INTERACCIONES ENTRE POBLACIONES MICROBIANAS Y ANIMALES

Interacciones m-a

• PREDACIÓN DE MICROORGANISMOS POR ANIMALES:

- Captura de agregados microbianos - Filtración de alimentos:

• CULTIVO/CRECIMIENTO DE MICROORGANISMOS POR/EN ANIMALES PARA ALIMENTO Y NUTRICIÓN:

- Hormigas (Atta sp.)- Escarabajo de la ambrosía- Termitas

- Cultivo directo externo de biomasa microbiana:

- Simbiosis relacionadas con la nutrición:

- Ectosimbiosis de protozoos-insectos

- Endosimbiosis de hongos y bacterias con insectos

- Endosimbiosis de microorganismos fotosintéticos con invertebrados acuáticos - Asociaciones de invertebrados de las fumarolas submarinas con bacterias quimiolitotrofas. - Ectosimbiosis de peces con bacterias

- Ectosimbiosis de aves con bacterias y hongos

- Simbiosis de rumiantes con protozoos, bacterias y hongos - Simbiosis en los tractos intestinales de animales de sangre caliente

• SIMBIOSIS CON BACTERIAS LUMINISCENTES

PREDACIÓN DE MICROORGANISMOS POR ANIMALESPREDACIÓN DE MICROORGANISMOS POR ANIMALES

CAPTURA DE AGREGADOS MICROBIANOS (GRAZING)

- Se consumen masas coherentes de millones de microorganismos

- Raspado e ingestión de costras microbianas sobre superficies sumergidas: Gasterópodos (caracoles),

Equinodermos (erizos de mar), Patélidos (lapas).

- Consumo de pellets fecales propios o ajenos. Se consume biomasa microbiana y se obtienen vitaminas, etc....: microartrópodos y roedores (conejo) del suelo, invertebrados acuáticos.

- Pastoreo de biomasa microbiana crecida sobre secreciones mucosas del animal: meiofauna marina

- Consumo de biomasa microbiana creciendo sobre detritus o partículas de suelo: invertebrados marinos y de agua dulce; lombriz de tierra

- Consumo de comunidades endolíticas: caracol de desierto

FILTRACIÓN DEL ALIMENTO

- Consumo de presas microbianas planctónicas

- Invertebrados bentónicos sésiles.

Mantienen un flujo de agua (cilios, patas, antenas, cola, agallas) y filtran el agua (agallas, tentáculos, redes mucosas): Porifera (esponjas), crustáceos sésiles

(percebes), gusanos poliquetos tubícolas, Lamelibranquios (bivalbos), Braquiopoda, Tunicados, Briozoos.

- Microcrustáceos planctónicos: Cladócera (aguas dulces), Copépoda (aguas dulces y marinas), Euphausia (krill marino)

- Formas larvales de invertebrados y otros organismos como rotíferos

CAPTURA DE AGREGADOS MICROBIANOS (GRAZING)

- Se consumen masas coherentes de millones de microorganismos

- Raspado e ingestión de costras microbianas sobre superficies sumergidas: Gasterópodos (caracoles),

Equinodermos (erizos de mar), Patélidos (lapas).

- Consumo de pellets fecales propios o ajenos. Se consume biomasa microbiana y se obtienen vitaminas, etc....: microartrópodos y roedores (conejo) del suelo, invertebrados acuáticos.

- Pastoreo de biomasa microbiana crecida sobre secreciones mucosas del animal: meiofauna marina

- Consumo de biomasa microbiana creciendo sobre detritus o partículas de suelo: invertebrados marinos y de agua dulce; lombriz de tierra

- Consumo de comunidades endolíticas: caracol de desierto

FILTRACIÓN DEL ALIMENTO

- Consumo de presas microbianas planctónicas

- Invertebrados bentónicos sésiles.

Mantienen un flujo de agua (cilios, patas, antenas, cola, agallas) y filtran el agua (agallas, tentáculos, redes mucosas): Porifera (esponjas), crustáceos sésiles

(percebes), gusanos poliquetos tubícolas, Lamelibranquios (bivalbos), Braquiopoda, Tunicados, Briozoos.

