INTERACCIONES MICROBIANAS

INTERACCIONES MICROBIANAS

Ecología: la ciencia que explora las interrelaciones entre los organismos y su medio ambiente biótico y abiótico.

La 'ecología microbiana' es la rama de la ecología que estudia a los microorganismos en su ambiente natural, los cuales mantienen una actividad continua imprescindible para la vida en la Tierra.

La composición de la microflora y de la microfauna de un ecosistema está regulada por las interacciones de los microorganismos de una comunidad entre sí y de los mismos con el medio no biótico de lo cual surge un equilibrio dinámico.

Las poblaciones microbianas interaccionan y cooperan de varios modos, y estas relaciones pueden ser beneficiosas o perjudiciales. Por ejemplo, los productos de desecho de las actividades metabólicas de algunos microorganismos pueden servir de nutrientes para otros.

Los microorganismos también interaccionan con su ambiente físico y químico. Las características de los hábitats son notablemente diferentes: un factor que favorece el crecimiento de un microorganismo concreto puede ser dañino para otro. En conjunto, denominamos ecosistema a todos los organismos vivos y a las condiciones físicas y químicas de su entorno. Existen importantes ecosistemas en los medios acuáticos (océanos, estanques, lagos, corrientes, hielo, fuentes termales) y en los medios terrestres (suelo, profundidades bajo la superficie), así como en otros organismos (plantas y animales).

Un ecosistema está influenciado —e incluso controlado— por las actividades microbianas. Los procesos metabólicos llevados a cabo por los microorganismos requieren la obtención de nutrientes del ecosistema y su uso para construir nuevas células. Al mismo tiempo, eliminan productos de desecho al medio ambiente. Así, con el tiempo, los ecosistemas microbianos se extienden y contraen en función de los recursos y las condiciones disponibles, de modo que las actividades metabólicas de los microorganismos modifican gradualmente los ecosistemas, tanto desde el punto de vista químico como físico.

El hábitat puede cambiar así de modo significativo. Por ejemplo, el oxígeno molecular (O2) es un nutriente vital para algunos microorganismos pero resulta venenoso para otros. Si los microorganismos que consumen oxígeno (aerobios) agotan el oxígeno de un hábitat convirtiéndolo en anóxico (carente de O2), las nuevas condiciones pueden favorecer el crecimiento de microorganismos anaerobios previamente presentes en el hábitat pero que eran incapaces de crecer. Por ello, a medida que cambian los recursos y las condiciones en los hábitats microbianos, las poblaciones celulares aumentan o descienden, cambiando de nuevo el hábitat.

Los microorganismos se presentan en la naturaleza como poblaciones que interaccionan con otras poblaciones para formar comunidades microbianas. Las actividades de los microorganismos en estas comunidades pueden afectar de modo importante al hábitat y cambiar rápidamente sus propiedades físicas y químicas.

LAS INTERACCIONES PUEDEN SER:

INTERACCIONES SINÉRGICAS

1. COMENSALISMO: un organismo se beneficia y el otro no se afecta.

La degradación de moléculas complejas es realizada por poblaciones mixtas, una población le ofrece a la otra (comensal) un sustrato más simple. La relación es generalmente casual y se conocen varios tipos de relaciones comensalíticas.

a) Modificación del sustrato: una población convierte un sustrato no disponible para otra población, en un producto que puede ser asimilado como nutriente. Ejemplo: bacterias celulolíticas y Azobacter spp. En la degradación de biopolímeros (quitina, pesticidas, etc.) se llega a constituir toda una cadena alimentaria.

b) Liberación de sustancias bióticas: algunos microorganismos sintentizan y excretan factores de crecimiento que son utilizados por otros microorganismos (nutricionalmente exigentes

c) Remoción de factores inhibidores. Organismos de una especie destruyen o remueven ciertas sustancias presentes en el medio ocasionando el beneficio y multiplicación de otra población comensal.

d) Superficies adecuadas para la proliferación de microorganismos comensales. Colonizan sobre la superficie de otros. Ejemplo: bacterias sobre algas.

e) Provisión de nutrientes, protección o albergue. Estas relaciones pueden derivar en parasitismo.

1. PROTOCOOPERACIÓN: beneficio mutuo.

Carácter laxo (la existencia de cada integrante de la asociación en un ambiente dado requiere la presencia de la especie compañera o de una población que le brinde los nutrientes o factores de crecimiento necesarios). Una categoría de protocooperación es la síntesis y degradación de macrocélulas, en la que un asociado provee una fuente de energía a su pareja y ésta le aporta algún nutriente esencial, o bien cada integrante de la pareja excreta un factor de crecimiento sin el cual el asociado no puede desarrollarse. Ejemplo: poblaciones complejas, como la mezcla de dos hongos, pueden sintetizar una toxina antifúngica, estable al calor Se han descrito interacciones nutricionales entre bacterias, actinomicetes y hongos que requieren vitaminas, aminoácidos, bases púricas o pirimídicas. La pareja es capaz de sintetizar el factor de crecimiento apropiado. Incluso cada integrante puede aportar fragmentos de la molécula de un factor de crecimiento, como la vitamina B12.

1. SIMBIOSIS: dos o más especies viven en inmediata proximidad estableciendo relación duradera con beneficio mutuo (carácter obligatorio).

Ejemplo de este tipo de interacción es el del liquen (asociación entre un alga y un hongo), en el cual el hongo se provee de materia carbonada proveniente de la fotosíntesis del alga y ésta se beneficia con el aumento de la superficie de absorción y del agua retenida en las hifas del hongo. Otros ejemplos son las asociaciones entre algas y protozoos. Los organismos fotoautótrofos viven y se mantienen indefinidamente como simbiontes en los protozoos, donde obtienen nutrientes y un ambiente protector, incluso algunas no puede desarrollarse fuera del hospedante. Si no puede determinarse el beneficio obtenido por el protozoo, la asociación no puede definirse como simbiótica

Otra característica de este tipo de interacción la constituye la duración de las mismas: en general involucran la mauro parte de la vida de los participantes. Aunque la elección de la pareja no es un hecho casual (existe cierta especificidad), existen diferencias con las protocooperación. La asociación es eminentemente exitosa y esto explica su amplia distribución en ecosistemas marinos, en el cuerpo de animales de taxonomía diversa, en hojas, raíces, en suelos de diversas regiones climáticas.

Estas reacciones pueden derivar hacia el parasitismo, resultante de la lucha de los componentes por sobrevivir.

Mecanismos involucrados en las asociaciones simbióticas:

− Aumento de la velocidad de crecimiento: efecto muy reconocido, el protozoo infectado con su alga específica crece más rápidamente que solo. Se puede apreciar esto por aumento de la población o masa.

− Estimulación de la actividad metabólica (respiración, etc.)

− Provisión de fuentes de carbono por la fotosíntesis: las algas en simbiosis en los líquenes o con protozoos o invertebrados acuáticos o con plantas, fotosintetizan en exceso para sus necesidades y satisfacen así los requerimientos de sus asociados.

− Conversión de nutrientes no disponibles para el organismo asociado en uno disponible.

− Aportes de nutrientes, como en las micorrizas, o en nódulos fijadores de N2.

− Generación de CO2 para la fotosíntesis, o la producción de O2 para el simbionte por acción de ka actividad fotosintética.

− Provisión de factores de crecimiento, utilización de metabolitos tóxicos, protección contra altas intensidades luminosas, desecación y protección contra parásitos

INTERACCIONES ANTAGÓNICAS: hay perjuicio de alguna parte de la población.

1. COMPETENCIA: puede ser interespecífica o intraespecífica.

Puede darse por:

− Nutrientes

− Espacio

− Luz

En el suelo uno de los principales factores limitantes es el carbono y se establece competencia por este elemento cuando la densidad de la población microbiana es alta (conocer cuáles especies compiten, con quien es bueno entre otras cosas para exterminar hongos fitopatógenos).

La capacidad de un organismo para competir está gobernada por:

a) Alta velocidad de crecimiento. La especie que prolifera más rápido usa los nutrientes limitantes con ventaja para los que son de crecimiento lento.

b) Tolerancia a factores abióticos. Tienen ventajas ecológicas las especies capaces de crecer en condiciones ambientales extremas, sean cuales sean.

c) Capacidad de multiplicarse a bajas concentraciones del nutriente limitante. Es una propiedad que pocas especies poseen. Ejemplo: algas que crecen bien a concentraciones muy bajas de nitratos o fosfatos.

d) Eficiencia en el uso de nutrientes limitantes: son aquellos organismos que con muy poca cantidad de nutrientes asimilables igual pueden sintetizar citoplasma.

e) Requerimiento de factores de crecimiento: en ambientes pobres, como el suelo, organismos prototrofos poseerán ventaja frente a un auxótrofo para estas sustancias.

f) Capacidad para sintetizar y almacenar sustancias de reserva: emplear dichas sustancias cuando el aporte de nutrientes disminuye.

g) Capacidad de desplazarse hacia áreas en donde hay mayor nivel de nutrientes

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