la superficie del continente antártico 10.
En Colombia existe una diversidad de ecosistemas debido a su posición y conformación geográfica, lo que ha permitido la existencia de zonas subxerofíticas conocidas entre los pobladores como desiertos, siendo los de mayor extensión el Desierto de La Guajira, y en el departamento del Huila, la zona semiárida de La Tatacoa 24. Esta zona es en realidad un bosque seco tropical, que posee un clima semiárido tropical, con presencia de organismos que poseen adaptaciones típicas de un ambiente xerófitico 25. Si bien la investigación sobre esta zona del país se ha centrado en la búsqueda de fósiles y la caracterización de la fauna y la flora presente, Méndez 26 realizó un estudio con el fin de caracterizar la microbiota que pudiese soportar condiciones similares a las del planeta Marte. Con estos antecedentes, el presente estudio consistió en realizar una caracterización de microorganismos xerófilos cultivables presentes en la zona de la Tatacoa, (Colombia).
Materiales y métodos
Sitio de muestreo y recolección de muestras
El muestreo se realizó en la zona conocida como desierto de la Tatacoa, ubicada en el sector oriental de la Población de Villavieja, departamento del Huila, ubicado en la región andina de Colombia, la cual posee una extensión de 330 km2 y una temperatura promedio anual de 30°C. Posee dos periodos secos y dos de lluvias, y las precipitaciones superan los 1000 mm 25.
La zona corresponde a la formación geológica La Victoria de edad Neógeno, en la intercalación de unidades de arenitas de grano grueso a grano fino de apariencia gris "sal y pimienta", con lodolitas de color verde gris y rojo café. Esta litología se intercala lateral y verticalmente en diferentes sectores adyacentes a la población de Villavieja 27, denominados localmente como sector de La Victoria y Cuzco, respectivamente 28, donde fueron elegidos tres puntos de muestreo al azar por cada área, con distancias entre 50 y 200 m entre estos, asignándoles numeración impar acorde a la nomenclatura de otros trabajos de la zona desarrollados por el mismo laboratorio (Tabla 1). Posteriormente, las muestras fueron preservadas en refrigeración y llevadas al laboratorio de microbiología del suelo del Departamento de Biología en la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá.
Aslamiento microorganismos xerófilos
Para el aislamiento de microorganismo se tuvo como base la metodología usada por Petrovic y colaboradores 4 en su estudio. Se realizaron series de dilución hasta 10-5 en solución de NaCl al 1.2% y se procedió a sembrar en medio M40Y para posterior incubación durante 48 horas a 37°C, exceptuando las muestras provenientes de sector de La Victoria, las cuales se incubaron hasta 10 días. Tras la obtención de las colonias se les asignó código nombrándolas con la letra C o V según el sector que provenían, seguido del punto de muestreo, la letra S para indicar que provenían de muestras superficiales, la X referente a xerófilos y posteriormente el número de morfotipo (MF). A continuación, se realizó descripción macroscópica, tinción de Gram y descripción microscópica de las colonias.
Caracterización de aislamientos microbianos
Para la caracterización de los aislamientos obtenidos se efectuaron pruebas bioquímicas de utilización de sustratos siguiendo el manual de Bergey's de bacteriología determinativa 29, se realizaron pruebas de catalasa, motilidad, glucosa y manitol. Las actinobacterias se identificaron de acuerdo a Winn y colaboradores 30 y Carroll y colaboradores 31. Se efectuaron pruebas de hidrólisis de caseína, hipoxantina y tirosina, prueba de degradación de gelatina, tinción ácido-alcohol resistente, catalasa y motilidad.
Resultados
Aislamiento y descripción macroscópica
Se obtuvieron un total de 29 morfotipos, 9 en el sector del Cuzco y 20 en el sector de La Victoria. En todos los casos la cantidad de colonias presentes en las series de dilución no pudieron ser cuantificadas debido a la baja cantidad de morfotipos presentes en cada dilución (<30 unidades formadoras de colonias - UFC/ gramo de suelo).