- Microcrustáceos planctónicos: Cladócera (aguas dulces), Copépoda (aguas dulces y marinas), Euphausia (krill marino)

- Formas larvales de invertebrados y otros organismos como rotíferos

Interacciones m-a

CULTIVO DIRECTO EXTERNO DE BIOMASA MICROBIANA

TERMITASTERMITOMYCES

Túneles

AMBROSIA LARVAS Y HONGOS

ATTA

Hormiguero e hifas de hongo

BROMATIA

ECTOSIMBIOSIS DE PROTOZOOS CON INSECTOS XILÓFAGOS

ENDOSIMBIOSIS DE HONGOS Y BACTERIAS CON INSECTOS

- Los xilófagos tienen en su intestino grandes cantidades de protozoos flagelados con bacterias en su interior- Los protozoos y sus bacterias son responsables de la degradación de la celulosa produciendo acetato (que es absorbida por el animal), CO2 y H2

- También existen bacterias metanogénicas en el aparato digestivo que transforman el CO2 y H2 en CH4 que es expelido al exterior - Además están presentes bacterias fijadoras de N2 atmosférico (Enterobacter agglomerans) importantes para completar la dieta basada en derivados del material vegetal

SIMBIOSIS RELACIONADAS CON LA NUTRICIÓN

Coleóptero de la madera Cucaracha

- Los insectos con dietas restringidas, por ejemplo los chupadores desangre necesitan relacionarse simbióticamente con microbios que suplen sus deficiencias dietéticas mediante factores de crecimiento.-Los microorganismos se encuentran localizados en órganos especialesllamados MICETOMAS.

- La supresión de lapoblación bacteriana en los piojos causa fallos en la reproducción del animal.

Interacciones m-a

ANÉMONAS

BIVALVOS

NUDIBRANQUIOS

ENDOSIMBIOSIS DE MICROORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS CON INVERTEBRADOS ACUÁTICOS

Interacciones m-a

Zooxantelas en los tentáculos

Dinoflagelados

CORALES

ENDOSIMBIOSIS DE MICROORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS CON INVERTEBRADOS ACUÁTICOS

ASOCIACIONES DE INVERTEBRADOS DE LAS FUMAROLAS SUBMARINAS CON BACTERIAS

QUIMIOLITOTROFAS.

Interacciones m-a

Riftia pachyptila

Calpytogena magnifica

ASOCIACIONES MUTUALISTAS DE INVERTEBRADOS CON MICROORGANISMOS METANOTROFOS Y QUIMIOLITOTROFOS

SIMBIOSIS RELACIONADAS CON LA NUTRICIÓN

EMISIONES DE HIDROCARBUROS EN EL GOLFO DE MEXICO

- En las profundidades del Golfo de Mexico existen grandes acumulaciones de hidrocarburos líquidos y gaseosos en estratos salinos del jurásico.- La comigración de estos fluidos crea ambientes extremos distintos capaces de soportar una prolífera comunidad microbiana que es la base de una compleja cadena alimenticia.- Se originan dos tipos de ambientes, en los lugares donde fluyen los hidrocarburos junto con la salmuera, la Tª de la zona puede tener mas de 40ºC.En las zonas donde salen los hidrocarburos junto con SH2 se forman estructuras químicas similares al hielo que se llaman “gas hydrates”.

- En las “piscinas de salmuera” existen comunidades de moluscos bivalvos que contienen bacterias metanotrofas de las cuales parece alimentarse.

- En las zonas con “gas hydrates” existen altas concentraciones de Beggiatoa quimioautotrofas que oxidan el SH2.

SIMBIOSIS RELACIONADAS CON LA NUTRICIÓN

EMISIONES DE HIDROCARBUROS EN EL GOLFO DE MEXICO

Piscinas de salmuera (brine pool)

SIMBIOSIS RELACIONADAS CON LA NUTRICIÓN

EMISIONES DE HIDROCARBUROS EN EL GOLFO DE MEXICO

Hidratos de metano (gas hydrates)

SIMBIOSIS RELACIONADAS CON LA NUTRICIÓN

ECTOSIMBIOSIS DE BACTERIAS CON PECES E INVERTEBRADOS ACUATICOS.

