Penicillium: características, morfología, hábitat, reproducción
Penicillium es un género de hongos filamentosos microscópicos, comunes en el ambiente. Pueden encontrarse en el aire, el suelo, en plantas y vegetales. Son de distribución cosmopolita. En la naturaleza, cumplen el rol de descomponedores de materia orgánica.
Muchas especies pueden llegar a ser patógenas de frutas, verduras y cereales. Producen sustancias tóxicas como las micotoxinas que pueden afectar de diferentes formas al hombre y otros animales. Sin embargo, algunos investigadores sugieren que Penicillium marneffei es el único representante del género que causa enfermedades en el hombre.
El género fue descrito por primera vez en 1809, con tres especies conocidas. Su taxonomía desde esa fecha ha sido compleja y muy discutida, al igual que ocurre con muchos otros géneros de hongos. Actualmente se encuentran ubicados en la familia Trichocomaceae y se conocen más 350 especies descritas y aceptadas.
Penicillium es mundialmente conocido por la especie P. notatum de la cual el Dr. Alexander Fleming, en 1928, descubrió un potente antibacterial que luego conoceríamos como “penicilina”. Actualmente la penicilina no se obtiene de P. notatum sino de otras especies con mayor efectividad como P. roqueforti.
Índice del artículo
- 1 Características
- 2 Morfología
- 3 Taxonomía
- 4 Hábitat y distribución
- 5 Reproducción
- 6 Nutrición
- 7 Cultivo
- 8 Especies representativas y usos
- 9 Referencias
Una de las características más reseñables del género Penicillium es su forma reproductiva asexual, con densas estructuras en forma de pinceles, de donde proviene el nombre del taxón (penicillus).
Tienen cuerpo fructífero. Producen estructuras con formas de saco, que contienen ascosporas. Las ascosporas son unicelulares y los ascos son de vida corta. Esto quiere decir que se rompen y/o disuelven de manera muy rápida en comparación con otros grupos taxonómicos.
Son organismos anamorfos, capaces de degradar sustratos como azúcares, lípidos y celulosa. Por otro lado, los representantes del género Penicillium son formadores de colonias que, en la mayoría de los casos, son de rápido crecimiento y exhiben variedad de colores y texturas.
Las especies del género Penicillium, además de tener forma de pincel, se presentan en cadenas secas de conidios que se forman a partir de la fiálide. La fiálide es una célula especializada del conidióforo (estructura especializada en la reproducción asexual), con forma de botella, unida por su base a la métula.
La métula le da soporte a la fiálid,e y a esta a su vez le brinda soporte a la rama, de la que pueden partir otras ramas, o una sola llamada estipe.
Los conidióforos pueden llegar a medir entre 200 y 300 micrómetros, las métulas entre 8 y 12 micrómetros y la fiálide de 7 a 12 micrómetros. Los conidios (esporas asexuales e inmóviles), formados en la fiálide, son lisos, de forma elipsoidal y llegan a medir de 2,5 a 4 micrómetros.
Los conidios pueden ser simples (monoverticilados), es decir, con una única rama desde el conidio hasta la estipe. Sin embargo, existen variedades de taxa dentro del género que pueden tener más de una ramificación, siendo biverticilados (2 ramas), terverticilados (3) y hasta cuaterverticilados (4).
Las colonias, desde el punto vista macroscópico, comienzan siendo de color blanco. Luego y dependiendo de la especie y otros factores, puede adquirir colores como verde, verde-azulado, gris o rosado, entre otros.
Algunas bibliografías reportan que la textura de las colonias, al igual que su coloración, dependen de la especie. Los Penicillium pueden tener texturas lisas, algodonadas o aterciopeladas, entre otras.
La taxonomía de los Penicillium es bastante compleja y con muchas discrepancias entre los taxónomos. El taxón fue descrito por primera vez en 1809 por el naturalista alemán Johann Heinrich Friedrich Link, quien en su momento agrupo en estos a hongos asexuales con forma de pincel.
Link describió el género con tres especies (Penicillium candidum, P. expansum y P. glaucum). Posteriormente, en 1824, el taxón P. expansum quedó en desuso y los organismos pertenecientes a este taxón fueron incluidos en P. glaucum, junto con todas las formas de color verde, dando inicio a los más de 190 años de cambios taxonómicos que ha sufrido el grupo.
