Pablo Misael Arce Amezquita1*, Maurilia Rojas Contreras1, Mirella Romero Bastidas1, Mario Rojas Arzaluz1, Irán Suárez González1, Ricardo Vázquez Juárez2.
1 Universidad Autónoma de Baja California Sur. Boulevard Forjadores S/N entre Calle Av. Universidad y Calle Félix Agramont Cota Col. Universitario., La Paz, Baja California Sur, México. 23083
2 Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, Av. Instituto Politécnico
Nacional 195, Col. Playa Palo de Santa Rita Sur, La Paz, B.C.S. México. 23096
*Autor de correspondencia: E-mail: parce@uabcs.mx, Tel. 6121238800 Ext. 5135
Introducción
Los ecosistemas marinos albergan una diversidad de vida que va desde organismos tan grandes como las ballenas hasta diminutos microorganismos. Estos ecosistemas se caracterizan por condiciones físicas y químicas únicas como: temperatura, luz, presión atmosférica, salinidad, oxígeno y pH, que someten a sus habitantes a interacciones ambientales y procesos evolutivos específicos. Estos procesos fomentan el desarrollo de organismos con características y habilidades particulares. Uno de los sistemas marinos de gran importancia para los investigadores es el arrecife de coral. En él se propician condiciones particulares donde las poblaciones y comunidades de seres vivos, especialmente micoorganismos, interactúan y contribuyen a diferentes niveles formando un sistema complejo que es crucial para su supervivencia. Comprender la complejidad del microbioma de los corales es importante para determinar el potencial biotecnológico de cada uno de sus miembros en sectores como la farmacéutica, biomédica, nutracéutica, tecnología de alimentos, agricultura y energía (Figura 1).
Figura 1. Aprovechamiento de los microorganismos asociados a arrecifes coralinos. Crédito autor: imagen creada por Mario Rojas-Arzaluz.
Los corales son organismos que dependen de la simbiosis con diversos microbios. El coral huésped y su microbiota asociada mantienen la homeostasis dentro de este complejo sistema y han sostenido su resiliencia durante más de 500 millones de años (Peixoto et al. 2021). Las asociaciones en el coral comprenden una gran diversidad de virus, procariotas y microeucariotas que colectivamente se denominan holobionte coralino (Zilber-Rosenberg & Rosenberg 2021). Además del dinoflagelado endosimbiótico primario de la familia Symbiodiniaceae y las comunidades procarióticas (en particular determinadas especies bacterianas) presentan funciones clave en el mantenimiento del holobionte mediante el intercambio de metabolitos esenciales, el reciclaje de nutrientes y la protección contra microbios patógenos (Bourne et al. 2016).
Las bacterias colonizan todos los microhábitats de los corales, incluida la capa mucosa superficial, diferentes capas de tejido y esqueleto. Asimismo, un metaanálisis reciente de 3055 aislamientos bacterianos en 52 muestras de coral identificó que la mayoría de las bacterias cultivables pertenecían a las Proteobacterias de los filos Firmicutes, Bacteroidetes y Actinobacteria (Sweet et al. 2021). Los corales están también asociados con diversas especies de arqueas, principalmente representantes de los filos Thermoproteota (también conocido como Crenarchaeota) y Euryarchaeota. Archaea puede comprender hasta la mitad de la comunidad procariótica en la mucosa de algunos corales (Wegley et al. 2004). Sin embargo, los roles funcionales de las arqueas dentro del coral holobionte no han sido validados experimentalmente, a pesar de su abundancia.
Compuestos bioactivos en bacterias asociadas a corales
La búsqueda de sustancias en organismos marinos ha dado como resultado el aislamiento de aproximadamente 10,000 compuestos, muchos de los cuales están dotados de propiedades excepcionales para la medicina. Los microorganismos marinos, también conocidos como los tesoros del mar, tienen características fisiológicas, bioquímicas y metabólicas diferentes tanto a los demás organismos marinos como a los microorganismos equivalentes terrestres; por lo tanto, poseen la capacidad de producir sustancia novedosas y diferentes a los que han sido descritos por científicos alrededor del mundo en otros organismos. En este sentido, las bacterias asociadas a arrecifes coralinos, son una fuente potencial de nuevas sustancias con propiedades antioxidantes, antimicrobianas, anticancerígenas, antivirales, entre otras; ya que estas bacterias forman parte de unos de los ecosistemas más complejos que se conocen.