En el sector del Cuzco, para el punto de muestreo 1 fue aislado un morfotipo con colonias de forma circular, elevación convexa, margen entero, superficie cerosa, coloración amarilla y consistencia cremosa. En relación con el punto de muestreo número 3 se aislaron 7 morfotipos, todos con colonias de forma irregular, elevadas, de margen ondulado, superficie cerosa, coloración transparente y consistencia mucoide. Finalmente, para el punto de muestreo número 5 se aisló un morfotipo con colonias de forma irregular, elevadas, de margen ondulado, superficie brillante, coloración transparente y consistencia mucoide.
En relación con el sector de La Victoria, en el punto 1 fueron aislados doce morfotipos, en donde todos presentaban colonias con forma circular, margen ondulado, superficie rugosa y consistencia dura. De estos, uno presentó colonias elevadas y los restantes presentaron colonias umbonadas. Con relación a la coloración de las colonias, a excepción de 1 morfotipo que presentó coloración beige, todos los demás crecieron con colonias de color blanco. En cuanto al punto de muestreo 3, se aislaron 4 morfo-tipos en donde todos presentaron colonias con forma circular, elevadas, de margen ondulado, superficie rugosa y consistencia dura, la coloración fue diferencial, con 2 morfotipos que presentaron colonias de color beige y las otras dos de color blanco. Finalmente, para el punto de muestreo 5, se aislaron 4 morfotipos que presentaron colonias de forma circular, elevadas, de margen ondulado, superficie rugosa, color beige y consistencia dura.
Descripción microscópica
Se encontró predominancia de bacterias en forma bacilar en el sector del Cuzco, registrando para el morfotipo aislado del punto 1 cocos Gram positivos no formadores de endosporas, los 7 morfotipos aislados del punto 3 y el único morfotipo del punto 5 correspondió a bacilos Gram positivos no formadores de endospora, mientras que, en la zona de la Victoria, todos los aislamientos correspondieron a bacterias filamentosas ramificadas (actinobacterias).
Caracterización de aislamientos microbianos
Los resultados de las pruebas bioquímicas de utilización de sustratos mostraron como resultado que, para el sector del Cuzco, Tatacoa (Colombia), los morfotipos aislados de los puntos 3 y 5 son compatibles con el género Corynebacterium, teniendo resultados positivos para la actividad de catala-sa, glucosa y manitol, así como ausencia de motilidad. En el caso del morfotipo encontrado en el punto 1, mediante las pruebas efectuadas, se estableció que pertenecían al género Micrococcus, que se complementa con la pigmentación amarilla de la colonia, típica de especies de dicho género 29.
Para el caso del sector de La Victoria, Tatacoa (Colombia), los resultados de las pruebas bioquímicas de utilización de sustratos (tinción ácido alcohol resistente, catalasa, caseína, hipoxantina, tirosina, motilidad) realizadas a los veinte morfotipos, correspondientes a actinobacterias encontrados en los diferentes puntos de muestreo que son compatibles con lo descrito para el género Streptomyces30. Cabe anotar que se evidenció olor a suelo húmedo, lo cual es típico de dicho género 31.
Discusión
La zona semiárida de la Tatacoa al igual que muchos ambientes xerófiticos y desérticos encontrados en el país y en el mundo, esconden una diversidad microbiológica que puede sobrevivir a condiciones de sequedad, como se pudo evidenciar en el presente estudio mediante la obtención de aislamientos bacterianos.
Los géneros encontrados tienen la capacidad de tolerar el déficit hídrico. El género Streptomyces ha sido ampliamente reportado en zonas áridas, gracias a su capacidad de tolerar diferentes condiciones extremas, entre ellas la deshidratación 11,13,23,32,35, así mismo, ha sido reportada una amplia funcionalidad de dicho género en el campo farmacéutico como resultado de su uso para obtención de antibióticos, probióticos y vitaminas 36. De otra parte, se ha observado la capacidad que posee para formar osmolitos intracelulares, solubilizar fosfatos 37 y su potencial como promotor de crecimiento vegetal, bioherbicida y en la producción de fitohormonas 36,38.
