Las bacterias: su impacto en los medios naturales y en las industrias. (página 2)

'Además de mineralizar la biomasa muerta, los
microorganismos marinos pueden reciclar elementos contaminantes
en el agua, suplir funciones vitales básicas, y de ellos
pueden deducirse 'muchos conocimientos aplicables a los
humanos'(10).

Gracias a la interacción de diferentes bacterias,
Olavius algarvensis, un pequeño gusano que vive
en aguas del Mediterráneo cerca de la isla de Elba,
Italia, puede sobrevivir sin boca, estómago ni intestino,
ya que los microorganismos le proporcionan energía y
eliminan sus residuos (10).

Del mismo modo, detalló Amann, 'hace quinientos
años los microorganismos presentes en los ríos
podían depurar los residuos de las poblaciones humanas que
vivían a sus orillas'. Esto ya no es posible, en estos
momentos, debido al aumento de la población, sin embargo,
los investigadores actuales pueden 'detectar qué organismo
depura el agua, enriquecerlo y condensarlo para hacerlo
más activo'(10).

Según Amann, aunque la microbiología
marina se dirige a una 'era genómica', gracias a la
posibilidad de secuenciar masivamente el ADN, no deben ser
desechados otros enfoques, pues la 'secuenciación no
indica cómo funciona e interactúa un organismo en
su entorno' (10). Los autores de esta modesta
revisión coincidimos con esa preocupación pero, al
mismo tiempo, apoyamos las opciones biotecnológicas,
siempre que se apliquen de forma racional.

2.1.2- Las bacterias y la eliminación del
amoníaco

Los científicos del Servicio de
Investigación Agrícola (ARS), a través de un
proceso bacteriano innovador, preparan el camino para
métodos nuevos, económicos y a gran escala para la
eliminación del amoníaco de las aguas residuales en
las producciones bovinas (10).

En ensayos con anammox (Oxidación
anaeróbia de amonio), Vanotti y Szogi, del ARS, han sido
los primeros investigadores en aislar, a partir de residuales
bovinos, las bacterias planctomycetes usadas en el proceso de
anammox. Del mismo modo, han destacado el potencial comercial de
anammox para eliminar el nitrógeno de las aguas residuales
en tasas semejantes a las obtenidas por métodos
convencionales. El anammox, descubierto en los Países
Bajos durante los años noventa del pasado siglo, usa menos
energía que los sistemas tradicionales de
eliminación de nitrógeno biológico porque
sólo una parte del amonio en las aguas residuales necesita
ser nitrificada, y elimina el amonio sin el gasto de
aeración o aditivos. Se han logrado tasas altas de
eliminación de nitrógeno mejorando el ambiente para
la multiplicación bacteriana, pero su lenta velocidad de
crecimiento hace difícil su cultivo (10).

El aislamiento de estas bacterias de las aguas
residuales permitiría a los investigadores el desarrollo
de tratamientos económicos para los residuos que contienen
niveles altos de amoníaco. En tal sentido, Vanotti
puntualiza que, aunque los investigadores han usado anammox para
eliminar hasta 500 gramos de nitrógeno por metro
cúbico diario, a partir de las aguas residuales bovinas,
su meta es triplicar esta tasa en el futuro (10).

2.1.3- Las bacterias y el medio
ambiente

Las bacterias desempeñan un papel
importante en el reciclado de muchos elementos y compuestos
químicos en la naturaleza, muchos de ellos con una elevada
toxicidad. En ausencia de dichas actividades bacterianas, la vida
en la Tierra no sería posible. Las basuras y los
desperdicios nos inundarían si las bacterias no acelerasen
la descomposición de las plantas y animales muertos. Como
resultado de su actividad, los restos de sustancias
orgánicas de las plantas y los animales se descomponen en
partículas inorgánicas. Este mecanismo es una
fuente importante de alimento para las plantas. Además,
las leguminosas enriquecen el suelo al incrementar el contenido
de nitrógeno gracias a la ayuda de la especie
Rhizobium radicicola bacteria que infecta las
raíces de las plantas y origina nódulos de
fijación de nitrógeno. El proceso
fotosintético en que se basan las plantas fue
desarrollado, originalmente, en bacterias, así, de acuerdo
a la teoría endosimbiótica, los cloroplastos y las
mitocondrias de las células eucarióticas derivaron
de bacterias primitivas que parasitaron a otras procariotas (2,
10).

