Capitulo 14. ECOLOGIA MICROBIANA
14.1. Microbiologia del suelo
Existe una gran diversidad de microorganismos que viven en el suelo. El número y tipos de microorganismos presentes en el suelo depende de diversos factores ambientales como son los nutrientes, humedad, aireación, temperatura, pH, prácticas agrícolas, etc. Existen del orden de varios miles de millones de bacterias por gramo de suelo. La mayor parte son heterotrofos, siendo comunes los bacilos esporulados, los actinomicetos que son los responsables del olor a tierra mojada, y en la rizosfera (región donde el suelo y las raíces de las plantas entran en contacto) especies de los géneros Rhizobium y Pseudomonas.
1.- Ciclos biogeoquímicos
El planeta Tierra actúa como un sistema cerrado en el que las cantidades de materia permanecen constantes. Sin embargo, sí existen continuos cambios en el estado químico de la materia produciéndose formas que van desde un simple compuesto químico a compuestos complejos construidos a partir de esos elementos. Algunas formas de vida, especialmente las plantas y muchos microorganismos, usan compuestos inorgánicos como nutrientes. Los animales requieren compuestos orgánicos más complejos para su nutrición. La vida sobre la Tierra depende del ciclo de los elementos químicos que va desde su estado elemental pasando a compuesto inorgánico y de ahí a compuesto orgánico para volver a su estado elemental. Los microorganismos son esenciales en estas transformaciones químicas.
Ciclo del nitrógeno: La fijación biológica de nitrógeno, crucial en el ciclo biogeoquímico del nitrógeno, es considerada, después de la fotosíntesis, como el proceso bioquímico más importante para el mantenimiento de la vida sobre la Tierra.
14.2. Microbiología del aire
La superficie de la Tierra (suelo y agua) es la fuente de los microorganismos en la atmósfera. El viento forma polvo del suelo y estas partículas de polvo transportan los microorganismos del suelo al aire. Además, las gotas de agua que se originan en la superficie de los océanos y otros cuerpos de H2O naturales como consecuencia de la salida de burbujas de aire, pueden contener microorganismos que penetran en la atmósfera. Las esporas de hongos constituyen la mayor proporción de microorganismos en el aire.
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14.3. Microbiología del agua
El tipo de microorganismo encontrado en un ambiente acuático viene determinado por las condiciones físicas y químicas que prevalecen en ese ambiente. Estas condiciones ambientales varían de un extremo a otro dependiendo de la temperatura, luz, pH y nutrientes.
Temperatura: La temperatura de la superficie está comprendida entre los 0° C de los polos y los 40° C del ecuador. En las profundidades la temperatura ronda los 5° C. Pyrodictium occultum aislado de las aguas que rodean la isla de Vulcano en Italia tiene una temperatura óptima de crecimiento de 105° C y no crece por debajo de 82° C.
Luz: La mayor parte de las formas de vida acuática dependen, directa o indirectamente, de los productos metabólicos de los organismos fotosintéticos. Los principales organismos fotosintéticos de los ambientes acuáticos son las algas y cianobacterias. Su crecimiento está restringido a las capas altas de las aguas (0-50 m y en condiciones óptimas de claridad hasta 125 m).
pH: Los microorganismos acuáticos crecen mejor a pH: 6,5 - 8,5. El pH del agua de mar va de 7,5 a 8,5. Los lagos y ríos presentan un gran rango de pH dependiendo de las condiciones ambientales locales (pH: 1,0 - 11,5).
Nutrientes: La cantidad y tipo de nutrientes presentes en un ambiente acuático influye significativamente en el crecimiento microbiano. Los nitratos y fosfatos son constituyentes inorgánicos comunes que promueven el crecimiento de las algas. Cantidades excesivas de ellos causan un crecimiento excesivo de las algas de tal manera que se reduce la cantidad de oxígeno en el agua provocando asfixia en otras formas de vida acuática.