- Contienen en su aparato digestivo poblaciones microbianas que participan en la digestión.- Los anfípodos contienen grandes cantidades de Vibrio que producenquitinasa.-Algunos peces albergan poblaciones de microorganismos productoresde celulasas.

Pez gato

Carpa

Anfípodos

ECTOSIMBIOSIS DE MICROORGANISMOS CON AVES HERBÍVORAS

- Estas aves mantienen internamente poblaciones celulolíticas de bacterias y hongos.-Las aves de la cera albergan a Micrococcus cerolyticus y a Candidaalbicans que pueden metabolizar la cera si reciben el suministro de ciertosfactores de crecimiento producidos por el pájaro. Las aves asimilan los nutrientes fruto de la degradación de la cera.

Prodotiscus

Indicator

Interacciones m-a

RUMEN

METANÓGENAS

PROTOZOOS

HONGOS

BACTERIAS

SIMBIOSIS RELACIONADAS CON LA NUTRICIÓN

SIMBIOSIS EN LOS RUMIANTES

- Los mamíferos no poseen celulasas y otras enzimas necesarias para degradar el material vegetal, necesitan de poblaciones microbianas asociadas que incluyen procariotas (eubacterias y arqueas metanogénicas) y eucariotas como protozoos y hongos quitridiomicetos.- Los rumiantes tienen una cámara especializada (Rumen) en donde albergan estas poblaciones.- Tª de 37 a 39 ºC y un pH de 5.5 a 7.0 Eh= -350 mV- 109-1010 células/mL

57.5 (C6H12O6) 65 acetato + 20 propionato + 15 butirato + + 60 CO2 + 35 CH4 + 25 H2O

- Gran diversidad de microorganismos: Bacteroides, Ruminococcus, Succinimonas, Methanobacterium, Butyrivibrio, Selenomonas, Succinivibrio, Streptococcus, Eubacterium, Lactobacillus.- En conjunto tienen todas las actividades enzimáticas necesarias para digerir los distintos componentes de la materia vegetal-El animal se alimenta de las ácidos grasos producto de la fermentación microbiana, que son absorbidos por los capilares

- Además de bacterias en el rumen existen gran cantidad de protozoos que fermentan materiales vegetales.- Algunos fermentan la celulosa, otros carbohidratos disueltos y otros predan bacterias.- El animal digiere la biomasa de protozoos en las cámaras posteriores del sistema digestivo.

- Ambas partes de benefician. El rumen es un entorno adecuado y protector, hay un suministro continuo de alimento triturado. Los microorganismos proporcionan ácidos orgánicos, factores de crecimiento, proteínas y carbohidratos.

- Otros animales hervíboros no rumiantes también que dependen de los microorganismos que se aojan en el ciego para digerir el alimento (hipopótamos, perezosos, canguros, caballos, conejos, etc)

SIMBIOSIS RELACIONADAS CON LA NUTRICIÓN

SIMBIOSIS DE LOS TRACTOS INTESTINALES DE ANIMALES DE SANGRE CALIENTE

- La mayoría de los homeotermos contienen comunidades microbianas complejas en su tracto intestinal.- En el intestino humano los géneros de anaerobios estrictos más abundantes son:Bacteroides, Fusobacterium, Bifidobacterium y Eubacterium.- La principal contribución microbiana al animal es la producción deFactores de crecimiento como algunas vitaminas esenciales y constituyen una importante barrera al ataque de patógenos intestinales.También ayudan al desarrollo del sistema inmunológico y estimulan la red de capilares del sistema intestinal

Bacteroides

Bifidobacterium

Intestino Grueso

ClostridiumBacteroides

Enterococcus faecalis

Lactococcus

E. coli

ANIMALES LIBRES DE GÉRMENES

• Tejido linfoide insuficientemente desarrollado• Pared intestinal mas delgada• Ciego aumentado de tamaño• Baja cantidad de anticuerpos• Necesitan grandes cantidades de vitamina K y del complejo B