Durante estos más de 190 años se han descrito unas 1000 especies del género Penicillium, de los cuales más de ¾ no son validas actualmente, debido a descripciones incompletas, publicaciones no válidas, y otras razones que las convirtieron en sinonimias.
En la actualidad el género está ubicado dentro del reino Fungi, phylum Ascomycota, clase Eurotiomycetes y la familia Trichocomaceae. Algunos taxónomos reconocen varios subgéneros y la mayoría acepta hasta la fecha más de 350 especies.
Es un género con un gran número de especies, cuya distribución es cosmopolita. Habitan principalmente el suelo, pero han sido aislados en frutas, una gran variedad de alimentos de consumo humano, ambientes dulceacuícolas, marinos y estuarinos, e incluso hasta en el aire.
Los Penicillium pueden desarrollarse desde temperaturas bajas (5 ºC) hasta temperaturas relativamente cálidas (37 ºC). Estudios revelan que las temperaturas idóneas para su desarrollo están entre los 20 y 25 ºC, y a 37 ºC o más su desarrollo es muy pobre, o directamente no crecen.
Respecto a las estaciones del año, las especies promedio no muestran una aparente preferencia para su desarrollo, aunque se han detectado altas concentraciones de algunas especies entre invierno y primavera.
Otro aspecto importante que vale la pena destacar es la humedad. Se sabe que este factor es muy importante y prácticamente determina el desarrollo y crecimiento de estos hongos.
El creciente y acelerado desarrollo de la humanidad le ha brindado nuevos hábitats, y han expandido los rangos de distribución de muchas especies de estos microorganismos. Hoy en día es relativamente común hallar Penicillium en edificios húmedos, materiales de construcción y otros ambientes o estructuras creados por humanos.
El género Penicillium presenta dos tipos de reproducción: asexual y sexual.
Se conocen al menos dos vías de reproducción asexual en los Penicillium, vegetativa y por esporas. La reproducción vegetativa consiste en la fragmentación, donde las hifas llegan a dividirse en cortos segmentos o fragmentos. Dichos segmentos se desarrolla o crecen, por repetidas divisiones, en un micelio.
Por otra parte, la reproducción por esporas consiste en la formación de esporas asexuadas e inmóviles, en donde cada espora (célula haploide) producida vía mitosis por el progenitor, puede generar nuevos individuos sin necesidad de fertilización, siendo estos individuos idénticos al progenitor.
En Penicillium, la reproducción sexual ocurre por el cruce de dos hifas haploides. Durante este cruce se forma una espora llamada zigospora, quepresenta la carga genética de dos progenitores y no de uno solo como ocurre en la reproducción asexual.
La reproducción sexual en este género de hongos ha sido relativamente poco estudiada. Aun así se sabe que algunas especies se reproducen mediante ascos y ascosporas, que son producidas dentro de pequeños estomas.
También se conocen algunas especies sexuales cuyos gametos son oógamos, es decir, con morfologías diferentes.
Las especies del género Penicillium son, en su mayoría, saprótrofos oportunistas; es decir, que son capaces de degradar la materia orgánica y la transforman en componentes sencillos que luego utilizarán para su desarrollo y crecimiento. Esto lo hacen gracias a la síntesis de enzimas hidrolíticas como amilasas, celulasas y xilanasas.
Parte de la materia orgánica que degradan se encuentra en el suelo, como por ejemplo hojas, frutos caídos y desechos de mamíferos. Otras especies llegan a obtener su alimento parasitando plantas, frutos y verduras, causando muchas veces grandes pérdidas económicas.
Muchas especies del género Penicillium tienen una alta importancia económica, médica, ecológica y farmacéutica. Y es necesario reproducirlos en condiciones de laboratorio para estudiar, por ejemplo, su capacidad antifúngica o la velocidad a la que degradan sustratos.
Debido a lo anterior, muchas investigaciones han sido realizadas, buscando métodos más efectivos, sencillos y económicos que permitan cultivar estos hongos en condiciones controladas. Así, existe una gran variedad de paquetes comerciales que proveen los requerimientos nutricionales necesarios para este cultivo.
Tales requerimientos nutricionales se basan en glucosa, sacarosa, almidón y extractos de levadura. Estos también son llamados comercialmente CYA (agar de autolisado de levadura Czapek), MEA, Oxoid o Difco (agar de extracto de malta), o CREA (creatina sacarosa agar), entre otros. La preferencia por uno u otro dependerá del objetivo de la investigación.