Una de las condiciones más recurrentes que afectan la salud humana son las infecciones. Las infecciones más importantes son aquellas que están asociadas a la atención a la salud las cuales se manifiestan al ingresar a hospitales. La incidencia de microoganismos patógenos tales como: Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa se consideran de prioridad en México. Algunas de estas cepas bacterianas adquieren resistencia a los antibióticos más usados en el sector salud convirtiéndose en lo que se conoce como bacterias resistentes o multidrogoresistentes. La aparición de cepas resistentes es un fenómeno natural que ocurre cuando los microorganismos se reproducen y mutan o se intercambian características de resistencia. Otro factor importante que acelera su aparición es la utilización y el uso indebido de antibióticos, así como las prácticas inapropiadas de control de las infecciones, y las malas condiciones sanitarias (WHO, 2023).
En este contexto, las bacterias marinas en su rol como protectoras de corales sanos, producen compuestos antimicrobianos efectivos, no solo contra otras bacterias marinas sino también contra bacterias que nos afectan a los humanos como la E. coli (Figura 2).
Figura 2. Bacterias aisladas de coral del género Porites colectado en la costa sureste de B.C.S. con actividad antagónica contra E. coli O157-H7. Crédito autor: Fotografía tomada por Pablo M. Arce Amezquita.
El aislamiento de antibióticos a partir de bacterias marinas ha dado como resultado la caracterización de diferentes moléculas con estructuras químicas diversas; sin embargo, hay muchas más sustancias por descubrir.
En el Departamento Académico de Agronomía de la Universidad Autónoma de Baja California Sur, en conjunto con el Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste S.C., se lleva a cabo un proyecto para analizar bacterias asociadas a corales ubicados cerca de la costa sureste de estado de Baja California Sur como agentes de biocontrol y a la vez como fuente de nuevos antibióticos. El estudio de bacterias marinas, y en especial aquellas asociadas arrecifes coralinos, representa una actividad que acelerará la obtención de productos biotecnológicos nuevos y útiles para la sociedad.
Bibliografía.
Bourne, D. G., Morrow, K. M., & Webster, N. S. 2016. Insights into the coral microbiome: underpinning the health and resilience of reef ecosystems. Annual review of microbiology, 70, 317-340.
Peixoto, R. S., Sweet, M., Villela, H. D., Cardoso, P., Thomas, T., Voolstra, C. R., Hoj, L & Bourne, D. G. 2021. Coral probiotics: premise, promise, prospects. Annual Review of Animal Biosciences, 9, 265-288.
Sweet M, Villela H, Keller-Costa T,Costa R,,Romano S, Bourne DG,Cárdenas A, Huggett MJ,Kerwin AH, Kuek F,Medina M, Meyer JL, Müller M, Pollock FJ,Rappé MS, Sere M, Sharp KH, Voolstra CR, Zaccardi N, Ziegler M & Peixoto R. 2021. Insights into the cultured bacterial fraction of corals. Msystems, 6(3), 10-1128.
Wegley, L., Yu, Y., Breitbart, M., Casas, V., Kline, D. I., & Rohwer, F. 2004. Coral-associated archaea. Marine Ecology Progress Series, 273, 89-96.
WHO media center. 2023. Antimicrobial resistance http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs194/en/
Zilber-Rosenberg, I., & Rosenberg, E. 2021. Microbial-driven genetic variation in holobionts. FEMS Microbiology Reviews, 45(6), fuab022.
AUTORES:
Dr. Pablo Misael Arce Amezquita. Profesor investigador titular del Departamento Académico de Agronomía, responsable del Laboratorio de Farmacognosia. Universidad Autónoma de Baja California Sur. Correo: parce@uabcs.mx
Dra. Maurilia Rojas Contreras. Profesora investigadora titurlar del Departamento Académico de Agronomía, responsable del Laboratorio de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Universidad Autónoma de Baja California Sur. Correo: mrojas@uabcs.mx
Dra. Mirella Romero Bastidas. Profesora investigadora titular del Departamento Académico de Agronomía, responsable del Laboratorio de Fitopatología. Universidad Autónoma de Baja California Sur. miromero@uabcs.mx
Dr. Mario Rojas Arzaluz. Profesor investigador asignatura del Departamento Académico de Agronomía. Universidad Autónoma de Baja California Sur. Correo: ma.rojas@uabcs.mx
Dra. Irán Suárez González. Profesora investigadora asignatura del Departamento Académico de Ciencias Marinas y Costeras. Universidad Autónoma de Baja California Sur. Correo: i.suarez@uabcs.mx
Dr. Ricardo Váezquez-Juárez. Investigador Titular C, responsable académico del Laboratorio Genómica y Bioinformática en el Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, S.C. Correo: rvazquez04@cibnor.mx