• Mas susceptibles frente a patógenos• Los patógenos se establecen más rápidamente• El número mínimo de agentes infecciosos es mucho menor

Interacciones m-a

SIMBIOSIS CON BACTERIAS LUMINISCENTES

FMNH2+ O2+ R-CHO

Luciferasa

ATP

FMN + R-COOH + LUZ

FMNH2+ O2+ R-CHO

Luciferasa

ATP

FMN + R-COOH + LUZ

Interacciones m-a

ASPECTOS ECOLÓGICOS DE LA PATOGENIA ANIMALASPECTOS ECOLÓGICOS DE LA PATOGENIA ANIMAL

A) INTOXICACIÓN

1.- Condiciones en las que se produce la toxina

2.- Capacidad de la toxina para permanecer activa

3.- Concentración de la toxina capaz de producir enfermedad

4.- Factor de dilución o concentración (ej, cadena trófica)

- Microorganismos heterótrofos + M.O. crean condiciones anóxicas

- Producción de H2S y acumulación a concentraciones tóxicas

- Modificación del pH (drenaje ácido de minas)

- Producción de toxinas por setas

- Producción de aflatoxinas por Aspergillus

- Producción de toxinas por dinoflagelados

- Producción de toxinas por bacterias (botulismo, salmonelosis)

A) INTOXICACIÓN

1.- Condiciones en las que se produce la toxina

2.- Capacidad de la toxina para permanecer activa

3.- Concentración de la toxina capaz de producir enfermedad

4.- Factor de dilución o concentración (ej, cadena trófica)

- Microorganismos heterótrofos + M.O. crean condiciones anóxicas

- Producción de H2S y acumulación a concentraciones tóxicas

- Modificación del pH (drenaje ácido de minas)

- Producción de toxinas por setas

- Producción de aflatoxinas por Aspergillus

- Producción de toxinas por dinoflagelados

- Producción de toxinas por bacterias (botulismo, salmonelosis)

B) INFECCIÓN- Parásitos extra o intracelulares

- Destrucción del hospedador o respuesta inmune

- Condiciones ambientales

1.- Rutas de transferencia

2.- Supervivencia fuera del hospedador

3.- Reservorios

- Rutas de entrada

- Defensas inespecíficas

- Respuesta inmune

B) INFECCIÓN- Parásitos extra o intracelulares

- Destrucción del hospedador o respuesta inmune

- Condiciones ambientales

1.- Rutas de transferencia

2.- Supervivencia fuera del hospedador

3.- Reservorios

- Rutas de entrada

- Defensas inespecíficas

- Respuesta inmune

CONCLUSIONES GENERALES DE LOS PROCESOS DE INTERACIÓN ENTRE MICROORGANISMOS Y

ANIMALES

CONCLUSIONES GENERALES DE LOS PROCESOS DE INTERACIÓN ENTRE MICROORGANISMOS Y

ANIMALES

- Según se van conociendo más y/o mejor, parece que posiblemente todos los metazoos interaccionan con microorganismos.

- Posiblemente, a lo largo de la evolución, los eucariotas, base de los metazoos, que evolucionaron a partir de los procariotas, se apoyaron de una u otra forma en estos últimos para poder desarrollar, colonizar y optimizar la utilización de los distintos recursos disponibles.

- La interacciones positivas (+), dominan sobre las negativas (-), si bien estas últimas y las interacciones (+ , -) pueden ser un mecanismo fundamental de control para asegurar el equilibrio de la comunidad y el reciclado de nutrientes

- Según se van conociendo más y/o mejor, parece que posiblemente todos los metazoos interaccionan con microorganismos.

- Posiblemente, a lo largo de la evolución, los eucariotas, base de los metazoos, que evolucionaron a partir de los procariotas, se apoyaron de una u otra forma en estos últimos para poder desarrollar, colonizar y optimizar la utilización de los distintos recursos disponibles.

- La interacciones positivas (+), dominan sobre las negativas (-), si bien estas últimas y las interacciones (+ , -) pueden ser un mecanismo fundamental de control para asegurar el equilibrio de la comunidad y el reciclado de nutrientes