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Ingeniería agrícola y biosistemas
On-line version ISSN 2007-4026Print version ISSN 2007-3925
Ing. agric. biosist. vol.16 n.2 Chapingo Jul./Dec. 2024 Epub June 24, 2025
https://doi.org/10.5154/r.inagbi.2024.07.025
Artículo científico
Biodiversidad: clave en el potencial biotecnológico de bacterias aisladas de Cuatro Ciénegas
1
http://orcid.org/0009-0009-0893-9139
2
http://orcid.org/0000-0003-3228-0054
3
http://orcid.org/0000-0002-0728-2018
3
http://orcid.org/0000-0001-8680-6467
1
http://orcid.org/0000-0003-0201-0184
1Universidad Autónoma de Coahuila. Blvd. V. Carranza s/n, col. República Oriente, Saltillo, Coahuila, C. P. 25280, MÉXICO.
2Universidad Autónoma de Tamaulipas. Calle 16, Laguna de Chapala, col. Aztlán, Reynosa, Tamaulipas, C. P. 88740, MÉXICO.
3Instituto Politécnico Nacional. Blvd. del Maestro s/n, esquina Elías Piña, col. Narciso Mendoza, Reynosa, Tamaulipas, C. P. 88710, MÉXICO.
Introducción
El valle de Cuatro Ciénegas (VCC) se encuentra aislado desde finales del Eoceno. Gran parte de los microorganismos presentes en el VCC han evolucionado in situ, y han desarrollado mecanismos genéticos y metabólicos de adaptación a ambientes extremos.
Objetivos
Indagar el potencial biotecnológico de bacterias aisladas del VCC, así como establecer la relación filogenética entre ellas.
Metodología
Se aislaron bacterias en cultivo puro a partir de muestras provenientes de diferentes cuerpos de agua del VCC. Las bacterias se identificaron mediante el gen ADNr 16S y se determinó su relación filogenética con el método de máxima verosimilitud.
Resultados
Se identificaron 65 aislados: 39 cepas pertenecientes al filo Bacillota (11 identificadas a nivel especie y 25 a nivel género), 12 cepas clasificadas en el filo Actinomycetota (una se identificó a nivel familia, seis a nivel género y cinco a nivel especie) y 14 cepas pertenecientes el filo Pseudomonadota (una a nivel clase, seis a nivel de género y siete a nivel especie).
Originalidad
Se describe un trabajo original realizado en el Laboratorio de Microbiología Molecular de la Universidad Autónoma de Coahuila.
Conclusiones
Los estudios en la literatura subrayan el gran potencial biotecnológico de las bacterias encontradas en los sectores industrial, agrícola y ambiental. Conocer la biodiversidad es fundamental para el aprovechamiento y manejo sustentable de la biota nativa.
Palabras clave bacteria; identificación molecular; filogenia; biotecnología; Bacillota
Introduction
The Cuatro Ciénegas Basin (CCB) has been isolated since the late Eocene. Most of the microorganisms present in the CCB have evolved in situ and developed genetic and metabolic mechanisms to adapt to extreme environments.
Objectives
To investigate the biotechnological potential of bacteria isolated from the CCB, as well as to establish the phylogenetic relationship among them.
Methodology
Bacteria were isolated in pure culture from samples from different waterbodies in the CCB. Bacteria were identified using the 16S rDNA gene and their phylogenetic relationship was determined using the maximum likelihood method.
Results
Sixty-five isolates were identified: 39 strains belonging to the phylum Bacillota (11 identified at species level and 25 at genus level), 12 strains classified in the phylum Actinomycetota (one was identified at family level, six at genus level and five at species level) and 14 strains belonging to the phylum Pseudomonadota (one at class level, six at genus level and seven at species level).
Originality:
An original study conducted at the Molecular Microbiology Laboratory of the Universidad Autónoma de Coahuila is described.
Conclusions:
Studies in the literature underline the great biotechnological potential of bacteria found in the industrial, agricultural and environmental sectors. Understanding biodiversity is essential for the sustainable use and management of native biota.
Keywords bacteria; molecular identification; phylogeny; biotechnology; Bacillota
Introducción
El valle de Cuatro Ciénegas (VCC), localizado en el desierto Chihuahuense en el estado de Coahuila, México, está rodeado de cadenas montañosas. Los datos geológicos sugieren que después de la fragmentación de la Pangea y la formación de los primeros mares, el área del VCC se encontraba en un ambiente marino poco profundo, y a finales del Eoceno quedó aislado del resto del golfo de México a causa de los movimientos de las placas tectónicas (Moreno-Letelier et al., 2012). El clima del VCC se ha mantenido estable durante millones de años debido a que se encuentra rodeado de sierras (Wilson & Pitts, 2010). Cuenta con un complejo sistema de pozas, humedales, manantiales y dunas. Sus suelos son calcáreos y contienen una gran cantidad de calcio y magnesio, además de sodio, potasio, sulfatos y carbonatos (Souza et al., 2006).
El aislamiento y la estabilidad relativa del VCC, junto con sus condiciones extremas de aridez, humedad y salinidad, así como la presencia de suelos yesíferos, han sido probablemente los principales impulsores de la especiación y diversificación observada (Moreno-Letelier et al., 2012). El VCC presenta un alto nivel de diversidad y endemismo de especies microbianas con antigua ascendencia marina (Souza et al., 2012), así como una abundante fauna acuática en sus manantiales (Tobler & Carson, 2010), cuyos genomas contienen elementos adaptativos únicos que les permiten sobrevivir en un entorno tan extremo (Alcaraz et al., 2008). Un aspecto notable es el desequilibrio estequiométrico, donde concentraciones extremadamente bajas de fósforo (157:1) o nitrógeno (1.8:1) permiten el desarrollo de comunidades microbianas ancestrales con adaptaciones únicas (Souza et al., 2008).
El creciente interés por estudiar el VCC se debe, en parte, a las propiedades de su agua y a sus suelos áridos y yesíferos, lo cual lo ha llevado a compararlo con un cráter en Marte (López-Lozano et al., 2012); por ello, el valle ha sido considerado un modelo para la búsqueda de vida en el planeta rojo (Souza et al., 2004). En las últimas décadas, se han aislado e identificado numerosas comunidades bacterianas del VCC (Escalante et al., 2008), gracias a investigadores que lo ven como una “máquina del tiempo astrobiológica” ideal para estudiar la evolución de las comunidades biológicas de la tierra (Moreno-Letelier et al., 2012). La comunidad bacteriana nativa está dominada por el filo Pseudomonadota (antes Proteobacteria), seguido en abundancia por Bacteroidota (antes Bacteroidetes) y Actinomycetota (antes Actinobacteria) (Cerritos et al., 2011; Escalante et al., 2008; Souza et al., 2006).
Debido a que la mayoría de los microorganismos presentes en el VCC han evolucionado in situ bajo condiciones nutricionales restringidas, en medios altamente salinos o en presencia de metales pesados, se han potenciado sus mecanismos de adaptabilidad. Las adaptaciones evolutivas de los microorganismos en ocasiones derivan en oportunidades para otros organismos. Se han reportado diversas especies bacterianas aisladas del VCC que sintetizan metabolitos secundarios con potenciales aplicaciones biotecnológicas (Arocha-Garza et al., 2017; Ramos-Aboites et al., 2018) en diferentes sectores económicos como medicina, industria o agricultura.
Las técnicas de identificación molecular se han convertido en una herramienta indispensable en el estudio y clasificación de microorganismos. La secuenciación del gen ADNr 16S para la identificación bacteriana es uno de los métodos más utilizados, y puede ser complementadas con métodos bioquímicos, proteómicos o moleculares dependiendo de la especificidad requerida para cada estudio (Bou et al., 2011).
Actualmente, es posible dirigir la búsqueda hacia microrganismos de interés, ya que la disminución de costos en la secuenciación abre una ventana de oportunidades para la búsqueda y desarrollo de productos naturales a partir de microbiota nativa, con aplicaciones potenciales en diferentes áreas (Katz & Baltz, 2016). Considerando lo anterior, el objetivo de esta investigación fue indagar el potencial biotecnológico de bacterias aisladas del VCC, así como establecer la relación filogenética entre ellas.
Materiales y métodos
Sitios de muestreo
Se realizaron tres muestreos en cinco cuerpos de agua (Poza Azul, Poza de la Becerra, Laguna los Güeros, Laguna Churince [LCH] y Poza Hundidos) y en la zona conocida como “dunas de yeso” (Figura 1): 1) invierno de 2015-2016, 2) primavera de 2016 y 3) primavera de 2018. Las muestras de agua, suelo y sedimento (según correspondía) se colocaron en tubos Falcon nuevos y estériles, y se transportaron en refrigeración (4 a 6 °C) al Laboratorio de Microbiología Molecular en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Coahuila unidad Saltillo. En 2018, solo se tomaron muestras de dos sitios debido a la falta de acceso, y en el caso del sistema hidrológico del Churince fue porque ya había desaparecido. En la Cuadro 1 se presentan datos de los lugares de recolección.
Figura 1 Mapa de los sitios muestreados en el valle de Cuatro Ciénegas y su localización dentro del estado de Coahuila, México.
Cuadro 1 Condiciones de pH y temperatura de los sitios de muestreo.
| Lugar de muestreo | Coordenadas | pH | Temperatura (°C) |
|---|---|---|---|
| Primer muestreo (invierno 2015-2016) | |||
| Poza Azul | 26.59312, -102.07192 | 7.08 | 32-38 |
| Poza de La Becerra | 26.878447, -102.138208 | 7.36 | 32.6 |
| Laguna Los Güeros | 26.840, -102.134 | 8.23 | 21.8 |
| Laguna Churince | 26.840127, -102.133946 | 7.5 | 26.5 |
| Dunas | 26.8, -102.12 | -- | 24-27 |
| Segundo muestreo (primavera 2016) | |||
| Poza Azul | 26.992, -102.122 | 7.08 | 32-38 |
| Poza de La Becerra | 26.878447, -102.138208 | 7.36 | 32.6 |
| Laguna Los Güeros | 26.840, -102.134 | 8.23 | 21.8 |
| Laguna Churince | 26.840127, -102.133946 | 7.5 | 26.5 |
| Dunas | 26.8, -102.12 | -- | 24-27 |
| Tercer muestreo (primavera 2018) | |||
| Poza Azul | 26.59312, -102.07192 | 7.2 | 33 |
| Poza Hundidos | 26.8703, -102.0206 | 8.4 | 29.1 |
Inoculación de cultivos microbianos
Las muestras de suelo, agua y sedimento se sometieron a diluciones seriadas para obtener colonias aisladas, las cuales se resembraron hasta obtener cultivos puros. Los medios de cultivo utilizados fueron SCN-1 y SCN-25 (con una proporción de NaCl de 25:1 respecto al medio SCN-1) (Küster & Williams, 1964), caldo LB Miller (Walczak et al., 2012) adicionado con As2O3 a una concentración final de 1 mM y LB Miller adicionado con Na3AsO3 a una concentración final de 1 mM. La incubación se realizó a 30 °C, tanto en placas como cultivos líquidos con agitación a 200 rpm hasta que se observó crecimiento.
Extracción de ácido desoxirribonucleico (ADN)
Se purificó ADN genómico bacteriano siguiendo el protocolo del kit Wizard® (Promega, EUA). La calidad de la purificación del ADN se verificó mediante electroforesis en gel de agarosa al 1 % en buffer TBE 1x. Los geles se tiñeron con GelRed™ Nucleic Acid (Biotium, Inc.) para llevar a cabo la visualización en un transiluminador (UUV-01, Maestrogen, México). Como estándar de referencia, se utilizó el marcador de peso molecular HyperLadder™ I (Bioline).
Amplificación del gen ADNr 16S
El gen ADNr 16S se amplificó mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés) en un termociclador (2720 Thermal Cycler, Applied Biosystems®, EUA) usando los iniciadores 8F (Brosius et al., 1981) y 1495R (Bianciotto et al., 1996) a una concentración final de 0.5 µM, 1 U de MyTaq™ ADN polimerasa (Bioline, EUA), 1x de buffer de reacción MyTaq™ y 50 µL de agua grado molecular. Las condiciones de reacción consistieron en un ciclo de desnaturalización inicial a 94 °C por 5 min, 25 ciclos de amplificación a 94 °C por 60 s, 55 °C por 30 s, 72 °C por 90 s y una elongación final a 72 °C por 10 min.
