La biodiversidad microbiana como fuente de productos de interés biotecnológico

Abstract

Introducción La diversidad microbiana es una fuente importante de productos de interés biotecnológico, tales como antibióticos, enzimas o Polímeros11,12. Actualmente la biodiversidad está viéndose seriamente afectada por la contaminación y por la intervención del hombre en la naturaleza. La pérdida de microorganismos no solo alterará los ecosistemas sino que supondrá la desaparición de productos de interés biotecnológico. La biodiversidad microbiana permanece aún inexplorada porque con los métodos clásicos de cultivo microbiano sólo aislamos en el laboratorio entre el 0,1 y el 10% de los microorganismos presentes en determinado ecosistema. En cambio la aplicación de herramientas moleculares permite estudiar la diversidad, estructura y la dinámica de comunidades microbianas de diferentes y complejos ambientes, así como detectar la presencia de microorganismos con interés para la industria farmacéutica y la agricultura, entre otras áreas. Objetivo Analizar y estudiar la diversidad microbiana mediante técnicas moleculares, tanto en ambientes libres de contaminación como es el Parque natural Rambla Salada (Murcia), como en otros hábitats contaminados por las actividades humanas (suelos agrícolas de Motril, Granada). Metodología El estudio de la diversidad microbiana requirió la puesta a punto de una estrategia molecular basada en la amplificación por PCR del gen ribosomal 16S rRNA, a partir del DNA total extraído directamente de las muestras. Posteriormente, se desarrolló la electroforesis en gel con gradiente desnaturalizante (DGGE)1 para la separación de los fragmentos del gen ribosomal 16S ya amplificados, y finalmente se procedió a la secuenciación y comparación de las secuencias obtenidas a partir de los patrones del DGGE con las existentes en las bases de datos. Por otro lado se desarrolló la técnica de hibridación in situ7 empleando sondas fluorescentes; estas últimas fueron diseñadas para detectar la presencia de microorganismos pertenecientes a los dominios de procariotas Bacteria y Arquea. Discusión y conclusión Mediante las herramientas moleculares hemos detectado la presencia de arqueas y bacterias no halófilas, halófilas y halotolerantes tanto en todas las zonas analizadas de Rambla Salada como algunas muestras de los suelos agrícolas de Motril. La diversidad microbiana de los suelos agrícolas de Motril es inferior a la de Rambla Salada. Se ha puesto de manifiesto la existencia de una gran diversidad microbiana en Rambla Salada compuesta fundamentalmente por procariotas pertenecientes a los phila Bacteroidetes, Cianobacteria, Proteobacteria, Firmicutes y Actinobacteria cuyos miembros no se aíslan en el laboratorio mediante las técnicas de cultivo empleadas hasta el momento. La presencia de una mayor diversidad microbiana en Rambla Salada indica que los hábitats hipersalinos son una fuente potencial de productos de interés farmacéutico.

Microbial diversity is an important source of products that have potential biotechnological applications, such as antibiotics, enzymes or polymers [1, 2]. The biodiversity is seriously affected by pollution and human impact on natural environments. In this sense, reduction of biodiversity not only alters the ecosystems but also will entail the disappearance of products having biotechnological interest. Microbial biodiversity is not enough known because we have only be able so far to culture between 0.1 and 10% of the microorganisms that exist in nature. Nevertheless, molecular ecology techniques represent an opportunity to study the diversity, structure and dynamics of these uncultured microorganisms, both in diverse and complex environments. They also are useful tools to detect Microorganisms that are of interest to pharmaceutical industry and agriculture, among to other areas. Therefore, the main objective of this work has been to analyse the microbial diversity in different environments using molecular methods. The habitats studied were an hypersaline soil located at Rambla Salada (Murcia), and some agricultural soils from Motril (Granada). We used PCR/DGGE to investigate the microbial diversity; this method is based on the amplification of partial 16S RNAr gene using the total DNA extracted directly from the sample. Subsequently denaturant gradient gel electrophoresis (DGGE) [3] is developed to separate the amplified fragments of the 16S RNAr gene. Finally the sequences obtained from the DGGE patterns are compared to those available at the database. On the other hand, we used fluorescence in situ hybridization or FISH [4] to detect and quantify microorganisms belonging to the Domain Bacteria and Archaea. According to our results, non halophilic, halophilic, and halotolerant Archaea and Bacteria were present in all the areas analyzed at Rambla Salada, as well as in some samples of the agricultural soils in Motril. Microbial diversity found in the agricultural soils in Motril was lower than in Rambla Salada. Microbial community at Rambla Salada was composed of Prokaryotes belonging to the phyla Bacteroidetes, Cyanobacteria, Proteobacteria, Firmicutes and Actinobacteria, which cannot not so far isolated using methods based on traditional culture techniques.