Microorganismos y Biodiversidad
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7/29/2019 Microorganismos y Biodiversidad
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CONOCIMIENTO DE LAS COMUNIDADESMICROBIANAS COMO COMPONENTE DE LA
BIODIVERSIDAD.
PRESENTADO POR:
Carlos A. Montoya - Laura Londoo S.
Gestin y Legislacin Ambiental - 2012
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Especie
Grupo de cepas que tienen algn
grado de consistencia fenotpica,
exhibiendo al menos un 70% de
hibridacin DNA-DNA y ms del 97%
de similaridad en la secuencia del
rRNA 16s (Torsvik V. et al., 1998)
Biodiversidad
La variedad y variabilidad de todas las formas
de vida, el complejo ecolgico en el que estn
presentes y los procesos de los que forman
parte (Olalde V. y Aguilera L, 1998).
La riqueza de especies (nmero de especies
de una comunidad), y el tamao de la
poblacin de una especie son dos parmetros
esenciales para definir la estructura y
diversidad de una comunidad (Liu W. et al.,
1997)
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Permiten el
funcionamiento de los
sistemas biolgicos y elmantenimiento de la
vida sobre el planeta.
Participan en procesosmetablicos,
ecolgicos y
biotecnolgicos.
IMPORTANCIA DE LOS
MICROORGANISMOS
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Montao A. et al. (2010)
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Cunto conocemos de los microorganismos?
Microorganismo Especies conocidas Especiesdesconocidas
Bacterias O,1 1% 4 E5 3 E6
Virus 1% 5 E5
Hongos 5 - 10 % 1,5 E6
Protozoarios 4 E4 1 2 E5
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Tcnicas para estudiar los microorganismos (bioqumicas)Mtodo ventajas Desventajas
Placas de recuento Rpido
Barato
No detecta microorganismos
no cultivables
Sesgo con microorganismos
de rpido crecimiento
Sesgo con especies de
hongos que produzcan muchas
esporas
Perfiles del nivel fisiolgico
comunitario (CLPP),
Rpido
Altamente reproducible
Barato
Diferencia entre
comunidades microbianas
Opcin de usar platos
microbianos, de hongos o
fuentes de carbono sitio
especficas.
Slo representa una fraccin
de las comunidades
cultivables.
Favorece organismos de
rpido crecimiento.
Slo representa organismos
que utilizan la fuente de
carbono disponible
Diversidad metablica
potencial no in situ
Sensitivo a la densidad del
inoculo.
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Tcnicas para estudiar los microorganismos (bioqumicas)Mtodo ventajas Desventajas
Anlisis de esteres
metlicos de cidos grasos.
No requiere un cultivo de
microorganismos, se extraen
directamente del suelo.
Busca microorganismos
especficos o comunidades
Su se usan esporas, se
necesita mucho material.
Puede estar influenciado por
factores externos
Posibilidad de que los
resultados sean confundidos
con otros microorganismos.
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Tcnicas para estudiar los microorganismos (Moleculares)
Mtodo ventajas Desventajas
Guanina + citosina No influenciado por sesgos
de PCRIncluye todo el DNA
extrado.
Cuantitativa
Requiere grandes cantidades
de DNA.Depende de la eficiencia de
la lisis y extraccin.
Tosco nivel de resolucin
Re asociacin ehibridizacin de cidos
nuclecos
DNA total extrado.
No influenciado por sesgos
de PCR
Estudia el DNA o RNA
Puede ser estudiado in situ
Falta de sensibilidadSecuencias deben estar en
un alto nivel de copias para ser
detectadas.
Depende de la eficiencia de
la lisis y extraccin.
Micro arreglos de DNA e
hibridizacin de DNA
Igual que la hibridizacin de
cidos nucleicos.
Miles de genes pueden ser
analizados
Si se usan genes o
fragmentos de DNA aumenta
la especificidad.
Slo detecta las especies
ms abundantes.
Necesita microorganismos
con capacidad de cultivarse
Slo es preciso en sistemas
con baja diversidad.
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Tcnicas para estudiar los microorganismos (Moleculares)
Mtodo ventajas Desventajas
Electroforesis en un gel congradiente desnaturalizante
(DGGE) y (TGGE)
SE puede analizar grancantidad de muestras
simultneamente
Seguro, reproducible y
rpido
Sesgos por PCR dependientede la eficiencia de la extraccin
y lisis de DNA
La forma en que se haga el
muestreo influencia los
resultados de comunidades
(ej: almacenado)
Una banda puede
representar ms de una
especie
Slo detecta especies
dominantes
polimorfismo de
conformacin de la cadena
simple (SSCP)
Lo mismo que DGGE/TGGE
No usa gradientes
Sesgos pro PCR
Algunas hebras sencillas de
DNA pueden tomar ms de
una conformacin estable.
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Tcnicas para estudiar los microorganismos (Moleculares)Mtodo ventajas Desventajas
anlisis de restriccin de del
DNA ribosomal amplificado
(ARDRA), polimorfismo en la
longitud de los fragmentos
de restriccin (RFLP)
Detecta cambios
estructurales en la comunidad
microbiana
Sesgos por PCR
Patrones de bandeo
complejos.
polimorfismo en la
longitud de los fragmentos
de restriccin terminales
(T-RFLP)
Patrones de bandeo ms
simples que RFLP
Puede ser automatizado
Gran cantidad de muestrasAltamente reproducible
Compara diferencias entre
comunidades microbianas
Depende de la eficiencia de
la lisis y extracin
Tipos de Taq pueden
incrementar variabilidadEleccin de primers
universales
Requiere gran cantidad de
DNA
La eleccin de enzimas de
restriccin influencia el patrn
de bandeo obtenido
anlisis automatizado de
los espacios internos del
rRNA (RISA), anlisis de
restriccin del DNA
ribosomal amplificado(ARDRA)
Perfiles comunitarios
altamente reproducibles
Requiere grandes cantidades
de DNA
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Limitaciones de los mtodos de estudio
(moleculares) La eficiencia de la lisis vara de acuerdo al grupo microbiano.
