Análisis, aislamiento y caracterización molecular de bacterias anaerobias locales capaces de biodegradar compuestos aromáticos
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| Análisis, aislamiento y caracterización molecular de bacterias anaerobias locales capaces de biodegradar compuestos aromáticos. La biorremediación, hasta hace poco tiempo, se limitaba a microorganismos aerobios; sin embargo, la ausencia o escases de oxígeno es un impedimento para alcanzar la eficacia de los procesos de biorremediación tradicionales. De ahí el interés de analizar, aislar y caracterizar organismos anaerobios biodegradadores; sobretodo, aquellos reductores de hierro (III) capaces de degradar compuestos con benceno. Esto sería de gran utilidad, sobretodo, para degradar uno de pasivos ambientales más difíciles de tratar, los sedimentos marinos contaminados con petróleo, ya que ahí la disponibilidad de oxígeno es muy limitada o, incluso, nula (Pearson et al., 2008). Además, en nuestro país los métodos que se han utilizado para tratar sedimentos de derrames costeros han probado enormemente no ser eficaces; por lo que, la necesidad de buscar métodos alternativos es urgente. Países como España (Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC), Francia (Instituto de investigación para el desarrollo, IRD), Estados unidos, (Department of Environmental Sciences, UC), entre otros han visto el potencial existente en estudiar las cepas anaerobias autóctonas y endémicas de sus respectivas regiones bajo la premisa de que las cepas propias tendrían más adaptabilidad a los hábitats a los que ya están acostumbrados en relación a cepas importadas de otras regiones del globo. Situación que es totalmente cierta (Sanchez et al., 2006). Ahora, considerando la increíblemente grande diversidad macro y microbiológica del Ecuador, resulta indispensable el analizar, aislar y caracterizar organismos anaerobios propios del ecuador, organismos de los cuales se sabe muy poco o nada; esto, aparte de ser un gran aporte para engrosar las ya grandes listas de diversidad biológica ecuatorianas, ayudaría a abaratar los costos de los programas de biorremediación que se llevan a cabo en nuestro país, en cuanto a la importación de cepas se refiere; además es una excelente línea de investigación en la cual nuestro país, lamentablemente, no ha incursionado con la fuerza con la que debía haberlo hecho; el estudio más relevante realizado en el Ecuador es el de Barragán et al. 2008, relacionado a describir la composición de comunidades microbiales en suelos contaminados con petróleo. Sin embargo, aun no hay nada de caracterización genética. El procedimiento consistiría en muestrear sedimentos contaminados en busca de bacterias anaerobias, cultivarlas en laboratorio y realizar bioensayos para, posteriormente, aislar aquellas con capacidades degradadoras (Daane et al., 2001). A continuación, se caracterizarían las rutas de degradación y los genes asociados a ellas (mediante microarrays, western-blotting o cualquier otra metodología equiparable) con objeto de diseñar sondas para la detección de esta actividad in situ. Adicionalmente, se establecerían los factores esenciales para su crecimiento óptimo y se determinarán aquellos que son limitantes in situ (Viñas et al. 2005). Toda esta información permitiría pasar a una segunda etapa en la cual se podría dar paso al catabolismo anaerobio de compuestos aromáticos; es decir, una vez conocidas las rutas de degradación y los genes que intervienen se podría sobreexpresar los clusters génicos asociados a las actividades degradativas o re estructuras las rutas metabólicas para volverlas convenientes a los fines pertinentes (Pearson et al. 2008). En fin, solamente cuando conozcamos a profundidad los organismos anaerobios de utilidad para la degradación de compuestos tóxicos podremos avanzar en el campo biotecnológico por lo que, la finalidad de el estudio que propongo, es acercarnos un poco más a esa gran meta común. Bibliografía Daane, L., Harjono, I., Zylstra, G. et al. (2001). Isolation and Characterization of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon-Degrading Bacteria Associated with the Rhizosphere of Salt Marsh Plants. Appl Environ Microbiol 67: 2683–2691. Pearson, A., Kraunz, K. Sessions, et al. (2008). Quantifying microbial utilization of petroleum hydrocarbons in salt marsh sediments by using the 13C content of bacterial rRNA. Appl Environ Microbiol 74: 1157-1166. Sanchez, O. Ferrera, I. Vigués, N. et al. (2006). Presence of opportunistic oil-degrading microorganisms operating at the minimal steps of oil extraction and handling. Int. Microbiol 9: 119-124. Viñas, M. Sabaté, J. Espuny, M. et al. (2005). Bacterial community dynamics and polycyclic aromatic hydrocarbon degradation during bioremediation of heavelycreosote-contaminated soil. Appl Environ Microbiol 71: 7008-7018 Objetivo: Encontrar el más reciente avance en el tema del Biopulpeo Tema: APLICACIÓN DE CELULASA CEL9B EN REFINADO DE PASTA DE EUCALIPTO ECF Se entiende por biopulpeo o biopasteo la