Penicillium: qué es, características, patogenia, biotecnología
¿Qué es Penicillium?
Penicillium es un género de microhongos que se ubica en el filo Ascomycota. Fue descrito por primera vez por el micólogo alemán Heinrich Link en 1809 y su taxonomía ha sido compleja.
En principio fue ubicado en los Deuteromicetos (hongos imperfectos), ya que solo se conocía su estado anamorfo (asexual). Posteriormente se comprobó que Penicillium se correspondía a los estados teleomorfos (sexuales) de los géneros Eupenicillium y Talaromyces de los Ascomicetos.
El estado anamorfo de Penicillium se caracteriza por presentar hifas hialinas (incoloras) septadas. Cuando se colocan en medios de cultivo en laboratorio, las colonias se tornan desde azules, verde azuladas, hasta rosadas.
Penicillium, junto a otros géneros de hongos, son conocidos como mohos, debido a que crecen sobre distintos productos orgánicos formando una capa de coloración diversa. Este género es saprófito y puede crecer en diversos ambientes.
Muchas especies del género son de gran importancia para el ser humano. La penicilina (primer antibiótico usado en la medicina) se obtuvo a partir de P. chrysogenum. Por otra parte, los llamados quesos azules obtienen sus características por la actividad lipolítica y proteolítica de especies de Penicillium.
Otras especies son nocivas para la salud, pues producen diversas toxinas, como las ocratoxinas, que dañan el sistema renal. Algunas otras producen daños en diversos alimentos, como el pan y los cítricos. Otras más son patógenos de animales y del ser humano.
Características del Penicillium
– El grupo presenta hifas septadas y los micelios forman filamentos.
– Cuando es cultivado en laboratorio produce colonias con un micelio compacto y los márgenes bien definidos.
– Las colonias son de rápido crecimiento y tienen aspecto lanoso o algodonoso. En principio son blancas y luego se tornan verde azuladas, verdosas amarillentas o rosadas.
– Las esporas sexuales (ascosporas) se producen en ascos (cuerpos fructíferos), que pueden ser leñosos o de textura más suave, según el grupo.
– Lo más destacado del género es el desarrollo de conidióforos ramificados en forma de cepillo. Los distintos tipos de ramificación del conidióforo permiten diferenciar a las especies.
– El conidióforo está bien estructurado y presenta un eje a partir del cual se forman ramificaciones (métulas).
– Sobre las métulas se forman las fiálides (células en forma de botella que producen los conidios). Este es el carácter más importante para diferenciar a las especies del género.
Producción de micotoxinas
Especies de Penicillium producen sustancias tóxicas que contaminan los alimentos, conocidas como micotoxinas. Las más frecuentes son las ocratoxinas y las patulinas.
Las ocratoxinas pueden contaminar cereales y quesos, así como acumularse en la grasa de animales consumidos por el ser humano. Estas toxinas afectan el sistema renal.
Las patulinas se encuentran en cereales y nueces. Puede debilitar el sistema inmunológico y atacar el sistema nervioso.
Nutrición
Las especies de Penicillium son saprófitas. Tienen una alta capacidad para degradar la materia orgánica debido a que producen gran cantidad de enzimas hidrolíticas. Estas enzimas tienen la capacidad de acelerar el proceso de descomposición.
Estos hongos son conocidos como mohos y sus esporas son los principales contaminantes del aire en muchas construcciones cerradas. Además, se comportan como patógenos de distintos cultivos, tanto en campo como en post-cosecha.
Muchos pueden producir toxinas que causan daños al ser humano. Otros favorecen la fermentación de algunos alimentos y también son capaces de producir antibióticos.
Hábitat
Las especies de Penicillium pueden desarrollarse en diversos ambientes y tienen una distribución cosmopolita. Son capaces de habitar en condiciones extremas de temperatura, salinidad, pH o estrés hídrico.
Se ha señalado la presencia de Penicillium sobre más de 400 especies de plantas. Se han encontrado en zonas muy frías como el sub-ártico y la tundra.
En ambientes salinos, se ha señalado la presencia de especies de Penicillium como endófitos de pastos marinos, o creciendo en suelos de alta salinidad.
Otras especies son capaces de desarrollarse en suelos muy acidificados de forma natural o por actividades humanas, tales como efluentes de minería y aguas residuales industriales.
Reproducción
Las especies de Penicillium y Talaromyces se reproducen asexual y sexualmente.
Reproducción asexual
Puede ocurrir por fragmentación de micelios que posteriormente se siguen dividiendo. En otros casos se puede formar un esclerotio (micelio de paredes gruesas) que puede resistir condiciones adversas y luego comenzar a dividirse.
La forma más común de reproducción asexual es la producción de conidias (esporas sexuales) a partir de los conidióforos. Estas se forman a partir de la división del núcleo de las fiálides.
Reproducción sexual
Las esporas sexuales son producidas en los ascos. Se genera un anteridio (estructura masculina) y el ascogonio (estructura femenina). Los citoplasmas de ambas estructuras se fusionan (plasmogamia) y luego se unen los núcleos (cariogamia).
Una vez que se forma la célula diploide, ocurre la meiosis. Se forman cuatro células haploides que sufren una mitosis, por lo que se producen ocho ascosporas.
Las ascosporas son haploides con un solo núcleo. Pueden tener la superficie lisa o con ornamentaciones, y son diseminadas por el viento o descargadas por la lluvia.
Patógenos y enfermedades
Diversas especies de Penicillium son agentes causales del deterioro de los alimentos, particularmente cuando las condiciones son húmedas y cálidas. Las colonias se desarrollan sobre estos y las enzimas que producen los descomponen rápidamente. Generalmente las colonias tienen colores verdosos.
También es frecuente la contaminación de edificaciones por las esporas de Penicillium y otros géneros. Los ambientes cerrados y húmedos favorecen el desarrollo del hongo. Hay personas que son muy sensibles a las esporas, lo que les causas diversas patologías respiratorias y alergias.
T. marneffei (antes Penicillium marneffei) es causante de la peniciliosis, una enfermedad endémica del sudeste asiático. Esta afecta solo a pacientes inmunodeprimidos, principalmente aquellos con VIH.
Las conidias infectan al hospedero por inhalación y luego se desarrollan intracelularmente, afectando el funcionamiento de algunos órganos.
Biotecnología
Algunas especies de Penicillium son utilizadas ampliamente en la industria alimenticia y farmacéutica.
En muchos productos cárnicos que son sometidos a procesos de maduración, es común la presencia de colonias de hongos en la superficie. Estos hongos potencian los aromas y sabores característicos debido a la producción de diversos compuestos químicos.
Especies de Penicillium constituyen la flora microbiana superficial en algunos embutidos fermentados, como el salami. Estos son antioxidantes y evitan la desecación, además de que su capacidad proteolítica contribuye al curado de los productos y evitan el ataque de patógenos.
En el caso de los denominados quesos azules, P. roqueforti es agregado en la maduración de los mismos. Su actividad produce enzimas que degradan compuestos químicos, produciendo el aroma y sabor característico de estos quesos. Las manchas azules son las colonias del hongo en el queso.
Algunas especies son capaces de producir antibióticos naturales. Uno de estos es la penicilina que se obtiene principalmente de P. chrysogenum. La penicilina fue el primer antibiótico utilizado en la medicina.
Referencias
- Cabañes J, MR Bragulat y G Castellá. Ochratoxin a producing species in the genus Penicillium.
- Houbraken y RA Samson. Phylogeny of Penicillium and the segregation of Trichocomaceae into three families. Studies in Mycology.