Bacterias termófilas: características, hábitat, alimentación
Las bacterias termófilas son aquellas que tienen la capacidad de desarrollarse en ambientes con temperaturas mayores de 50°C. Los hábitats de estos microorganismos son lugares muy hostiles, tales como chimeneas hidrotermales, zonas volcánicas, aguas termales y desiertos, entre otros. Según el rango de temperatura que soporten, estos microorganismos se clasifican en termófilos, termófilos extremos e hipertermófilos.
Los termófilos se desarrollan en un rango de temperatura de entre 50 y 68°C, siendo su temperatura de crecimiento óptimo de más de 60°C. Los termófilos extremos crecen en un rango entre 35 a 70 °C, con una temperatura óptima de 65°C, y los hipertermófilos viven en un intervalo de temperatura entre 60 a 115°C, con un crecimiento óptimo a ≥80°C.
Como ejemplos de bacterias termófilas en general se pueden mencionar las siguientes: Geobacillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis, y Thermus aquaticus, entre otros.
Estos microorganismos poseen características estructurales especiales que les proporcionan la capacidad de soportar altas temperatura. De hecho, su morfología es tan distinta que no pueden desarrollarse a temperaturas menores.
Índice del artículo
- 1 Características
- 2 Utilidad de las bacterias termófilas en la industria
- 3 Hábitat
- 4 Alimentación
- 5 Bacterias termófilas como contaminantes de alimentos procesados
- 6 Ejemplos de bacterias termófilas
- 6.1 Rhodothermus obamensis
- 6.2 Género Caldicellulosiruptor
- 6.3 Clase Thermomicrobium
- 6.4 Rhodothermus marinus
- 6.5 Deferribacter desulfuricans
- 6.6 Marinithermus hydrothermalis
- 6.7 Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum
- 6.8 Thermus aquaticus
- 6.9 Sulfurivirga caldicuralii
- 6.10 Geobacillus stearothermophilus antes llamado Bacillus stearotermophilus
- 6.11 Género Nautilia
- 6.12 Tabla comparativa entre las especies más relevantes
- 7 Referencias
Las bacterias termófilas poseen una serie de características que las hacen estar adaptadas a entornos con temperaturas muy altas.
Por un lado, la membrana celular de estas bacterias posee alta cantidad de lípidos saturados de cadena larga. Esto les permite sobrellevar las altas temperaturas y mantener la permeabilidad y flexibilidad adecuada, logrando realizar el intercambio de sustancias con el medio ambiente sin destruirse.
Por otra parte, aunque se sabe que las proteínas por lo general se desnaturalizan en altas temperaturas, las proteínas presentes en las bacterias termófilas poseen enlaces de tipo covalente que interactúan de manera hidrofóbica. Esta característica le proporciona estabilidad a este tipo de bacterias.
Igualmente, las enzimas producidas por las bacterias termófilas son proteínas termoestables, ya que pueden ejercer sus funciones en los ambientes hostiles donde se desarrollan estas bacterias, sin perder su configuración.
En relación a su curva de crecimiento, las bacterias termófilas poseen una alta tasa de reproducción, pero tienen una vida media más corta que otras clases de microorganismos.
Hoy en día, diferentes tipos de industrias utilizan enzimas de origen bacteriano para llevar a cabo distintos procesos. Algunas de ellas provienen de las bacterias termófilas.
Entre las enzimas más frecuentemente aisladas de las bacterias termófilas con posibles aplicaciones a nivel industrial se encuentran las enzimas a-amilasas, xilanasas, ADN polimerasa, catalasas, y serín-proteasas, todas termoestables.
Estas enzimas son especiales porque son capaces de actuar a elevadas temperaturas, donde otras enzimas similares elaboradas por bacterias mesófilas se desnaturalizarían.
Por ello, son ideales para procesos que requieren altas temperaturas o en procesos donde es indispensable minimizar la proliferación de bacterias mesófilas.
Como ejemplo del uso de enzimas de bacterias termófilas en la industria se puede mencionar el uso de la ADN polimerasa (taq polimerasa), en la técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
Esta técnica desnaturaliza el ADN a altas temperaturas, sin el riesgo de que la enzima taq polimerasa se dañe. La primera taq polimerasa utilizada fue aislada de la especie Thermus aquaticus.
Por otra parte, las bacterias termófilas pueden ser utilizadas para minimizar los daños causados por la contaminación ambiental.
Por ejemplo, ciertas investigaciones han revelado que algunas bacterias termófilas pueden eliminar compuestos que son tóxicos para el ambiente. Tal es el caso del policlorobifenilo (sustancia contaminante presente en plásticos y refrigerantes, entre otros compuestos).
Esto es posible gracias a que ciertas bacterias termófilas pueden utilizar como fuente de carbono elementos como el bifenil, el 4-clorobifenil y el ácido benzoico. Por tanto, degradan los policlorobifenilos, eliminándolos del ambiente.
