Ecología microbiana: métodos y técnicas

Ecología microbiana

Antes de que la gente supiera sobre los virus y las bacterias, los científicos y los médicos no solo sabían cuánto impacto tienen estos pequeños organismos en nosotros. Pero ahora, gracias a todos los científicos que han estudiado virus y bacterias y cómo afectan al cuerpo humano, puedes tomar antibióticos para controlar el crecimiento de bacterias no deseadas. También existen medicamentos que ayudan al cuerpo a eliminar los virus que causan una gran variedad de enfermedades. Además de los microorganismos que afectan al organismo, hay muchos más que afectan al mundo que nos rodea. Por ejemplo, los microorganismos juegan un papel importante en la salud de los océanos. Muchos animales marinos dependen de los microorganismos del océano para alimentarse. Los microorganismos del océano, en particular el fitoplancton, son responsables de producir el 80% del oxígeno de este planeta. La ecología microbiana se refiere al estudio de los microorganismos y cómo se relacionan con sus entornos circundantes. Esto implica no solo identificarlos, sino averiguar qué tipo de papel desempeñan en el mundo.

Un pequeño microorganismo

Métodos

Los ecologistas microbianos utilizan varios métodos para realizar sus estudios. Utilizarán las placas de Petri tradicionales para cultivar microorganismos, o saldrán al campo y utilizarán diversas tecnologías para ayudarles a adquirir datos. Esto puede implicar el muestreo de varios entornos y el uso de equipos como drones y sensores para recopilar más datos. Por ejemplo, cuando los investigadores estudiaron el mar de Liguria en 2013, utilizaron un dron con sensores de oxígeno y fluorescencia para volar sobre las aguas y recopilar lecturas. Además de tomar muestras de agua, también bajaron un instrumento al mar desde un bote que recopilaba datos sobre temperatura, profundidad y conductividad. Las pruebas de ácidos grasos fosfolípidos (PLFA) se utilizan para encontrar la presencia de microorganismos en muestras de suelo. Los microorganismos impactan los nutrientes presentes en los suelos y, por lo tanto, son un factor importante para el éxito de los agricultores. Algunos microorganismos conocidos tienen biomarcadores PLFA específicos, por lo que pueden identificarse con este método. ¿Cómo podemos estimar qué cantidad de una muestra de suelo está compuesta por microorganismos? Bueno, una forma es el método de fumigación del suelo que usa cloroformo para matar los microorganismos en una muestra. Los investigadores miden el contenido de carbono antes y después de la fumigación para determinar cuántos microorganismos murieron. Otra técnica es el método de tinción y conteo, donde los científicos cuentan el número presente en la muestra de suelo, que se vuelve fácil de detectar con el uso de tinte. Un desafío es el de medir con precisión los microorganismos. Son tan pequeños, de apenas nanómetros de largo en el tiempo, que es posible que sea necesario diseñar nuevos instrumentos de medición. Solo un milímetro equivale a 1.000.000 de nanómetros.

Técnicas

Debido a que muchos microorganismos nunca se han estudiado antes, se utiliza la secuenciación de ADN y ARN para identificarlos. Utilizando una máquina de secuenciación de ADN, los científicos también pueden descubrir muchos genes nuevos. Pero la secuenciación del ADN no siempre es rápida. Entonces, otra técnica que usan los ecologistas microbianos es la secuenciación del ARN ribosómico 16S , que ganó popularidad en la década de 1970. Esta técnica analiza un solo gen (gen ARNr 16S) en el microorganismo. Secuencia solo ese gen y si la diferencia entre dos vecinos es inferior al 97%, entonces los vecinos son microorganismos diferentes. Para estudiar cómo estos microorganismos se relacionan con su entorno, se utilizan muchos sensores diferentes para recopilar datos. Algunos estudios toman todas las muestras en un día. Otros muestrean datos a lo largo del tiempo. Los sensores incluyen sensores de temperatura y oxígeno, como los que se utilizan para estudiar el mar de Liguria.

Ejemplo

En el estudio de Craig Venter del mar de los Sargazos en 2004, él y sus colegas tomaron muestras de varios lugares para compilar un catálogo actualizado de los diversos microorganismos presentes allí. Para lograr esto, Venter utilizó el método de muestreo para recopilar datos. Luego utilizó la secuenciación del ARNr 16S para identificar los diferentes microorganismos. ¡Encontró 1800 especies de microbios, que incluían 150 nuevas especies de bacterias y 1,2 millones de genes nuevos! Venter creó un catálogo en línea que está disponible gratuitamente para científicos e investigadores de todo el mundo.

Resumen de la lección

Para revisar, la ecología microbiana se refiere al estudio de los microorganismos y cómo se relacionan con su entorno circundante. Un desafío es la necesidad de herramientas de medición más precisas a escala nanométrica. Los métodos para estudiar estos pequeños organismos y sus entornos incluyen el uso de placas de Petri para cultivarlos, tomar muestras del entorno o utilizar datos de drones o sensores. Para las muestras de suelo, se utilizan pruebas de ácidos grasos fosfolípidos (PLFA) , ya que algunos microorganismos tienen biomarcadores PLFA específicos que se pueden identificar con este método. El método de fumigación del suelo utiliza cloroformo para eliminar los microorganismos en una muestra de suelo. Los investigadores miden el contenido de carbono antes y después de la fumigación para determinar cuántos microorganismos estaban presentes allí. Otra técnica es el método de tinción y conteo, donde los científicos cuentan el número presente en la muestra de suelo, que se vuelve fácil de detectar con el uso de tinte. Las técnicas para identificar estos microorganismos incluyen la secuenciación del ADN y la secuenciación del ARN ribosómico 16S , que analiza solo un gen (el gen del ARNr 16S) en el microorganismo, y si la diferencia entre dos vecinos es inferior al 97%, entonces los vecinos son microorganismos diferentes.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador