BACTERIAS ACUÁTICAS Y SU POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO.

BACTERIAS ACUÁTICAS Y SU POTENCIAL BIOTECNOLÓGICO

Adriana García Vásquez^*1, J. Francisco Castillo Esparza², Randy Ortiz Castro³.

¹Instituto de Ecología, A.C., Red de Biología Evolutiva¹, Red de Biodiversidad² y Sistemática, Red de Estudios Moleculares Avanzados³, Carretera Antigua a Coatepec, 351, El Haya, 91073, Xalapa, Veracruz, México.

*Email: adriana.garcia@inecol.mx

 

Resumen

Las bacterias son microorganismos que han sido utilizados en muchos procesos biotecnológicos como la industria de los alimentos, farmacología y en el sector agrícola, principalmente en el control de plagas y/o promotores del crecimiento vegetal. Los sistemas marinos son ecosistemas con condiciones adversas y representan una fuente invaluable en la identificación de nuevas bacterias con propiedades biológicas para su aplicación biotecnológica.

 

Palabras clave: Biotecnología, microorganismos, compuestos activos.

 

Los ecosistemas marinos son algunos de los entornos más adversos y se destacan por su inmensa diversidad de organismos y microorganismos. Los microorganismos representan el 90% de la biomasa viva en los océanos y juegan un papel fundamental en varios ciclos biogeoquímicos, además, la alta capacidad de adaptación a condiciones extremas como bajas temperaturas, iluminación, altas presiones y su biología hacen que estos microorganismos representen una fuente con un alto potencial para el descubrimiento de nuevas moléculas, proteínas y genes con funciones desconocidas (Rotter et al. 2021; Böhringer et al. 2017; Bertrand y Muñoz-Garay, 2019), así como su aplicación biotecnológica en diferentes industrias como la acuicultura, biodegradación, alimenticia, farmacéutica, medicina y agricultura.

La acuicultura es una de las industrias con un constante crecimiento, sin embargo, se ve enfrentada a varios desafíos como la falta de proteínas en el alimento, la susceptibilidad a patógenos y el deterioro de la calidad durante el cultivo y almacenamiento. Para superar estos desafíos, se ha utilizado las propiedades biológicas de distintas bacterias, que protegen a los animales de infecciones y reducen el deterioro de los productos (Wang et al. 2019). Por lo tanto, la búsqueda de nuevas fuentes de alimentación a base de formulaciones con bacterias ha generado un gran esfuerzo en la investigación, así como en sus posibles aplicaciones, ya que son considerados excelentes candidatos para la parte nutricional en la acuicultura. Estos grupos bacterianos son capaces de proveer micronutrientes tales como vitaminas, ácidos grasos y aminoácidos esenciales, en adición a macronutrientes que ayudan al soporte de un crecimiento saludable en los organismos acuáticos. Por otra parte, el crecimiento intensivo en la acuicultura ha incrementado las infecciones causadas por diferentes patógenos, ocasionando pérdidas económicas y amenazando potencialmente la salud humana (Wang et al. 2019; Sayes et al. 2018).

Otro de los principales auges que han tenido las bacterias marinas es sobre su potencial de biodegradación. Especies de bacterias marinas pertenecientes a los géneros Alcanivorax, Cycloclasticus y Marinobacter son reconocidas como eficientes biodegradadoras de hidrocarburos y algunas especies de Achromobacter, Halomonas y Staphylococcus degradan alcanos e hidrocarburos aromáticos en presencia de un alto contenido salino, un ejemplo sobresaliente es la bacteria marina Alcanivorax borkumensis, que se sabe que desempeña un papel clave en la biorremediación de derrames de petróleo (Muriel-Millán et al. 2021; Bollinger et al. 2020). Por otra parte, la contaminación generada por plásticos es un problema mundial debido a su toxicidad y a su alta resistencia a la biodegradación. Se estima que ocho millones de toneladas de plásticos se descargan anualmente en los océanos, lo que afecta gravemente a los ecosistemas acuáticos, sin embargo, las bacterias marinas están haciendo frente a esta problemática. Se han logrado aislar diferentes cepas de bacterias con capacidad para degradar diferentes polímeros sintéticos. Por ejemplo, algunas cepas de Bacillus sp. y Rhodococcus sp. aislados del sedimento de manglares redujeron el peso de los microplásticos de polipropileno en un 4 y 6.4% después de 40 días de incubación, respectivamente. Otras cepas como Bacillus subtilis H1584, Bacillus pumilus M27 y Kocuria palustris M16 aisladas del agua de mar degradaron 1.75, 1.5 y 1 % de las películas de polietileno a los 30 días de incubación, respectivamente. Se han aislado otras especies que pertenecen a los géneros Cobetia, Halomonas y Exiguobacterium y han mostrado cierta capacidad para degradar parcialmente el polietileno de baja densidad (Muriel-Millán et al. 2021).

