Identificación de nuevas especies bacterianas aisladas de cuevas Españolas

Resumen

IDENTIFICACIÓN DE NUEVAS ESPECIES BACTERIANAS AISLADAS DE CUEVAS ESPAÑOLAS RESUMEN La taxonomía es la ciencia que clasifica a los organismos y consta de tres áreas: la identificación, la nomenclatura y la clasificación. La identificación es la asignación de una bacteria como miembro de un taxón establecido o como una especie no descrita previamente, empleando para ello un esquema de clasificación determinado. La nomenclatura es la designación de nombres a los grupos taxonómicos según las reglas publicadas en el International Code of Nomenclature of Bacteria (ICNB) y descritas por el International Committee on Systematics of Prokaryotes (ICSP) (Lapage, 1992) quienes establecen las normas y recomendaciones para nombrar correctamente a los taxones. La clasificación es la disposición de los organismos en grupos o taxones en base a sus características genéticas y fenotípicas. La categoría taxonómica básica es la especie y su definición más aceptada es la de Rosselló-Mora y Aman (2001): ¿grupo de cepas de origen monofilético que se encuentran relacionadas desde el punto de vista fenotípico y genómico, y por tanto, se pueden diferenciar de otros grupos de organismos similares¿. La clasificación de los procariotas es reciente y dinámica, ya que debido a su pequeño tamaño no se conocieron hasta el siglo XVII gracias al desarrollo de la microscopía. Las primeras clasificaciones se basaban en las observaciones morfológicas, pero durante los siglos XIX y XX se desarrollaron otras técnicas, como las quimiotaxonómicas, bioquímicas y moleculares que contribuyeron a la mejora de la clasificación de los procariotas. Actualmente, también se utilizan técnicas como la genómica o la proteómica. Los microbiólogos han logrado un buen sistema de clasificación para la circunscripción de especie procariota, empleando para ello una gran variedad de metodologías basadas en pruebas genéticas y fenotípicas. Las cuevas y otros hábitats subterráneos son ecosistemas relativamente poco estudiados, donde es posible el aislamiento y descripción de nuevas especies. Las cuevas, en general, se caracterizan por ser ambientes oligotróficos, con escaso contenido en carbono orgánico, y temperatura y humedad constantes a lo largo del año. Además, frecuentemente las cuevas del hemisferio norte, presentan una baja temperatura y una humedad próxima a la saturación. Las condiciones oligotróficas, junto a la ausencia de luz en el interior de la cueva, originan un déficit de productores primarios. Por ello, los microorganismos que viven en ellas son principalmente quimiolitotróficos. Estos obtienen la energía mediante la ruptura de compuestos aromáticos complejos de la superficie, así como de la fijación de compuestos volátiles, dióxido de carbono y nitrógeno de la atmósfera, o también a partir de la oxidación de iones de metales reducidos de las rocas. Para realizar todas estas complejas reacciones los microorganismos establecen asociaciones mutualistas y cooperativas para poder sobrevivir en estos ambientes. Un ejemplo de ello, son las comunidades microbianas que forman las biopelículas (o colonizaciones) sobre las rocas y espeleotemas (Barton y Jurado, 2007). Además, los microorganismos están altamente especializados y son capaces de promover una gran variedad de procesos enzimáticos y de biomineralización como consecuencia de las condiciones nutricionales limitadas en las que viven (Cheeptham y Saiz-Jimenez, 2014). En la última década los estudios realizados en ambientes subterráneos han mostrado la existencia de taxones microbianos nuevos para la ciencia. Algunos autores han observado que las cuevas presentan un gran potencial como productores de nuevos compuestos bioactivos procedentes de su metabolismo secundario, tales como antibióticos, además, de sustancias con actividad antiviral, antitumoral, inmunológica y herbicida. Además, estos ambientes subterráneos constituyen un reservorio de bacterias potencialmente patógenas para el hombre, capaces de producir infecciones cutáneas, respiratorias y cerebrales. Sin embargo, la información disponible sobre casos clínicos producidos por microorganismos frecuentes en cuevas es escasa (Jurado y col., 2010). Uno de los casos mejor documentado es el de la bacteria descrita en la Cueva de Altamira Aureimonas altamirensis (Rathsack y col., 2011) responsable de diferentes enfermedades