Microorganismos bioelectrogénicos III

Como ya os prometí, en esta entrada vamos a conocer un poco cuales y como son los microorganismos más interesantes en la generación de energía eléctrica.

Árbol filogenético de Bacteria construido a partir de secuencias del 16S RNA (Brock: Biología de los microorganismos)

Algunos ejemplos de “bacterias electrogénicas” los encontramos en la clase Delta-proteobacterias, más específicamente en la familia Geobacteraceae, bacterias gramnegativas, anaeróbicas, reductoras de diferentes metales y con capacidad de oxidar una variedad de compuestos orgánicos como los hidrocarburos. Fueron aisladas por primera vez en 1987 por el doctor Lovley de la Universidad de Massachussets de los sedimentos de un rio y a partir de aquí se han convertido en la familia de bacterias mas estudiadas en el campo de la bioenergía y la biorremediación gracias a sus amplias aplicaciones, de las que os hablaré más ampliamente en próximas entradas. 

Geobacteriaceae (http://microbewiki.kenyon.edu)

Otro ejemplo dentro de esta misma clase serían las bacterias reductoras de Hierro III como Shewanella, bacteria marina y gramnegativa también, que puede reducir metales pesados tóxicos (además de muchos otros compuestos) y que se adapta a diferentes ambientes: con o sin oxigeno, fue aislada por primera vez en 1988 de un lago en Nueva York y como las bacterias de la familia Geobacteriaceae también tiene varias aplicaciones en diferentes campos de biorremediacion y bioenergía.

Shewanella (http://genome.jgi-psf.org)

Cambiando de familia, en las Gamma-proteobacterias encontramos una cepa de Pseudomonas aeruginosa electrogénica asi como Aeromonas hydrophila, y en las Beta-proteobacterias tenemos a Rhodoferax ferrireducens; todas  gram negativas. Pero también podemos encontrar bacterias grampositivas electrogénicas como las representantes del Filum Firmicutes: Clostridium butyricum y Enterococcus gallinarum.  De todas ellas hablaremos también más ampliamente en próximas entradas, aunque de estas últimas no se tenga demasiada información en relación a su mecanismo de transferencia de electrones.

 

Enterococcus (http://www.gov.mb.ca)

Saludos!

Microorganismos bioelectrogénicos II

Como ya hemos definido anteriormente la bioelectrogénesis es un proceso mediante el cual se genera energía eléctrica partiendo de la energía química proveniente de procesos biológicos; y existen muchos microorganismos que pueden ser eficientes a la hora de realizar dicho proceso de conversión energética, pero algunos lo son más que otros. En esta entrada vamos a profundizar un poco más sobre ellos.

Los microorganismos más utilizados en los procesos de generación de energía electrica son las llamadas “bacterias electrogénicas” que suelen encontrarse en ambientes anaerobios (donde hay ausencia de oxigeno), por ejemplo sedimentos de lagos o ríos. Dichas bacterias respiran los minerales presentes en el subsuelo y los aprovechan para sus procesos metabólicos generando electrones libres; lo cual como bien puede deducirse las hace muy interesantes no solo en los procesos de generación de energía sino en la biorremediación (utilización de organismos vivos para eliminar contaminantes) de ambientes naturales, tema que trataremos en próximas entradas.

Para comenzar la identificación de una bacteria, y lograr clasificarlas, se suele utilizar una tinción diferencial muy importante y ampliamente usada en microbiología, la denominada tinción de Gram.  Dependiendo del resultado de dicha tinción se pueden clasificar las bacterias en grampositivas (se observan de color lila o azul) o gramnegativas (color rojo-rosa).

Esquema de una tinción de Gram (Brock: Biologia de los microorganismos)

Esta diferencia en la respuesta a dicha tinción se debe a diferencias en la estructura de la pared de las bacterias: las gramnegativas presentan dos membranas lipídicas y una fina capa de peptidoglicano, y las grampositivas una membrana lipídica y una gruesa capa de peptidoglicano externa. En el siguiente enlace se puede ver una animación donde se diferencian ambos tipos de pared:

http://www.cellsalive.com/cells/bactcell_js.htm

Una vez diferenciadas en estos dos grupos las bacterias se dividen en otros subgrupos atendiendo a otras características metabólicas, preferencias nutricionales o cercanía filogenética, etc. La clasificación bacteriana varía muy rápidamente (ya que conocemos solo una parte muy pequeña de todos los microorganismos que se estima que existen y porque hay algunos de los cuales solo conocemos fragmentos de su genoma o que no hemos podido aislar o cultivar) es por eso que existen varias clasificaciones diferentes. En la siguiente tabla se puede ver un resumen de una de las clasificaciones posibles.

