La función de los microorganismos en los ecosistemas

La microbiología ambiental es una rama de la ecología que estudia la biodiversidad de los microorganismos (virus, bacterias, hongos, organismos unicelulares procariotes y eucariotes) que pueden existir en cualquier ecosistema, como en el aire, el agua y el suelo.

Trata de contestar tres preguntas: qué tipos de microorganismos viven en un lugar, qué es lo que hacen y cómo interactúan entre ellos.

Para que se pudieran estudiar los diversos microorganismos que existen en la naturaleza fue vital el desarrollo del microscopio. El holandés Anton van Leeuwenhoek fue quien, en 1677, vio por vez primera bacterias, lo cual abrió un área de conocimiento enfocada en el entendimiento de ese mundo microscópico con el cual interactuamos todos los días.

Tuvieron que pasar casi tres siglos, hasta la década de 1950, a partir del descubrimiento de la estructura del ADN surgieran técnicas que permitieron extraer material genético y así analizar algunos marcadores presentes en microorganismos.

En la actualidad, se tiene la capacidad de secuenciar todo el ADN presente en una muestra ambiental, en conjunto con técnicas de cómputo, como la bioinformática y de bases de datos. Además, es posible clasificar taxonómicamente los microorganismos que existen en dicha muestra, así como reconstruir toda su información genética para entender su metabolismo.

“Podemos ver, por ejemplo, si tienen algún gen de patogenicidad o de virulencia. También con el metabolismo podemos entender cuál es su papel en el ambiente donde viven, pues éste tendrá organismos cuyo metabolismo puede aprovechar”, explica el doctor Fidel Alejandro Sánchez Flores, del Instituto de Biotecnología de la UNAM.

Por ejemplo, si el microorganismo vive en el agua puede tener genes que codifican para proteínas, las cuales le permiten utilizar como nutrientes ciertos compuestos que están en ese ambiente. Esto a su vez genera otros compuestos que son el producto de utilizar cierto compuesto, y que si bien a ellos a lo mejor no les sirve, otro organismo que viva al lado o ahí mismo (en la muestra) podrá aprovecharlo haciendo una cadena trófica.

De esta forma, algunos microorganismos degradan compuestos que otros no pueden y al hacerlo crean compuestos que otros sí se pueden comer. Es así como esta relación ayuda a mantener todo el ecosistema.

• El potencial de la microbiología ambiental es proveer de soluciones biotecnológicas que puedan solucionar muchos problemas ambientales.
  

Biorremediación

Un tipo de solución biotecnológica de la microbiología ambiental es la biorremediación, que consiste en usar componentes biológicos u organismos para remover contaminantes u otro tipo de agentes que están perturbando un ecosistema.

Un proyecto en el que el doctor Sánchez Flores participó consistió en estudiar y seleccionar microorganismos del Golfo de México que puedan degradar petróleo, para que en caso de un derrame, se pueda limpiar el mar de una manera más amigable y segura para el ecosistema.

El Golfo de México siempre ha tenido la presencia de grandes cantidades de hidrocarburos en el subsuelo, además de que se ha depositado materia orgánica que con el tiempo se ha ido descomponiendo y comprimiendo, lo cual ha dado origen al petróleo. En ese ambiente hay microorganismos que están acostumbrados a vivir y a comer lo que ahí existe.

El problema se presenta cuando se realizan perforaciones para extraer el petróleo y gas del subsuelo. En ese proceso hay fugas que perjudican el entorno y a otros organismos. Para quitar esta contaminación por lo general se utilizan sustancias, como detergentes, que aglutinan estos agentes contaminantes para que se vayan al fondo marino, pero no desaparecen. Otra opción es quemarlos, pero esto genera una nueva contaminación.

Una de las opciones más viables es en el uso de microorganismos que se puedan comer ese petróleo antes de que se vaya al fondo marino.

“Hay que buscar cuáles son las bacterias específicas y para esto se requiere de un estudio, el cual se hace gracias a la información genética que está ahí y a experimentos, ensayo-error, para decir cuál es la mejor combinación para degradar estos contaminantes, qué cantidad y volumen de bacterias necesito, y en qué condiciones debo ponerlas para que se dé la degradación de una manera muy eficiente”.

Precisa que conocer las bacterias ayuda para tenerlas como un marcador. Por ejemplo, han realizado estudios en el río Apatlaco, en Morelos, en donde han encontrado que cuando el agua está limpia hay abundancia de la bacteria del género Limnohabitans, por lo que se vuelve un marcador, ya que cuando se ha analizado agua en otras partes del río más contaminado baja la concentración de dicha bacteria, la cual se recupera cuando el líquido pasa por una planta de tratamiento, aunque el balance de microorganismos ya no es el mismo al del agua limpia.

Apoyar al medioambiente

Comprender la interacción entre distintos microorganismos también es fundamental para reconocer en qué momento se genera una disbiosis, es decir, cuando se pierde el balance entre unos y otros. Por ejemplo, entender que hay bacterias que pueden vivir en un ambiente y no causar ningún daño, pero cuando son expuestas a ciertas condiciones pueden adquirir otro tipo de función que pueda dañar el entorno donde se encuentra.

El investigador, quien además es encargado de la Unidad Universitaria de Secuenciación Masiva y Bioinformática y el Laboratorio Nacional de Apoyo Tecnológico a las Ciencias Genómicas, comenta que en otro proyecto que trabaja relacionado con manglares han detectado que los microorganismos presentes generan un tipo de tapete blanco para poder vivir, asimismo aportan algunos nutrientes para los manglares.

Si nosotros dañamos a esas bacterias con todos los contaminantes que puede traer una embarcación o la basura que se tira al mar y las matamos, también vamos a se va a afectar a los manglares y por lo tanto, lugares en donde puedan vivir peces, crustáceos, aves, otros animales. Se hace una cadena destructiva, “porque cuando ves un ambiente enfermo es que ha perdido este balance”, advierte.

Este tipo de análisis no solamente se realizan en ambientes marinos, también en microorganismos del suelo y del aire.

El doctor Sánchez Flores comparte que se analiza el tipo de partículas que quedan suspendidas en el aire con máquinas a las cuales se les adaptan filtros o medios de cultivo para que el aire que fluye quede en ellos, y después extraer la información genética de lo que crece en el medio, para saber qué tipo de microorganismos existen en ese ambiente.

Este tipo de trabajo también lo han realizado en hospitales en donde analizan patógenos nosocomiales que circulan en el aire. Ahí analizan cuál es su importancia, quiénes son y qué hacen.

La identificación de estos seres invisibles a nuestros ojos también puede conducir a hallazgos en beneficio social.

“A veces no puede existir un microorganismo si no está presente otro porque se ayudan. Uno produce algo que necesita el otro y viceversa. También la microbiología ambiental nos ayuda a encontrar microorganismos que tengan un potencial biotecnológico, industrial, para crear soluciones que apoyen al medio ambiente”.