en Europa y América (Mendes y col., 2009; Téllez-Castillo y col., 2010; Schröttner y col., 2014). Todos estos estudios demuestran claramente el interés de aislar y describir nuevas especies de bacterias en cuevas y otros ambientes subterráneos. Para aislar nuevas especies bacterianas se estudiaron una serie de cuevas y la Mina Pepito, localizada en Nerva (Huelva). Las seleccionadas fueron tres cuevas kársticas de la Península Ibérica: Gruta de las Maravillas (Aracena, Huelva), Cueva del Tesoro (Rincón de la Victoria, Málaga) y Cueva de Altamira (Santillana del Mar, Cantabria) y dos cuevas de origen volcánico localizadas en las Islas Canarias: Cueva del Viento (Icod de los Vinos, Tenerife) y Cueva de la Falda de la Horqueta (La Palma). En esta Tesis Doctoral se obtuvieron 274 bacterias de las cuales 200 pertenecieron a las cuevas kársticas, 61 a las cuevas volcánicas y 13 a las escombreras de la Mina Pepito. Estas bacterias se distribuyeron principalmente en el filo Actinobacteria (51,10%), seguido de los filos Firmicutes (33,58%), Proteobacteria (14,60%) y Bacteroidetes (0,72%). El filo Actinobacteria, fue el más abundante en la mayoría de las cuevas estudiadas. Concretamente, en la Gruta de las Maravillas y en la Cueva de Altamira más de la mitad de las bacterias aisladas pertenecieron a este filo 52,38% y 61,82%, respectivamente. Por otro lado, el filo Firmicutes superó el 40% en tres de las cuevas estudiadas: Cueva del Tesoro, Cueva del Viento y Cueva de la Falda de la Horqueta. Como singularidad, en la Cueva del Viento, además de los tres filos anteriormente mencionados, se aislaron bacterias pertenecientes al filo Bacteroidetes. En las escombreras de la Mina Pepito, el filo Proteobacteria fue el grupo más numerosos constituyendo el 76,92% del total de las cepas aisladas. De todas las bacterias aisladas se han caracterizado y descrito cuatro nuevas especies, tres de ellas de la Gruta de las Maravillas con los nombres tentativos de Acidovorax cavernicola, Paracoccus onubensis y Paenibacillus aracenensis; y una en la Cueva del Tesoro con el nombre tentativo de Acinetobacter thesauricus. Además, se incluye la descripción enmendada de Sphingomonas aerophila, especie aislada de la Mina Pepito. Finalmente, se exponen estudios parciales de algunas cepas que podrían ser interesantes para futuros estudios taxonómicos y su descripción como nuevas especies. Los estudios realizados en las cinco cuevas y la escombrera de la Mina Pepito muestran que los ambientes subterráneos permiten el aislamiento y la descripción de nuevas bacterias, confirmando que son ecosistemas poco estudiados desde el punto de vista taxonómico y con un gran potencial para describir especies desconocidas para la ciencia. BIBLIOGRAFÍA Barton, H. A., Jurado, V. (2007). What¿s up down there? Microbial diversity in caves. Microbe 2, 132-138. Cheeptham, N., Saiz-Jimenez, C. (2014). New Sources of Antibiotics: Caves. En: S. Sánchez y A. L. Demain (eds.). Antibiotics: Current Innovations and Future Trends. Norwich: Caister Academic Press pp 213-227. Jurado, V., Laiz, L., Rodriguez-Nava, V., Boiron, P., Hermosin, B., Sanchez-Moral, S., Saiz-Jimenez, C. (2010). Pathogenic and opportunistic microorganisms in caves. Int J Speleol 39, 15-24. Lapage SP, Sneath PH, Skerman VBD, Lessel EF, Seeliger HPR & Clark WA (1992). International Code of Nomenclature of Bacteria (1990 Revision). ASM, Washington, D.C. Mendes, R. E., Denys, G. A., Fritsche, T. R., Jones, R. N. (2009). Case report of Aurantimonas altamirensis bloodstream infection. J Clin Microbiol 47, 514-5. Rathsack, K., Reitner, J., Stackebrandt, E., Tindall, B. J. (2011). Reclassification of Aurantimonas altamirensis (Jurado et al. 2006), Aurantimonas ureilytica (Weon et al. 2007) and Aurantimonas frigidaquae (Kim et al. 2008) as members of a new genus, Aureimonas gen. nov., as Aureimonas altamirensis gen. nov., comb. nov. Int J Syst Evol Microbiol 61, 2722-8. Rosselló-Mora, R., Amann, R. (2001). The species concept for prokaryotes. FEMS Microbiol Rev 25, 39-67. Schröttner, P., Rudolph, W. W., Taube, F., Gunzer, F. (2014). First report on the isolation of Aureimonas altamirensis from a patient with peritonitis. Int J Infect Dis 29, 71-73. Téllez-Castillo, C. J., González Granda, D., Bosch Alepuz, M., Jurado Lobo, V., Saiz-Jimenez, C., Juan, J. L., Millán Soria, J. (2010). Isolation of Aurantimonas altamirensis from pleural effusions. J Med Microbiol 59, 1126-9.