BACTERIAS GRAMNEGATIVAS	BACTERIAS GRAMPOSITIVAS
FILUM PROTEOBACTERIAS Grupo mayor y metabólicamente más diverso de todas las bacterias. Incluye: -          Proteobacterias fotótrofas, quimiolitótrofas y metanótrofas. -          Proteobacterias quimiorganótrofas aerobias y anaerobias facultativas. -          Proteobaterias morfológicamente inusuales. (En estos tres grupos se encuentran las llamadas alfa-, beta- y gammaproteobacterias) -          Delta y Épsilonproteobacterias.	BACTERIAS GRAMPOSITIVAS NO FORMADORAS DE ENDOSPORAS Staphylococcus, Micrococcus, Streptococcus, Lactobacillus, Sarcina.
FILUM CIANOBACTERIAS Y PROCLOROFITAS Gran grupo de bacterias fotótrofas muy heterogéneo ecológica y morfológicamente.	BACTERIAS GRAMPOSITIVAS FORMADORAS DE ENDOSPORAS Bacillus, Clostridium, Sporosarcina, Heliobacterium
FILUM BACTERIAS VERDES (del azufre y no del azufre) Son un grupo filogenéticamente definido por bacterias fotótrofas anoxigénicas.	BACTERIAS GRAMPOSITIVAS QUE CARECEN DE PARED: Micoplasmas
CLAMIDIAS Son bacterias parasitas estrictas con reducida capacidad metabólica.	ACTINOBACTERIAS: Corineformes y bacterias del acido propionico
PLANCTOMYCES Planctomyces: una bacteria pedunculada filogenéticamente única.	ACTINOBACTERIAS FILAMENTOSAS: Streptomyces y organismos relacionados
ESPIROQUETAS Son bacterias gramnegativas, móviles, enrolladas en forma de espiral cerrada, normalmente delgada y sinuosa.	ORDEN BIFIDOBACTERIALES Anaerobios estrictos, microcolonias lisas, no filamentan, forma celular corineforme común, se encuentra en el tracto intestinal de lactantes alimentados con leche materna
DEINOCOCCUS Y THERMUS Bacterias termófilas quimioorganótrofofas.	-
BACTERIAS HIPERTERMOFILAS Capaces de crecer a temperaturas de 90ºC o más.	-
GRUPO CYTOPHAGA Son bacilos gramnegativos largos y esbeltos, a mendo con extremos puntiagudos, que se desplazan mediante deslizamiento	-

Y esto es todo por hoy, en la próxima entrada veremos ejemplos de microorganismos bioelectrogénicos,

Saludos!

Microorganismos electrogénicos I

Antes de hablar específicamente del tema que os propongo en esta entrada creo que es importante comenzar definiendo: ¿Qué son los microorganismos?...

Microorganismos animados

http://es.123rf.com/imagenes-de-archivo/bacterias.html

La palabra microorganismo proviene del griego μικρός: pequeño y βίος: vida; y según el diccionario de la real academia española es el nombre genérico que designa los seres organizados solo visibles al microscopio como bacterias, levaduras, etc.

Pero a lo largo de la historia se le han otorgado diferentes definiciones... por ejemplo:

• Griegos y romanos hablaban de organismos invisibles que transmitían enfermedades contagiosas: Lucrecio (96-55 a.C.), en "De rerum natura" hace varias alusiones a "semillas de enfermedad". 
• Renacimiento europeo: Girolamo Frascatorius, en su libro "De contagione et contagionis" (1546) habla de "gérmenes vivos" que pasan de diversas maneras de un individuo a otro, refiriéndose a la causa de las enfermedades contagiosas. 
• En 1675 Antonie Van Leeuwenhoek descubrió en una gota de agua de estanque una asombrosa variedad de pequeñas criaturas a las que denominó "animálculos". En 1683 descubre las bacterias, por lo que se considera el "padre de la Microbiología". 

Aunque no podemos afirmar que ninguna de las anteriores sea errónea, creo que actualmente (dado los conocimientos que poseemos sobre el tema) podríamos dar una definición mas completa, así pues:

Los microorganismos son seres de tamaño microscópico dotados de individualidad, con una organización biológica sencilla, bien sea acelular o celular, y en este último caso pudiendo presentarse como unicelulares, cenocíticos, coloniales o pluricelulares, pero sin diferencianción en tejidos u órganos, y que necesitan para su estudio una metodología propia y adecuada a sus pequeñas dimensiones. Esta definición engloba tanto a microorganismos celulares (bacterias, hongos,...) como las entidades subcelulares (virus, priones y viroides).

Es importante señalar que no todos son patógenos, de hecho muchos son beneficiosos para el hombre como las bacterias que componen nuestra microbiota intestinal; las levaduras gracias a las cuales obtenemos alimentos como cerveza, pan, vino, quesos; los hongos utilizados en el control de plagas y obviamente los microorganismos electrogénicos, entre muchos otros...

Os dejo un vídeo que resume muy bien que son los microorganismos:

Si os interesa mas información (y actualizada) sobre el mundo de los microorganismos podéis visitar el blog microBIO donde el profesor Ignacio López-Goñi publica con regularidad noticias relacionadas con el mundo microscópico.

Una vez claro el concepto de microorganismo y habiendo explicado anteriormente la electrogénesis podremos en la próxima entrada hablar de los microorganismos electrogénicos propiamente, así como de otras cuestiones relacionadas con los mismos.

Saludos!