aplicación de métodos biotecnológicos para la fabricación de pasta de papel. Este proceso incluye la eliminación parcial de la lignina de la madera que actúan como cemento entre las fibras que formaran el papel y así mejorar las propiedades físico-mecánicas del papel. La herramienta biotecnológico para la eliminación de las ligninas son hongos y sus enzimas degradadotas. El biopulpeo ha eliminado por completo el cloro para el blanqueo de la pasta. El objetivo de la operación de refinado en la fabricación de papel es prepara las fibras para alcanzar propiedades de resistencia deseables. Las pastas tratadas enzimáticamente requieren menos energía mecánica que las refinadas convencionalmente para alcanzar valores similares de dichas propiedades. En el trabajo que fue realizado en la Universidad Politécnica de Cataluña y en la Universidad de Barcelona en 2009, se estudia la influencia de la enzima celulasa CeL9B sobre el refinada de una pasta de Eucalipto. Esta enzima ha sido clonada previamente. El estudio consiste en un tratamiento enzimático de la pasta, su posterior refinado, la elaboración de hojas de laboratorio y la caracterización de las propiedades tanto de la pasta como de los papeles elaborados. Se estudia la influencia de la aplicación de enzimas CeL9B en busca de respuestas sobre el beneficio de las celulasas para obtener papeles resistentes con menor energía de refinado, una respuesta positiva para catalogar las celulasas como coadyuvantes del refinado de pastas. Tras el estudia se podría ver que comportamiento de la pasta de eucalipto tras la operación de refinado fue el esperado. Se podía observar que la aplicación enzimático antes del refinado causa una mayor modificación de la fibra, de esta forma el refinado ocasiona una mayor formación de finos, incrementaría la resistencia al desgote y favorecería la accesibilidad del agua a las capas internas de la fibra que aumenta el grado de hinchamiento de la fibra. Pero la aplicación de Celulasa CeL9B no ocasiona una modificación en la viscosidad de la pasta y no mejora la drenabilidad. Con respecto a las caracterización física del papel los resultados que se obtienen son análogas a un refinado convencional, pero se podía observar que las hojas son mas densas causando una reducción en la porosidad. En resumen, el tratamiento de la pasta con enzimas celulasas (CeL9B) muestra que la enzimas actúa como agente catalizador al acelerar la modificación de pasta en la etapa del refinado. También se muestra una mejor permeabilidad y mejor resistencia al plegado, que como consecuencia tiene una disminución de energía de refinado. Berenice Simon-Vermot Bibliografía Cadena, E. M.; Chiriac, I. A.; Vidal, T. ; Aplicación de Celulasa CeL9B en refinado de pasta de eucalipto.; http://www.riadicyp.org.ar/index.php?option=com_remository&Itemid=41&func=fileinfo&id=159 Crecimiento promovido de la microalga Chorella vulgaris de agua dulce por la fijación del nitrógeno, promoviendo el crecimiento de la planta por la bacteria Bacillus pulilus en zonas de suelos áridos. Las microalgas son los productores primarios dentro de la escala global ya sea en ecosistemas marinos como de agua dulce. Por lo que este proyecto investigó el crecimiento promovido de microalgas acuáticas por bacterias Existen diversos crecimiento de plantas promovidos por bacteria, que pueden promover el crecimiento de estas no solo en habitas acuáticos de microalgas. La interacción de las microalgas y el crecimiento promovido por bacteria no son específicos, este estudio emplea la fijación de nitrógeno para promover el crecimiento de la planta por la bacteria Bacillus pumilus ES4, proveniente de la rizosfera de los cactus en los suelos áridos, y el mecanismo de operación para la fijación. Metodología: Para la inmovilización en granos fueron necesarios 10ml de axenic Chlorella vulgaris que fue inoculada dentro de 100ml de mineral estéril C30 e incubado a 27+/- 2 °C y con una centrifugación de 140rpm bajo luz de intensidad de 60 umol fotones por 7 días. Bacillus pumilus ES4 fue almacenada en nitrógeno líquido. Dos días antes de la inmovilización una cantidad de bacteria fue transferido a 25ml de caldo de cultivo a base de Sojo para ser incubada en la noche a 30 +/- 1°C y agitada a 120 rpm. Los microorganismos fueron inmovilizados acorde al método descrito por de-Bashan. Resultados: Cuando B. pumilus fue inmovilizado en los granos, fijo nitrógeno a un nivel medio de 58 +/- 0.1 nmol. Cuando fue inoculada con C. vulgaris, el nivel detectado de fijación en el medio fue reducido. Con la presencia de nitrogeno combinado en el medio B. pumilus no fijo nitrogeno del aire. El nivel de amonio en la microalga se fue acumulando con el tiempo. C. vulgaris por si sola no contribuyó amonio al medio. Inoculando juntos a los dos microorganismos hubo un incremento leve en la acumulación de amonio. En presencia de nitrógeno combinado en el medio B. pumilus no indujo ningún crecimiento para C. vulgaris y los dos sistemas (solos o juntos) tuvieron la misma población por 96h. Sin presencia