Por otra parte, algunas especies de bacterias marinas tienen la capacidad de producir metabolitos con propiedades químicas diferentes que muestran actividades antibacterianas. Estos compuestos presentan un enorme potencial para el descubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos con los cuales luchar contra las actuales amenazas de resistencia a los antibióticos. Algunos ejemplos de compuestos producidos por algunas bacterias marinas son las macrolactinas A1 y B1, las gageotetrinas A–C y las gageomacrolactinas 1–3 que muestran una fuerte actividad de amplio espectro contra bacterias Gram-negativas y Gram-positivas. Otro ejemplo son la antracimicina y la kocurina que presentan una actividad antibacteriana altamente selectiva contra bacterias Gram-positivas (Schinke et al. 2017). Todos estos son algunos ejemplos de las moléculas que se han logrado aislar de las bacterias marinas, sin embargo, queda claro que aún hay un mundo de metabolitos, enzimas, proteínas y genes por descubrir, los cuales pueden ayudar en el control de plagas, enfermedades, biorremediación, etc., por lo tanto, siguen los esfuerzos por aislar y caracterizar bacterias marinas con gran potencial biotecnológico.

 

Bertrand, B., & Munoz-Garay, C. (2019). Marine antimicrobial peptides: a promising source of new generation antibiotics and other bio-active molecules. International Journal of Peptide Research and Therapeutics, 25(4), 1441-1450.

Böhringer, N., Fisch, K. M., Schillo, D., Bara, R., Hertzer, C., Grein, F., … & Schäberle, T. F. (2017). Antimicrobial potential of bacteria associated with marine sea slugs from North Sulawesi, Indonesia. Frontiers in microbiology, 8, 1092.

Bollinger, A., Thies, S., Katzke, N., & Jaeger, K. E. (2020). The biotechnological potential of marine bacteria in the novel lineage of Pseudomonas pertucinogena. Microbial biotechnology, 13(1), 19-31.

Muriel-Millán, L. F., Millán-López, S., & Pardo-López, L. (2021). Biotechnological applications of marine bacteria in bioremediation of environments polluted with hydrocarbons and plastics. Applied Microbiology and Biotechnology, 105(19), 7171-7185.

Rotter, A., Barbier, M., Bertoni, F., Bones, A. M., Cancela, M. L., Carlsson, J., … & Vasquez, M. I. (2021). The essentials of marine biotechnology. Frontiers In marine science, 8, 158.

Sayes, C., Leyton, Y., and Riquelme, C. (2018). Probiotic bacteria as an healgthy alternative for fish aquaculture. IN: Antibiotic use in animals. Chapter 7. P164. DOI: 10.5772/intechopen.71206

Schinke, C., Martins, T., Queiroz, S. C., Melo, I. S., & Reyes, F. G. (2017). Antibacterial compounds from marine bacteria, 2010–2015. Journal of Natural Products, 80(4), 1215-1228.

Wang, C., Chuprom, J., Wang, Y. and Fu, L. (2019). Beneficial bacteria for aquaculture: nutrition, bacteriostasis and immunoregulation. Journal of Applied Microbiology, 128, 28-40.

 

Lista de Figuras:

1. Slider: Cultivo de tilapia roja (mojarra) en jaulas flotantes, Chiapas, México. (Autor A. García.Vásquez)