Los productos de PCR (amplicones) se confirmaron mediante electroforesis en gel de agarosa 1x. Para su visualización, se tiñeron con GelRed® (Biotium, Inc.).
Purificación de productos de PCR
La purificación de los amplicones se realizó con el kit E.Z.N.A.® (OMEGA Bio-tek, EUA), siguiendo las indicaciones del fabricante. Los productos de PCR purificados se visualizaron en un gel de agarosa al 1 % mediante el mismo procedimiento descrito anteriormente.
Análisis de las secuencias
El amplicón del gen ADNr 16S de cada bacteria fue secuenciado por Macrogen, Korea. Para la secuenciación, se utilizaron los iniciadores 27F y 1492R (Caporaso et al., 2010) a una concentración final de 5 µM. La calidad de las secuencias obtenidas se analizó con el programa BioEdit Sequence Alignment Editor© (Hall, 1999). Las secuencias se curaron y se compararon con secuencias reportadas en la base de datos del GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/) usando el algoritmo BLAST+ 2.15.0 para su identificación. Se obtuvieron 65 secuencias con alrededor de 1 400 pares de bases del gen ADNr 16S y la calidad necesaria para el análisis.
Construcción de árbol filogenético
Se construyó un árbol filogenético para determinar la distancia entre los aislados bacterianos utilizando el programa MEGA-X (Kumar et al., 2018). Las secuencias del gen ADNr 16S se alinearon con la herramienta MUSCLE (Edgar, 2004). Posterior a la alineación y el recorte, se calculó el modelo evolutivo óptimo con el programa MEGA-X y el jModelTest. El árbol filogenético se generó con el método Maximum-likelihood (ML) GTR I+ G mediante el programa MEGA-X con 1 000 réplicas.
Resultados y discusiones
Identificación molecular
En total se obtuvieron 65 resultados, de los cuales se identificaron cinco cepas a nivel familia, 37 a nivel género y 23 nivel de especie, con una identidad del 99 al 100 %. De acuerdo con la base de datos del NCBI, se encontró que la mayoría de las cepas identificadas pertenecen al género Bacillus (39.92 %) (Figura 2).
Figura 2 Árbol filogenético de las 65 cepas identificadas. Las líneas moradas corresponden al filo Pseudomonadota, las azules identifican al filo Actinomycetota y las verdes corresponden al filo Bacillota.
De las bacterias identificadas, 39 pertenecen al filo Bacillota (antes Firmicutes), grupo ampliamente distribuido en el valle (Cerritos et al., 2011; Moreno-Letelier et al., 2012). El género Bacillus incluye bacterias que tienen ventajas adaptativas, como formación de endosporas, adaptación a cambios bruscos de temperatura, motilidad, halotolerancia, síntesis de péptidos, entre otras (Avalos-Zavaleta et al., 2018).
Filogenia
De las 39 cepas pertenecientes al filo Bacillota, 34 son de la familia Bacillaceae: 24 del género Bacillus, dos del género Lysinibacillus, dos del género Exiguobacterium, una del género Priestia, una Peribacillus, una Rossellomorea y una del género Cytobacillus. Algunas bacterias de los últimos cuatro géneros se habían identificado como Bacillus; no obstante, estudios recientes los han reclasificado. Asimismo, se identificaron dos cepas pertenecientes a la familia Planococcaceae y tres de la familia Paenibacillaceae.
Del filo Actinomycetota se identificaron 12 cepas: una del género Nocardioides, una del género Gordonia y 10 de la familia Micrococcaceae (cinco pertenecen al género Micrococcus, tres al género Kocuria, una al género Citricoccus y una cepa no se logró identificar al nivel de género).
Del filo Pseudomonadota se identificaron 14 cepas, cuatro de las cuales pertenecen a la clase α-Proteobacteria, en particular a los géneros Peteryoungia, Pseudochrobactrum, Pannonibacter y Sphingopyxis. Las 10 cepas restantes forman parte de la clase γ-Proteobacteria: cinco pertenecen al género Pseudomonas, dos al género Stutzerimonas, una al género Billgrantia y una al género Stenotrophomonas. Algunos de estos géneros también fueron reclasificados recientemente.