Segn el mtodo de extraccin celular se puede lisar bacterias Gram (-)/Gram (+).
Si el mtodo es muy fuerte ambas clulas sern lisadas con prdida de DNA.
La lisis actuar diferencialmente si se trata de esporas, micelio y micelio de
diferentes edades (sesgos)
En muestras ambientales es necesario remover cidos hmicos (interfieren con la
PCR)
Los pasos subsecuentes de purificacin conllevan a una perdida de DNA o RNA
La amplificacin diferencial de genes blanco puede conllevar a un sesgo en el
estudio de diversidad.
Aunque se usan genes o fragmentos presentes en todos los organismos (rRNA 16s,rRNA 18s, regiones ITS) los primers presentan diferente afinidad por el templado.
(Kirk J. et al., 2004).
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Limitaciones de los mtodos de
estudio (Ambigedad de taxonoma)
24 definiciones de especie (todas
diferentes)
La definicin tradicional de especie est
basada en plantas superiores y animales (noaplica para procariotas u organismos
asexuales).
Las bacterias presentan plasticidad
gentica (transfieren su DNA a travs deplsmidos, bacterifagos y transposones)
(Kirk J. et al., 2004).
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Diversidad al utilizar mtodos bioqumicos y moleculares
Librera RNA 16sMedio de cultivo
Composicin (51%) de proteobateria
y(30%) de Bacterias del
filum Cytophaga
Flavobacterium
Bacteroides (CFB)
Menos del 17% de pertenecen
pertenecan a proteobateria y
(CFB).
Subclase y de
proteobacteria
Alrededor del 14%
pertenecen a estasubclase
Mas del 64% pertenecen a este
subclase
Similitud con
Bradyrhizobium sp.
Muchos clones
presentaron similitud
Ninguno present similitud
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Normativa en Colombia
Las normativas existentes
controlan el nmero de
microorganismos
presentes en cuerpos de
agua o alimentos. Pero
nada est escrito con
relacin a su usosustentable.
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Normativa en el mundoNormativa Objetivo
US Endangered Species Act (ESA) -
Convention on International Trade inEndangered Species of Fauna y Flora (CITES)
Conservacin de especies individuales de
flora y fauna (en peligro de extincin)
Caring of the earth (actualizacin
de World Conservation Strategy)
1980
Preservacin del ambiente y la diversidad
biolgica.
Establecimiento de reas protegidas para
cuidar de todos los organismos allpresentes.
La produccin de energa de biomasa.
Mantener buenas condiciones del suelo
para agricultura.
Incentivos a la investigacin taxonmica y
sistemtica.
La convencin de biodiversidad de Rio de
janeiro de 1993
Acuerdo sobre tarifas y comercio (GATT) y
sobre propiedad intelectual (TRIPS) de m.o.
modificados y procesos microbianos
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Es an ms difcil conservar organismos que no se
conocen
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Penicilliopsis clavariaeformisCookeina tricoloma
Perturbaciones ambientales en Java
http://www.huh.harvard.edu/research/discomycetes/image/Cookeina/Cookeina.tricholoma.1.html
http://www.sysbot.biologie.uni-muenchen.de/en/people/yorou/mycodiv_img.html?n=penicilliopsis_clavariaeformis
Extincin de una especie de rbol
Diospyros en Indonesia
E X T I N C I N
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PERPECTIVAS Y TENDENCIAS AUTOR
la diversidad microbiana ha de ser considerada como un recurso
para elaborar tecnologas novedosas que generen riqueza y
bienestar para los pases (Montao A. et al., 2010)
(Montao A. et
al., 2010)
Estudiar la biodiversidad microbiana para comprender la relacin
entre diversidad, estructura de la comunidad microbiana y
funcin (la actividad humana afecta biodiversidad microbiana -----
> funcin del ecosistema?)
(Kirk J. et al.,
2004)
Se debe empezar a considerar estudios a grandes escalas que
incluyan todos los niveles trpicos
(Peh Kelvin y
Lewis Simon,
2012)
Conocer ms sobre los organismos del suelo, su distribucin,
interacciones y funciones y cmo todo esto se traduce en
servicios ecosistmicos, as ser ms fcil desarrollar acciones ypolticas en pro de su conservacin
(Pulleman M. et
al., 2012)
Conocimiento de las comunidades microbianas en ambientes
extremos ya que son la fuente de enzimas con inusuales y
deseables propiedades.
(Lewin A. et al,
2012)
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Cmo sera
el mundo siconociramos ms de losmicroorganis
mos
Se utilizaramostodo su potencial
para combatir lasenfermedades
Se podra combatir elhambre utilizando la
gentica molecular y ladiversidad metablica
de los microorganismos.
Ayudara apreservar el
bienestar de la
tierra y loshumanoshaciendo un uso
racional yequitativo de este
recurso.
Produccin deinsulina
Manipulacion del
DNA
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Gracias!