2.1.4- Fijación de
nitrógeno

Las bacterias desempeñan una
función muy importante en la fertilidad del suelo. Estos
microorganismos convierten el nitrógeno atmosférico
en amoníaco, un compuesto nitrogenado que las plantas
necesitan para crecer; son los únicos organismos capaces
de realizar este proceso bioquímico que recibe el nombre
de fijación de nitrógeno. Las bacterias capaces de
fijar el nitrógeno atmosférico suelen vivir en
asociación con las plantas. Por ejemplo, las bacterias del
género Rhizobium, forman nódulos en las
raíces de las judías y otras plantas de la familia
de las leguminosas. Existen, además, otras especies
capaces de fijar nitrógeno de forma asimbiótica
entre las que destacan los géneros Azotobacter y
Beijerinckia. (10-12).

2.1.5- Quimiosíntesis

Las bacterias desempeñan una
función fundamental en los ciclos de otros elementos en el
medio ambiente. Muchas bacterias obtienen su energía
mediante la oxidación de sustancias orgánicas o
inorgánicas; en general se les clasifica como
quimiótrofas: quimiolitótrofas si el compuesto
oxidado es inorgánico y quimiorganótrofas cuando
oxidan sustancias orgánicas. Las bacterias
quimiolitótrofas emplean la energía química
presente en los compuestos inorgánicos, en lugar de la
energía de la luz utilizada por las plantas, para
transformar el CO2 en diferentes moléculas
orgánicas de las que otros organismos pueden nutrirse. La
quimiosíntesis ocurre en las grietas hidrotermales del
fondo de los océanos, donde no se dispone de luz para
llevar a cabo la fotosíntesis pero hay grandes cantidades
de H2S. Alrededor de estas grietas hidrotermales pueden
desarrollarse múltiples organismos marinos gracias a que
las bacterias, a partir de la energía obtenida de la
oxidación del H2S, transforman el CO2 en nutrientes
orgánicos. Además, estas bacterias están
adaptadas a las altas temperaturas que existen en esos
manantiales del fondo oceánico. La capacidad de las
bacterias de utilizar compuestos de azufre como fuentes de
energía también ha sido muy útil en diversos
procesos industriales (8, 10-12).

2.1.6- El ciclo del carbono

El carbono, vital para todos los seres vivos, circula de
manera continua en el ecosistema terrestre. En la
atmósfera existe en forma de dióxido de carbono,
que emplean las plantas en la fotosíntesis. Los animales
usan el carbono de las plantas y liberan dióxido de
carbono, producto del metabolismo. Aunque parte del carbono
desaparece de forma temporal del ciclo en forma de carbón,
petróleo, combustibles fósiles, gas y
depósitos calizos, la respiración y la
fotosíntesis mantienen prácticamente estable la
cantidad de carbono atmosférico. La
industrialización aporta dióxido de carbono
adicional al medio ambiente (12).

Las bacterias y los hongos
(levaduras y mohos) son esenciales para otro proceso que hace
posible la vida en la Tierra: el ciclo del carbono. Estos
organismos ayudan a producir el dióxido de carbono (CO2)
que las plantas toman de la atmósfera. Mediante la
fotosíntesis, las plantas convierten la luz solar y el CO2
en alimento y energía, liberando oxígeno a la
atmósfera (11-14).

El ciclo del carbono continúa
una vez que las plantas y los animales mueren cuando las
bacterias ayudan a convertir la materia que forma estos
organismos de nuevo en CO2. Las bacterias y los hongos secretan
enzimas que rompen parcialmente la materia muerta. La
digestión final de esta materia tiene lugar en las
células bacterianas y fúngicas a través de
procesos de fermentación y respiración. El CO2
liberado en estos procesos regresa a la atmósfera para
reanudar el ciclo (11-14).

2.1.7- Biorremediación

La biorremediación hace referencia al
empleo de microorganismos, en especial bacterias, para devolver
los elementos presentes en los tóxicos químicos a
sus ciclos naturales en la naturaleza. Este proceso es un
método económico y eficaz de limpieza del medio
ambiente, uno de los principales retos a los que se enfrenta la
sociedad hoy en día (8, 10, 13-16).