La diversidad de las especies bacterianas del VCC es producto de linajes muy antiguos que quedaron aislados y continuaron evolucionando (Arocha-Garza et al., 2017; Moreno-Letelier et al., 2012; Souza et al., 2006). A través de su genoma, se puede identificar cómo y cuándo el valle quedo aislado, la estabilidad de las condiciones ambientales a lo largo del tiempo y cómo las especies se han adaptado para sobrevivir a las condiciones extremas.
Potencial biotecnológico
Las aplicaciones de la microbiota son muy diversas, y las bacterias identificadas en este estudio tienen usos biotecnológicos potenciales en sectores agrícolas, industriales y de salud (Cuadro 2). Los estudios encontrados corresponden a cepas aisladas en diversas partes del mundo, algunas en condiciones de salinidad o temperatura similares a las reportadas en el presente trabajo. Cabe mencionar que diferentes cepas de una misma especie pueden presentar diferentes actividades, lo cual impacta en sus posibles aplicaciones.
Cuadro 2 Reportes en la literatura sobre los usos potenciales de las especies identificadas.
| Aislados | Identificación | Antecedentes | Referencias |
|---|---|---|---|
| UADEC2CC107 | Rossellomorea arthrocnemi | Producción de sideróforos y síntesis de auxinas. Potencial en fitorremediación. Mejora la acumulación de metales pesados. |
Navarro-Torre
et al. (2021) |
| UADEC32 | Bacillus infantis | Absorción o remoción de contaminantes Hg II, As III, As V y Cd en suelo. Producción de proteasas alcalinas. |
Abu-Dieyeh et al.
(2019), Hare & Chowdhary (2019), Saggu & Mishra (2017), Yakoubi et al. (2018) |
| UADEC2CC3 | Priestia megaterium | Fijación de N y solubilización de P. Asimilación y transporte de sulfato y de sulfonato. Síntesis de sideróforos, AIA, COVs. Actividad contra fitopatógenos, actividad nematicida contra Meloidogyne graminicola. Resistencia a metales pesados. |
El-Komy (2005), López-
Bucio et al. (2007), Nascimiento et al. (2020), Ortíz-Castro et al. (2008), Vary et al. (2007), Velineni & Brahmaprakash (2011), Wang et al. (2020) |
| UADEC5 | Cytobacillus oceanicediminis | Producción de enzimas celulasa y xilanasa. Producción de AIA, solubilización de fosfatos. Actividad nematicida contra Meloidogyne incógnita. |
Ali et al. (2015), Boucherba et al. (2017), Indira & Jayabalan, (2020), Liu et al. (2020) |
| UADEC1CC17 | Bacillus pumilus | Producción de enzimas, xilanasa, quitinasa. Actividad antifúngica contra Fusarium oxisporum, Ceratorhiza hydrophila y Rhizoctonia solani. Actividad microbiana. |
Freitas-Silva et al. (2021), Huang et al. (2012), Nagar et al. (2010), Reiss et al. (2011), Rishad et al. (2017) |
| UADEC27 | Peribacillus simplex | Biorremediación de suelos agrícolas contaminados con clorsulfuron, trifluralina, metales pesados e hidrocarburos. Tratamiento de aguas residuales. Produce sideróforos, solubiliza fosfatos, secreta AIA y COVs, y es un agente de biocontrol. Actividad antagónica contra Pythium aphanidermatum, Fusarium camptoceras, Fusarium oxysporum, Panagrellus redivivus y Bursaphelenchus xylophilus. Síntesis de α-amilasa. |
Al-Sman et al. (2019), Erguven et al. (2016), Erturk et al. (2012), Hassen et al. (2010), Mani et al. (2016), Miao et al. (2018), Ortakaya et al. (2017), Schwartz et al. (2013) |
| UADEC38 | Bacillus subtilis | Producción de giberelina, auxina, expansina y citoquinina. Aumento de solubilización de Fe. Producción de lipopéptidos y β1, 3-glucanasa. Actividad contra Fusarium spp., Aspergillus spp., Penicllium spp., Phytophthora drechsleri, Botrytis cinerea, Botryodiplodia theobromae, Macrophomina phaseolina, Cercospora sp., Phoma exigua, Rhizopus sp., Colletotrichum sp., Phytophthora sp., Curvularia sp. y Trichoderma sp. Producción de mananosa, queratinasa. Biorremediación de suelos contaminados con pesticidas, metales pesados e hidrocarburos. |
