Beggiatoa spp. – Detección cualitativa molecular por PCR e identificación por secuenciación
Información 10-02-15.
Beggiatoa spp. son bacterias que viven en ambientes ricos en azufre. Estas bacterias utilizan el sulfuro de hidrógeno (SH2: sulfídrico) como fuente de energía, y al oxidarlo, dan lugar a depósitos globulosos intracelulares de azufre (2H2S + O2 ---> 2S + 2H2O). En condiciones anaeróbicas, el azufre (Sº) puede ser un aceptor alternativo de electrones y reducirse a sulfuro de hidrógeno (SH2). Esta fue la primera descripción de litotrofia (vida microbiana utilizando compuestos inorgánicos como fuente de energía).
Estas bacterias oxidadora del sulfuro, se encuentran en ambientes marinos y de aguas dulces, donde existan concentraciones elevadas de sulfuro de hidrógeno, situándose en la interfase entre el sulfuro y el oxígeno. Estas ambientes incluyen: emanaciones frías, emanaciones sulfurosas, aguas residuales contaminadas, sedimentos lacustres y marismeños, cerca de agujeros hidrotérmicos profundos. En estos lugares, aparecen formando capas blanquecinas, biopelículas o bandas asociadas a la interfase aerobia-anaerobia., Su presencia en general, en lugares contaminados con aguas residuales, motiva su consideración de especie de bacterias indicadoras de polución. Se encuentran en todos los océanos, desde áreas cerca de la costa, a las profundidades marinas y alrededor de los agujeros hidrotérmicos. En áreas con azufre y oxígeno mezclados, forman migraciones verticales diurnas. En el interior de tapetes la capa de Beggiatoa suele ocupar una banda estrecha (0,6 mm de espesor), que varía según el movimiento del agua. Esta bacteria, así como otras bacterias filamentosas, pueden provocar problemas en las plantas de tratamiento de aguas residuales (bulking), lagunas de desechos industriales, preparación de pulpa de madera, molinos de trituración de granos de cereales, provocando su bloqueo. También pueden detoxificar el sulfuro de hidrógeno del suelo. La presencia de Beggiatoa en los sedimentos evita que difunda el sulfuro de hidrógeno en el agua, ya que la oxidación biológica del sulfuro es mucho más rápida que su oxidación química.
Son bacterias incoloras, blancas o amarillas, que aparecen como redondeadas o cilíndricas filamentosas, anchas y largas, formando agregados que pueden observarse en las superficies a simple vista. Cuando contienen depósitos globulosos de azufre le confieren la coloración blanquecina o amarillenta. Cuando forman filamentos, éstos son filamentos largos con un diámetro celular que puede ser de 12 a 160 – 200 micras, según las especies, por lo que son los procariotas de mayor tamaño. Poseen una zona central, con apariencia de vacuola donde se acumula nitratos (hasta 160 nmol/l), para ser utilizado como aceptor de electrones en condiciones de oxidación anaerobia de los sulfuros. Los filamentos están rodeados de una biocapa y se desplazan por su propia potencia (“gliding”).
Desde el punto de vista metabólico son muy variadas, ya que existen especies litótrofas (metabolismo a expensas de compuestos químicos inorgánicos –autótrofas-) (quimiolitoautotrofia), que utilizan el sulfuro y otros compuestos de azufre como fuente de energía, a especies organótrofas estrictas (metabolismo a expensas de compuestos químicos orgánicos –heterotróficas-), que utilizan compuestos orgánicos como fuente de energía. En las litótrofas, el azufre procedente de la oxidación del sulfuro de hidrógeno (o ácido sulfhídrico), se convierte en sulfato para proporcionar energía, fijando anhídrido carbónico (CO2) como fuente de carbono para la síntesis de biomasa, y utilizando los depósitos intracelulares de nitratos como aceptores de electrones, que al reducirse da lugar a amonio (NH4). Por este hecho, Beggiatoa spp. tiene un gran efecto en el ciclo acuático del nitrógeno, cuando utilizan los nitratos (NO3-) en anaerobiosis como un aceptor alternativo de electrones en lugar del oxígeno. Las organótrofas utilizan compuestos orgánicos que convierten en anhídrido carbónico en presencia de concentraciones limitadas de oxígeno, siendo éste el aceptor final de electrones. Los compuestos orgánicos utilizados, además de proporcionar energía, son la fuente de moléculas para la síntesis de biomasa. La concentración de oxígeno debe ser escasa, porque si existiese una elevada concentración no podrían sobrevivir al carecer de catalasa para eliminar los compuestos oxidantes generados. La ausencia de catalasa se compensa con su capacidad de oxidar el sulfuro de hidrógeno, utilizando el oxígeno de los peróxidos. Cuando no existe oxígeno, pueden reducir el azufre acumulado a sulfuro de hidrógeno.
El requerimiento de sulfuro y la concentración baja de oxígeno, limita Beggiatoa a lugares donde existe una discontinuidad de oxígeno, como son las interfases entre la oxigenación y la anaerobiosis (anoxia).
Pruebas realizadas en IVAMI
• Detección de la presencia de Beggiatoa spp. mediante amplificación por PCR.
• Identificación de la especie de Beggiatoa spp. mediante amplificación por PCR, seguido de la secuenciación del amplicón obtenido.
Muestra requerida
• Sedimento o tapete microbiano, obtenido preferentemente de la capa blanquecina situada encima del sedimento, o en caso de aguas, en la interfase entre capas de agua. Volumen orientativo, 10 mL.
Plazo de entrega de resultados
• Beggiatoa spp. por métodos moleculares: entre 48 y 96 horas, según que haya que secuenciar o no, para la identificación de especie.
Coste de las prueba
Consultar a ivami@ivami.com