Hipertermófilo
| ||||||
Hipertermófilos. Organismos cuya temperatura óptima de crecimiento se encuentra estrictamente por encima de los 80ºC.
Dentro de los procariotas, encontramos hipertermófilos tanto en Bacteria como en Archea siendo este último grupo en el que se encuentran en mayor número.
Sumario
Historia
Thomas D. Brock descubrió los hipertermófilos en aguas termales en el Parque Nacional de Yellowstone (Wyoming), en 1967. Afirmó que Las bacterias son capaces de crecer a cualquier temperatura en la que exista agua líquida, incluso en estanques que estén por encima del punto de ebullición. Desde entonces se han descubierto más de 70 especies.
Se cree que, debido a las condiciones termorreductoras de las fuentes hidrotermales, como en la teoría del mundo de hierro-azufre, postulada en 1988, los primeros organismos que existieron en la Tierra habrían sido hipertermófilos.
Clasificación
Podemos clasificarlos de la siguiente manera (se citan los géneros más representativos):
Bacteria
- Thermotoga: temperatura óptima 80ºC
- Aquifex: temperatura óptima 85ºC (la mayor dentro de Bacteria).
- Thermocrinus: temperatura óptima 80ºC
Arquea
Filo Euryarcheota:
- Thermococcales: Thermococcus 90ºC ; Pyrococcus 100ºC
- Archaeglobales: Archaeglobus 83ºC ; Ferroglobus 85ºC
Filo Crenarcheota:
- Sulfobales: Sulfobus 90ºC ; Acidianus 90ºC
- Thermoproteales: Thermoprotheus 90ºC
- Desulfucoccales: Pyrodictium 105ºC; Pyrolobus 105ºC ; Ignicocucus 90ºC ; Staphylithermus 92ºC
Tipología
Se pueden encontrar hipertermófilos con adaptaciones a diferentes factores ambientales como pueden ser, la acidez, la alta salinidad, la baja salinidad, bajos potenciales redox en los sistemas hidrotermales submarinos, etc.
Por esto estos organismos desarrollan, características que los hacen resistentes a estos factores. Como el medio de las fuentes hidrotermales submarinas tiende a ser un medio bastante ácido se hará mención de acidófilos extremos y acidófilos moderados principalmente.
Acidófilos extremos
Los acidófilos extremos pueden ser aerobios, anaerobios facultativos o aerobios; proliferan en unas condiciones de pH de entre 1 y 5, aunque el punto óptimo para su crecimiento suele estar en torno a 3.
Pertenecen a este grupo los géneros: Sulfolubus, Metallosphaera, Acidianus y Stygiolobus.
Los miembros de Sulfolubus son anaerobios estrictos y pueden crecer de forma autotrofa, heterótrofa o bien pueden ser heterotrofos facultativos.
Durante el crecimiento autótrofo S, S-2 y H2 pueden oxidarse dando lugar a ácido sulfúrico o a agua como producto; mientras que durante el crecimiento heterotrófico azúcares y peptonas sirven como fuentes de energía. Por ejemplo Sulfolubus metallicus y Acidianus brierleyi pueden crecer mediante la oxidación de minerales con compuesto de S.
Acidanus es similar a Sulfolubus pero también puede crecer en condiciones de anaerobiosis reduciendo S0 usando H2 como donante de electrones.
Metallosphaera difiere de Sulfolubus por su alto contenido de GC (porcentaje de guanina citosina) en su ADN y son unos potentes degradadores de minerales con compuesto de S.
Stygiolobus son quimiolitoautotrofos anaerobios estrictos que crecen reduciendo S0 mediante H2.
Acidófilos moderados
Este tipo de organismos son propios de ambientes marinos de baja salinidad y, la mayoría de ellos, son anaerobios estrictos.
Para los acidófilos moderados el valor de pH óptimo está en torno a 5.
Este grupo lo componen 5 géneros que son: Thermoproteus, Pyrobaculum, Thermofilum, Desulfurococcus y Methanothermus.
Estos organismos presentan una gran variedad de mecanismos de adaptación al ambiente, de los que citaremos algunos ejemplos: Thermoproteus neutroohilus y Thermoproteus tenax pueden crecer de forma quimilitotrófica reduciendo S0 mediante H2. Methanothermus produce gas metano como subproducto de su metabolismo. Los miembros de Pyrococcus y Thermococus son especies submarinas cocoides que obtienen energía mediante la fermentación de péptidos, aminoácidos y azucares dando lugar a ácidos grasos, CO2 y H2O. Pyrobacillum aerophilum crece de forma quimioautótrofa mediante la reducción anaerobia de nitratos mediante H2 como donador de electrones. La temperatura óptima de crecimiento de Pyrococcus furiosus son 100ºC. Algunas especies de Thermococcus pueden crecer en presencia de petróleo. Methencoccus igneus, Methencoccus jannaschii y Methanopyrus kandleri son hipertermófilos marinos que crecen de forma quimiolitoautotrófica en el agua de mar en presencia de H2 y CO2.
Aislamiento y cultivo
Con el fin de aislar hipertermófilos se toman muestras de sedimentos, rocas, suelo, aguas, etc. siempre calientes. La mayoría de los ambientes calientes son anaerobios debido a la presencia de sulfuro de hidrógeno; ya que durante el muestreo, por lo general, las muestras son “contaminadas” por el oxígeno, que, a altas temperaturas, puede ser peligroso para los hipertermófilos anaerobios.
Por lo que se aconseja, ya sea la refrigeración o la eliminación inmediata del O2 de las muestras para evitar la inactivación de las células.
El medio de cultivo a elegir debe de ser escogido teniendo en cuenta las condiciones de vida de cada microorganismo (tipo de nutrientes, temperatura, etc). Se debe tener en cuenta también, para elegir las condiciones de cultivo, que ciertos microorganismos de aguas profundas pueden ser capaces de utilizar reacciones químicas bajo alta presión variando su equilibrio hacia la obtención de energía.
Después de la inoculación de las muestras, los cultivos de hipertermófilos se pueden detectar tras un tiempo de incubación que varía de 1 día a 1 semana, dependiendo de la concentración celular inicial y el tiempo de generación del organismo.
Para clonar una especie a partir de un cultivo, lo mejor es utilizar una colonia aislada en medio sólido. Pero, por regla general el agar no es adecuado como agente solidificante, debido a que se funde a temperaturas superiores a 900C por lo cual se utiliza la goma gellam o el pilisilicato como agente para la solidificación.
En muchos casos, la siembra no tiene éxito, posiblemente debido a la incapacidad de los organismos para crecer en superficies sólidas.
Nuevos métodos de clonación, como los clasificadores de células o las pinzas ópticas serán esenciales en el futuro para llevar a cabo estos procedimientos.