Anjum et al. (2019), de Andrade et al. (2019), Lin et al. (2016), Milijašević-Marčić et al. (2017), Rahimi et al. (2018), Reddy et al. (2017), Regmi et al. (2017), Sajitha et al. (2018), Suryawanshi et al. (2018), Tahir et al. (2017), Tumpa et al. (2017), Zhou et al. (2018) |
| UADEC28 | Planoccocus glaciei | Uso de hidrocarburos como fuente de carbono. | Al-Awadhi et al. (2012) |
| UADEC2CC38 | Exiguobacterium indicum | Descontaminación de efluentes contaminados con Cr III y Cr VI. Obtención de extracto antimicrobiano. |
Mohapatra et al. (2017), Singh et al. (2019) |
| UADEC2CC8 | Exiguobacterium mexicanum | Actividad antibacteriana contra Escherichia coli, Shigella flexeneri, Klebsiella pneumoniae y Salmonella enterica. Biorremediación de suelo y agua contaminados con petróleo y sus derivados. |
Erofeevskaia et al. (2016), Shanthakumar et al. (2015) |
| UADEC2CC12 | Nocardioides zeae | Biorremediación de efluentes contaminados con naftaleno. | Yetti & Thonotowai, (2016) |
| UADEC1CC14 | Kocuria rosea | Biorremediación por acción enzimática azoreductasa y NADH-DCIP reductasa. Producción del exopolisacárido kocuran con potencial en industria farmacéutica. Biorremediación y producción de biosurfactantes. |
Karnwal (2017), Kumar & Sujitha (2014), Parshetti et al. (2010), Wu et al. (2014) |
| UADEC1CC8, UADEC2CC228 | Kocuria palustris | Síntesis del péptido kocurin con actividad antibacteriana probado contra bacterias patógenas. Biorremediación de As III, As V, TNT, y acumulación de Cs137 y Co60. Degradación de 2,4,6-triclorofenol e hidrocarburos. |
Al-Awadhi et al. (2012), Banerjee et al. (2016), Caliz et al. (2011), Lara-Severino et al. (2016), Martín et al. (2013), Tišáková et al. (2013), Zacaria-Vital et al. (2019) |
| UADEC49 | Pseudochrobactrum asaccharoliticum | Síntesis de PHB. Acumulación y eliminación de Cr VI. |
Long et al. (2013), Sharma & Harish, (2015) |
| UADEC35 | Pannonibacter phragmitetus | Biorremediación de aguas residuales y suelos contaminados con Cr VI. Eliminación de amonio y nitritos. Síntesis de sideróforos y AIA. Solubilización de fosfato y síntesis de biopolímeros. |
Bai et al. (2019), Chai et al. (2019), Liao et al. (2020), Ray et al. (2016), Wang et al. (2013), Xu et al. (2012) |
| UADEC2CC7, UADEC2CC17 | Stutzerimonas stutzeri | Producción de nocardamina un agente transportador de Fe. Fijación de N, solubilización de fosfato. Biorremediación de aguas residuales y suelos contaminados con selenito, selenato y Cr VI. Degradación de 2-nitrobrombenceno. |
Pham et al. (2017), Sathishkumar et al. (2017), Wang et al. (2019), Yan et al. (2008), Zhang et al. (2011) |
| UADEC1CC9, UADEC2CC24 | Pseudomonas peli | Degradación de insecticidas organofosforados y sus derivados. Solubilización de P, fijación de N y producción de AIA. |
Dellai et al. (2016), Mahiudddin et al. (2014), Tang et al. (2018), Verma et al. (2015), Yadav et al. (2018) |
| UADEC1CC312 | Bacillus swezeyi | Producción de lipopéptidos iturinicos. Producción de biosurfactantes con potencial en biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos. Producción de proteasa alcalina con aplicación en detergentes. |
Dunlap et al. (2019), Elhamdi et al. (2023), Goma-Tchimbakal et al. (2022) |
AIA: ácido indolacético; COV: compuestos orgánicos volátiles; DCIP: diclorofenolindofenol; PHB: polihidroxibutirato.