14.4. Agua de consumo humano
El agua de consumo humano de la mayor parte de las comunidades y municipios proviene de aguas superficiales (ríos, arroyos y lagos). Estas aguas pueden estar contaminadas con residuos domésticos, agrícolas e industriales. Estos contaminantes se pueden clasificar en tres categorías: químicos, físicos y biológicos. Nosotros nos centraremos en los últimos. El agua puede comprometer a la salud y la vida si contiene microorganismos patógenos. Los patógenos más frecuentes que se transmiten a través del agua son aquellos que causan infecciones del tracto intestinal (fiebre tifoidea, sigelosis, cólera, enteritis virales, etc.). Estos microorganismos están presentes en las heces u orina de las personas infectadas por lo que pueden pasar al agua que en última instancia sirve como fuente de bebida. Para prevenir la transmisión de estos patógenos se debe:
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1.- Purificar el agua de consumo (Potabilización) 2.- Tratar las aguas residuales (Depuración)
3.- Control microbiológico de las aguas de consumo
Los controles microbiológicos rutinarios para determinar la potabilidad del agua (agua exenta de microorganismos patógenos y sustancias químicas peligrosas para la salud) no se basan en el aislamiento e identificación de microorganismos patógenos sino que se basan en la búsqueda de microorganismos cuya presencia indique la posibilidad de la presencia de microorganismos patógenos. Estos microorganismos indicadores sirven como um sistema de alarma. Un microorganismo indicador es un tipo de microorganismo cuya presencia en el agua es una evidencia de que el agua está contaminada con materia fecal de humanos u otros animales de sangre caliente. Este tipo de contaminación fecal significa que cualquier microorganismo patógeno que exista en el tracto intestinal de estos animales puede estar presente también en el agua. El microorganismo utilizado como indicador es Escherichia coli y su detección se puede hacer mediante el cultivo en caldo lactosado y determinación del número más probable (NMP) o mediante filtración en membrana usando medios selectivos y diferenciales.
14.5. Microbiología de los alimentos
Una vez que los microorganismos colonizan los alimentos, estos microorganismos se pueden multiplicar puesto que encuentran los nutrientes necesarios para su desarrollo y como resultado del metabolismo microbiano estos alimentos se alteran. No obstante, sólamente una parte de esta microbiota inicial llega a proliferar suficientemente como para producir la alteración de los alimentos. El que sólamente una parte de la microbiota inicial sea capaz de desarrollarse masivamente, en un alimento concreto, viene condicionado por una serie de factores intrínsecos del propio alimento así como de factores extrínsecos del medio ambiente que le rodea: pH, humedad, temperatura de conservación, etc.
Consecuencias del desarrollo de microorganismos en los alimentos Los efectos que produce el desarrollo de microorganismos en los alimentos, tanto beneficiosos como perjudiciales, se sumarizan a continuación:
1.- Alteración de los alimentos (microorganismos alterantes)
Los microorganismos al crecer y utilizar los alimentos como fuente de nutrientes producen cambios en la apariencia, sabor, olor y otras cualidades del alimento. Estos procesos de degradación son:
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a.- Putrefacción
Proteínas alimentos + Microorganismos proteolíticosAminoácidos + Aminas + NH3 + SH2
b.- Fermentación
Carbohidratos alimentos + Microorganismos sacarolíticos Acidos + Alcoholes + Gases
c.- Enranciamiento
Grasas alimentos + Microorganismos lipolíticosAcidos grasos+Glicerol 2.- Enfermedades de origen microbiano (microorganismos patógenos)
a.- Infección alimentaria: Salmonelosis b.- Intoxicación alimentaria: Botulismo
3.- Alimentos producidos por microorganismos (microorganismos industriales)
a.- Vegetales: vino, aceitunas b.- Lácteos: yogurt, queso
c.- Proteína de origen unicelular (SCP): células de bacterias, levaduras, algas y hongos filamentosos.
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