Por otra parte, estas bacterias son excelentes para reciclar elementos como el nitrógeno y el azufre en el suelo. Debido a ello, pueden ser utilizadas para fertilizar de forma natural la tierra sin necesidad del uso de fertilizantes artificiales (químicos).
Así mismo, algunos investigadores proponen el uso de bacterias termófilas para la obtención de sustancias que generen energía alternativa como el biogás, biodiesel y bioetanol a través de la hidrólisis de residuos agroindustriales, favoreciendo los procesos de biorremediación.
El hábitat de las bacterias termófilas está constituido por lugares terrestres o marinos caracterizados por sus altas temperaturas. Otros factores que acompañan a la temperatura son el pH del medio, concentración de sales y los compuestos químicos (orgánicos e inorgánicos) que puedan estar presentes.
Dependiendo de las características concretas del medio, en él se desarrollarán un tipo determinado de bacterias termófilas u otro.
Entre los hábitats más comunes para este tipo de bacterias se pueden mencionar los siguientes: chimeneas hidrotermales, zonas volcánicas, aguas termales, y desiertos.
Por lo general las bacterias termófilas requieren medios de cultivos complejos para crecer. Entre los nutrientes que pueden requerir están los siguientes: extracto de levadura, triptona, ácidos casamino, glutamato, prolina, serina, celobiosa, trehalosa, sacarosa, acetato y piruvato.
Un agar utilizado para el aislamiento de algunas bacterias termófilas es el agar Luria-Ber-tani. Contiene hidrolizado de caseína, extracto de levadura, NaCl, agar, y agua destilada con pH ajustado a 7.0 ± 0.2.
La mayoría de las bacterias termófilas son saprófitas y no producen enfermedades en el ser humano. Sin embargo, en la fabricación de alimentos pueden existir factores que favorezcan la proliferación de microorganismos termófilos, lo que puede llegar a ser perjudicial.
Por dar un ejemplo, en la fabricación de los productos lácteos se utiliza la pasteurización como método de descontaminación del alimento. Este método se supone que garantiza la calidad sanitaria; sin embargo, no es infalible debido a que las bacterias termófilas esporuladas pueden sobrevivir a este proceso.
Esto se debe a que, aunque la célula vegetativa de la mayoría de las bacterias esporuladas no sea termorresistente, las esporas sí lo son.
Existen bacterias esporuladas que representan un verdadero peligro para el consumo humano. Por ejemplo, las esporas de las siguientes especies: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.
Los productos enlatados de baja acidez son normalmente atacados por bacterias termófilas anaerobias formadoras de esporas como el Geobacillus stearothermophilus. Esta bacteria fermenta los carbohidratos y genera un desagradable sabor agrio debido a la producción de ácidos grasos de cadena corta.
Así mismo, los enlatados de alta acidez pueden contaminarse con Clostridium thermosaccharolyticum. Este microorganismo es altamente sacarolítico y produce abombamiento de la lata por la alta producción de gas.
Por su parte, Desulfotomaculum nigrificans también ataca a los alimentos enlatados. Aunque la lata no muestra ningún signo de alteración, al destapar la lata se puede percibir un fuerte olor a ácido y se observa un alimento ennegrecido. El color negro se debe a que la bacteria produce ácido sulfhídrico, que a su vez reacciona con el hierro del envase formando un compuesto de este color.
Finalmente, Bacillus cereus y Clostridium perfringens producen intoxicación alimentaria y el Clostridium botulinum segrega una potente neurotoxina en el alimento que al ser consumido causa la muerte.
Bacteria marina, bacilo Gram negativo, heterótrofo, aerobio e hipertermófilo.
Bacteria anaerobia, Gram positiva, termófilo extremo, esporulada.
Son bacterias hipertermófilas aerobias, heterótrofas, con Gram variable.
Bacilo Gram negativo, aerobio, termófilo extremo y halófilo. Se ha estudiado su producción de enzimas termoestables, especialmente para hidrolizar polisacáridos y para la síntesis de ADN, ambas de interés para la industria.
Bacteria anaeróbica, termófilo extremo, heterótrofa, reductora de azufre, nitrato y arsenato.
Bacilos o filamentos Gram negativos, termófilo extremo, heterótrofa aerobia estricta.
Especie marina, hipertermófila, anaerobia, Gram negativa, quimiolitoautótrofa (reductora de sulfato), no esporulada.
Bacteria Gram negativa, hipertermófila, heterótrofa y aerobia. Sintetiza una enzima termoestable utilizada en la técnica de PCR llamada ADN polimerasa taq.
Termófilo extremo, quimiolitoautótrofo microaerófilo, oxidante del tiosulfato.
Bacilos Gram positivos, esporulados, termófilo extremo. Sus esporas se utilizan en los laboratorios de microbiología como control biológico para evaluar el buen funcionamiento del autoclave.
Las especies de este género se caracterizan por ser Gram negativos, hipertermófilos aunque su rango de crecimiento es amplio, de vida marina, no forman esporas, son anaerobios obligados o microaerófilos.
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