Se ha sugerido que Bacillota y Pseudomonadota tienden a presentar una mayor producción de metabolitos secundarios debido al tamaño de su genoma (Baltz, 2017). Asimismo, se sugiere que los lugares con condiciones inusuales (como el VCC) y poco explorados son una fuente importante de microorganismos capaces de sintetizar moléculas bioactivas de interés (Arocha-Garza et al., 2017).
Filo Bacillota
En estudios recientes, se han aislado bacterias del VCC con aplicaciones potenciales en biotecnología. Zarza et al. (2018), al analizar la secuencia completa del genoma de dos cepas de Bacillus, detectaron la presencia de genes relacionados con el antagonismo de especies con las que cohabitan. Por su parte, Freitas-Silva et al. (2021) reportaron una cepa de la especie Bacillus pumilus con actividad antibacteriana, y Verdín-García et al. (2018) describieron la capacidad de varios aislados bacterianos (de la LCH) para degradar hemicelulosa.
Filo Actinomycetota
El filo Actinomycetota ha sido ampliamente estudiado en el VCC, destacándose el efecto citotóxico y antagonista de diversas especies aisladas de la LCH, con potenciales aplicaciones farmacéuticas (Arocha-Garza et al., 2017). Además, se han identificado aislados que presentan mecanismos característicos de BPCV, como la solubilización de fosfatos, fijación de nitrógeno, producción de sideróforos y producción de ácido indol acético (AIA), así como la producción de celulasa, lo cual les otorga un alto potencial biotecnológico en la industria (Cruz-Morales et al., 2017; Escudero-Agudelo et al., 2023; Ramos-Aboites et al., 2018). Se ha reportado la capacidad de varias cepas para sintetizar o transportar sideróforos, las cuales fueron aisladas de diversos sitios del VCC con deficiencia de hierro, y pertenecen los géneros Kocuria, Streptomyces, Nocardia y Lentza (Cruz-Morales et al., 2017; Ramos-Aboites et al., 2018). En otro estudio, se identificaron 156 cepas de Actinomycetota con capacidad celulolítica, todas aisladas de pozas del VCC; de estas, 12 mostraron valores de hidrólisis significativamente altos (Escudero-Agudelo et al., 2023).
Filo Pseudomonadota
En otro estudio, se aislaron e identificaron cepas metilotróficas del filo Pseudomonadota, cuyo estudio podría contribuir en la comprensión del ciclo del carbono en el VCC (Valdivia-Anistro et al., 2022). Además, se han aislado varias especies del género Pseudomonas, las cuales incluyen una cepa productora de un nuevo biosurfactante y otras que sintetizan ciclodipéptidos no ribosomales y el antibiótico 2,4-diacetilfloroglucinol, ambos involucrados en los mecanismos de competencia de inhibición del crecimiento de otras comunidades bacterianas (Toribio et al., 2011; Martínez-Carranza et al., 2018).
Conclusiones
La secuenciación del gen ADNr 16S permitió identificar 65 cepas aisladas del VCC, de las cuales 60 se identificaron a nivel de género, y algunas incluso a nivel de especie, mientras que cinco cepas únicamente se identificaron a nivel de familia. El uso de herramientas bioinformáticas fue fundamental para la identificación molecular y la construcción de un árbol filogenético, el cual permitió conocer la ubicación taxonómica y la relación que hay entre las diferentes cepas identificadas.
La mayoría de los microorganismos identificados pertenecen al filo Bacillota (destacando el género Bacillus), seguido por los filos Actinomycetota y Pseudomonadota. Entre las cepas identificadas, se encontraron aplicaciones biotecnológicas potenciales en bacterias aisladas bajo condiciones similares a las del VCC, e incluso en algunas cepas procedentes de las mismas lagunas. Estas aplicaciones incluyen su uso como bacterias promotoras del crecimiento vegetal, síntesis de productos naturales, biorremediación de suelos y aguas contaminadas con metales e hidrocarburos, producción de exopolisacáridos, entre otras. Estos hallazgos abren la puerta a futuros estudios para evaluar sus capacidades biotecnológicas.
Agradecimientos
A la Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas por el apoyo en los permisos para los muestreos.
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Recibido: 08 de Julio de 2024; Aprobado: 18 de Septiembre de 2024
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