de N en el medio C. vulgaris creció lentamente y fue capaz de remover amonio y fósforo del medio pero B. pumilus fue un pobre removedor de los dos nutrientes. En conclusión el mayor removimiento de los dos nutrientes fue significante durante la inmovilización común con el crecimiento promovidos por bacteria. Como actúan? Afectan directamente al metabolismo de la planta proveyendo de sustancias que usualmente son escasas. Estas bacterias son capaces de fijar nitrógeno atmosférico, solubilizan fósforo, hierro y producen hormonas para las plantas como: auxins, gibberelins, citoquininas, ethilene, nitrito, oxido nítrico. Con estos compuestos se dota a la planta la capacidad de tolerar el estrés, la alta salinidad, toxicidad por metales y carga de pesticidas. Uno o más de estos mecanismos pueden contribuir al crecimiento de la planta en un mayor desarrollo en comparación del crecimiento en condiciones normales Carlos Rojas Bibliografía: Hernandéz, de-Bashan, Rodriguez.2008. Crecimiento promovido de la microalga Chorella vulgaris de agua dulce por la fijación del nitrógeno, promoviendo el crecimiento de la planta por la bacteria Bacillus pulilus en zonas de suelos áridos. www.sciencedirect.com Bacterias oxidantes se toman las minas. La empresa BIOSIGMA, establecida en Santiago de Chile , lanzo al mercado su gran descubrimiento biotecnológico con el aporte de Codelco y Nippon Mining & Metals para el beneficio de la industria minera de todo el mundo. Se trata de una bacteria que tiene la capacidad de biolixiviar el cobre, bautizada como Wenelen. Wenelen es una bacteria aislada quimiolitrofica de la especie acidihiobacilus ferrooxidans, tiene como característica fundamental la actividad oxidante acelerada que permitirá recuperar el cobre desde el material sobrante ahora desechado incrementando la producción mineral Este descubrimiento se dio gracias a la alianza entre Codelco y el programa Genoma Chile en el año 2002, con un aporte inicial de 2 millones de dólares y con ayuda de instituciones y universidades japonesas que aportaron fundamentalmente en la rama de bioinformatica y Biologia de sistemas, Los resultados dieron fruto en el año 2008 cuando se obtuvo el aislamiento, secuenciamiento y anotación del genoma de tres organismos para biooxidar el azufre y hierro en minerales de cobres. Llamados Licanantay, Wenelen ATCC 23270. El aporte económico comprendido entre el periodo 2002-2008 es de 20 millones de dólares, que para su funcionamiento y activación en la republica de Chile es insignificante para la gran contribución de estas bacterias para la obtención del mineral, expresado por la presidenta de Chile Metodología: se utilizaron varias técnicas para llegar a la detección e identificación de microorganismos como son la Polimerasa-técnica de la reacción y PCR. Esta técnica necesita moléculas de acido nucleído para que comience la reacción, para llegar a las moléculas de acido nucleíco se obtuvieron muestras solidas. El problema fundamental que se encuentra es la separación a la comunidad microbiológicos a partir de un mineral con altas concentraciones de sales y metales a los que esta adheridos para solucionar este problema según Picard et al (Appl. Environ. Microbiol. Vol. 58: 2717-2722, 1992) describe la sonicación como el medio más eficiente de separación de las células adheridas a los suelos, pero con el inconveniente de que este tratamiento sonicación que separa las células de los suelos provoca de pequeños fragmentos de ADN. BIOSIGMA utilizo tampones de fosfato de alta molaridad y técnicas de sonicacion para llegar a los resultados de separación de ADN con éxito y llegar a la cadena deseada para la obtención de modelos biológicos y claves para la biolixiviacion de la calcopirita y los sulfuros de cobre. El descubrimiento de BIOSIGMA es un paso gigantesco para llegar a un desarrollo sostenible entre hombre y recursos naturales y poder cumplir con los grandes objetivos de la biominería que son alcanzar la producción limpia y disminuir los costos a través de la biolixiviación o uso de bacterias. Este proceso se está logrando en un país hermano como Chile cumpliendo así con su objetivo nacional de llevar a Chile a lo más alto en tecnología en el campo minero que es su aporte principal en recursos económicos, y sobre todo a la mejora continua, dando como resultado que toda la inversión en tecnología, educación es mínima para los efectos beneficiosos a la nación. Marco Mena Z. Bibliografía Tsuyosh Sugio, Bacteria strain wenelen DSM 16786, use of said bacteria for leaching of ores or concentrates containing metallic sulfide mineral species and leaching processes based on the use of said bacteria or mixtures that contain said bacteria Read more: http://www.faqs.org/patents/app/20090004727#ixzz0Tw6rdRm6 Katia Nicole Biosigma , METHOD FOR THE SEPARATION OF MICROORGANISMS ADHERED TO A SOLID SAMPLE BY MEANS OF A PHOSPHATE-BASED DAMPER AND SONICATION OF THE SAMPLEhttp://www.freepatentsonline.com/y2006/0094094.html CODELCO anuario 2008 Technological Innovation in Codelco |