Los géneros Micrococcus y Corynebacterium han sido reportados como causantes del deterioro de muchos alimentos secos, especialmente pescado y productos alimenticios deshidratados 38,39 y productos con altas concentraciones de azúcar 40. Micrococcus sp suele contaminar medios usados para el aislamiento de hongos xerófilos 41, al igual se ha evidenciado para este género su tolerancia a altas concentraciones de sal 42. Para el género Corynebacterium existen escasos reportes como xerófilos, dado que se han relacionado principalmente como alcalófilos 43. Especies de estos géneros mencionados anteriormente, han sido reportados también como tolerantes a altas concentraciones salinas y de azúcares 44, cabe resaltar que, por ejemplo, este tipo de adaptaciones son de importancia para misiones de detección de vida y protección planetaria en lugares como Marte 44.
Se observó la diferencia entre los morfotipos bacterianos encontrados en los sectores del Cuzco y La victoria, lo cual puede estar posiblemente ligado a la composición química del suelo de cada una de las formaciones, que podría privilegiar la supervivencia de un tipo de microorganismos sobre otros. Este fenómeno también puede estar influenciado por otros organismos vivos presentes en cada una de las formaciones, pues, la relación ecológica de cada uno de ellos con su entorno puede desempeñar un papel importante para este caso, debido a que como se mencionó anteriormente, tanto el género Micrococcus como Corynebacterium sp. están relacionados con la descomposición de materia orgánica, la cual se estaría presentando en mayor medida en el sector del Cuzco, donde se presenta mayor disponibilidad de materia orgánica en descomposición. De acuerdo con Rillig y colaboradores 45, existen muchas interacciones entre los microorganismos y el entorno en el que habitan, esta interacción con otros organismos es denominada coalescencia.
En las zonas áridas este tipo de procesos permiten que los microorganismos presentes en el suelo contribuyan en el desarrollo de otros organismos especialmente plantas, ya sea a través de actividades de promoción del crecimiento vegetal, tales como la fijación de nitrógeno y la solubilización de fosfatos, además de ofrecer a las plantas una mayor resistencia a las fluctuaciones del clima 7,21. Sin embargo, las adaptaciones de estos organismos a la sequedad no han sido profundamente estudiadas, por ejemplo, Stevenson y Hallsworth 34, observaron que el género Streptomyces indujo división celular ante la reducción de agua presente en el medio. De otro lado, Tse y Ma 46 mencionan que una de las adaptaciones que han desarrollado diferentes microorganismos para hacer frente a la reducción de disponibilidad de recurso hídrico tiene que ver con la síntesis de glicerol; por su parte, se ha propuesto que estos microorganismos podrían generar exopolisacáridos, mejor conocidos como sustancias poliméricas extra-celulares (EPS, por su siglas en inglés), han estado relacionadas como un mecanismo de adaptación que junto a la formación de bio-películas, contribuye a reducir la pérdida de agua ante el estrés hídrico. Esta adaptación sumada a la formación de osmolitos intracelulares, que como se mencionó anteriormente, se han reportado presentes dentro del género Streptomyces, permite un mecanismo eficaz para hacer frente a la pérdida de agua en ambientes áridos 10,21. Huang y colaboradores han profundizado más y han realizado estudios con microorganismos endolíticos recuperados de rocas del desierto de atacama, allí encontraron que poseen la capacidad de capar el agua presente en el interior de las rocas para garantizar su supervivencia en épocas de sequía 47.
Comprender estas adaptaciones permitirá desarrollar nuevas tecnologías como la reportada por Narváez y colaboradores 48, que consiste en la obtención de xeroprotectores, que podrían ser usados en la remediación de suelos degradados 49. La combinación de adaptaciones de microorganismos actinomycetes, además de la tolerancia a la sequedad, los hace candidatos perfectos para el desarrollo de estas aplicaciones 50. Por lo anterior, se requieren investigaciones más detalladas que brinden respuestas relacionadas con la interpretación de estas adaptaciones y sus futuras aplicaciones.
Finalmente, es posible concluir que se encontraron microorganismos tolerantes al estrés hídrico en las muestras de suelo provenientes de la zona semiárida de la Tatacoa (Colombia). Además, debido a que fue un estudio de carácter exploratorio, se recomienda continuar con investigaciones más detalladas, cuyo fin será identificar el potencial de los microorganismos encontrados y determinar si estos llevan a cabo procesos que sean de interés biotecnológico, enfocado principalmente en la agricultura.