Un tipo de cultivo artesanal de Penicillium, es el realizado en la comunidad francesa de Roquefort, donde hornean grandes hogazas de pan de centeno, que luego reservan en bodegas húmedas, a la espera de obtener moho de la especie Penicillium roqueforti, que es empleado en la elaboración de quesos.
El moho que crece sobre ciertos quesos cumple una función importantísima durante la maduración y/o refinamiento de estos. Si bien existen muchas variedades de mohos u hongos que crecen sobre la superficie de los quesos, unos de los más destacados son:
Penicillium camemberti
Es el hongo encargado de producir una capa blanca y gruesa y de proporcionar ciertos sabores a quesos como el Camembert (de donde proviene el nombre de la especie), Brie, Coulommiers y Cambozola.
Penicillium glaucum
Esta especie de hongo es utilizada en la elaboración del queso Rochebaron, un tipo de queso azul de origen francés, al cual en cierto momento de su elaboración y curado se le introducen varillas o alambres con el hongo P. glaucum, para que se produzcan las vetas azules características de este queso.
Penicillium roqueforti
Especie de hongo que fue descrita en 1906. Este microrganismo es utilizado en la elaboración de varios tipos de quesos azules como el Valdeon, Cabrales y Roquefort. La especie lleva el epíteto roqueforti debido a la localidad donde fue descubierto y no por el famoso queso Roquefort.
Penicillium notatum
Penicillium notatum es conocida mundialmente, por ser la especie con la que el Dr. Alexander Fleming en 1928 observó el poder inhibidor del crecimiento de las bacterias, además de ser la precursora del antibiótico conocido como la penicilina. Cabe destacar que Fleming no descubrió la penicilina sino el efecto antibacterial del hongo.
Penicillium chrysogenum
Especie de hongo conocido por producir un mejor efecto antibiótico y una mayor producción del mismo, en miligramos/litro de cultivo, en comparación con la especie P. notatum.
Penicillium marneffei
Especie del género Penicillium que produce una patología (micosis) que afecta a mamíferos roedores y humanos, llamada peniciliosis. La enfermedad primero fue observada en dos especies de ratas del sudeste de Asia y luego en humanos.
La enfermedad se caracteriza por la presencia de lesiones cutáneas, adelgazamiento corporal, fiebre, síntomas de neumonía, lesiones en las paredes del intestino delgado (placas de pleyer), hepatomegalia y esplenomegalia.
Las lesiones observables son formación de abscesos y granulomas, en las que se puede aislar a P.marneffei como blastosporas en el citoplasma de los macrófagos o como blastosporas libres en el tejido. Esta enfermedad ocurre principalmente en pacientes o personas inmunodeprimidas, en especial con VIH.
Penicillium brasilianum
Especie conocida por ser patógena en plantas, en especial de plantaciones de cebolla. Actualmente se están desarrollando bioactivos y metabolitos secundarios a partir de cepas de esta especie, que prometen mucho en el campo de la biotecnología.
Penicillium funiculosum
Es un patógeno de plantas como la piña. Penicillium funiculosum infecta a la flor de piña, antes de la formación del fruto. Dicha infección daña los tejidos reproductivos de la planta y evita la propagación de frutos sanos, acabando con cultivos completos.
En frutos de piña desarrollados se observa una putrefacción desde el centro, de color marrón o negro. Esta enfermedad es conocida como FCR por sus siglas en inglés, lo que significa en español, la enfermedad del núcleo de la fruta.
Penicillium italicum
Es un patógeno post-cosecha, es decir, que ataca a la fruta una vez cosechada. Es común en frutos cítricos como la naranja. También es llamado “el moho azul de los cítricos”, y ataca a la fruta cuando esta presenta lesiones o heridas en la superficie.
Se sabe que el hongo puede permanecer en la superficie de la fruta por meses y la ataca solo cuando hace contacto con los líquidos producidos por la lesión en la corteza de la fruta.
Varias especies del género Penicillium son utilizadas para la extracción y producción de compuestos bioactivos y/o metabolitos secundarios. Como ya se mencionó antes, Penicillium brasilianum es una de las especies utilizadas para la producción de enzimas en la industria biotecnológica.
Otra especie empleada en la biotecnología es Penicillium purpurogenum. Este hongo es patógeno en plantas, pero varios estudios apuntan a que de él se pueden extraer productos como biocombustibles. También ha sido empleado para producir enzimas que ayudan al ganado vacuno a la digestión de alimentos, como cereales y restos vegetales.
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