La biorremediación se ha utilizado en
la limpieza de vertidos de petróleo, pesticidas y otros
materiales tóxicos. Por ejemplo, los accidentes en los que
están implicados tanques de petróleo gigantescos
originan importantes vertidos que contaminan las costas y
dañan la fauna. Las bacterias y otros microorganismos
pueden convertir los materiales tóxicos del crudo de
petróleo en productos menos dañinos como CO2. La
adición de fertilizantes que contienen nitrógeno,
fósforo y oxígeno a las áreas contaminadas
estimula la multiplicación de las bacterias ya presentes
en el medio y acelera el proceso de limpieza (10,
12-16).

El Ministerio de Medio Ambiente en España
aportó 2, 6 millones de euros para la recuperación
medioambiental del río Magro, uno de los cauces que junto
al Albaida estuvieron catalogados hasta hace muy poco como uno de
los más contaminados del país. En los ensayos
realizados, se han tratado 7.442 metros cúbicos de
sedimentos que han permitido la eliminación casi natural
de 4.761 metros cúbicos de residuos, gracias a la
aplicación de 371 kilogramos de un producto compuesto por
bacterias y enzimas específicas. Según fuentes de
la Confederación Hidrográfica del Júcar,
este tratamiento carece de toxicidad para los ecosistemas
acuáticos, y solo genera sales, agua y algunos gases
(17).

Las bacterias son muy importantes en el
tratamiento de las aguas residuales. El tratamiento habitual
comprende múltiples procesos. Por lo general, comienza
mediante un proceso de sedimentación en el que los
materiales más pesados se depositan en el fondo. A
continuación se borbotea aire en esas aguas residuales.
Este proceso recibe el nombre de fase aeróbica y favorece
que las bacterias que utilizan oxígeno fragmenten la
materia orgánica en ácidos y CO2. En esta fase se
eliminan también la mayoría de los microorganismos
patógenos. Los sedimentos de las aguas residuales son
tratados en una fase posterior con bacterias anaerobias
(10-13).

Estas bacterias fragmentan los sedimentos, produciendo
metano que puede ser utilizado como combustible para el
funcionamiento de las instalaciones de las plantas de
tratamiento. Actualmente, la fase anaeróbica precede
algunas veces a la fase aeróbica (10-13).

Las bacterias también son eficaces,
como ya se ha visto, en la limpieza de contaminantes mediante
biorremediación. En este proceso las bacterias y otros
microorganismos convierten sustancias tóxicas o
indeseables, como pesticidas o vertidos de petróleo, en
productos menos dañinos o incluso útiles (8,
10-12).

2.1.8- Las bacterias contra las minas
terrestres

Cada día alrededor de 800 personas resultan
gravemente heridas o muertas por la activación de alguna
mina terrestre antipersonal. Desde que la fallecida princesa
Diana se interesó por el tema, éste se ha hecho
más popular, pero su dramatismo persiste, pese a ser un
mal masivo engendrado desde mediados del pasado siglo. Fruto de
tal práctica, existen por todo el mundo unos cien millones
tales artefactos abandonadas bajo tierra en países como
Afganistán, Angola, Camboya, Iraq o Bosnia, por solo citar
algunos ejemplos. Quedan unos dos millones de minas en las zonas
arrasadas por la guerra en el territorio de la ex-Yugoslavia.
Estas diminutas armas son capaces de matar 10 veces más
civiles inocentes, que soldados y las heridas que producen por lo
general exigen la amputación de los miembros afectados. El
gran problema actual está en que resulta mucho más
costoso desactivarlas que ponerlas (18) ¿Qué
hacer?

Por sorprendente que pueda parecer, una de las opciones
más alentadoras implica el uso de bacterias, vertiente en
la que se viene trabajando. Esta variante ha sido posible gracias
a los avances de la Ingeniería Genética y a las
sorprendentes cualidades de algunas bacterias. Para comprender la
propuesta es necesario aclarar que existen bacterias
bioluminiscentes; las mismas poseen una enzima (luciferasa) que,
al actuar sobre su sustrato, las hace emitir fluorescencia con
una longitud de onda característica. Se han aislado y
clonado los genes que codifican estas enzimas. Además, se
ha comprobado la existencia de bacterias que utilizan el TNT como
fuente nutricional y energética para sus procesos
metabólicos. A partir de ambas, se puede lograr una
bacteria modificada que, en presencia de TNT, active sus genes
responsables de bioluminiscencia y… ¡mina detectada!
Los actuales métodos biotecnológicos han permitido
hacerlo, utilizando una especie del género
Pseudomonas; una "comedora de TNT" a la que incorporaron
los genes para la bioluminiscencia. Resulta económico
esparcir sus cultivos sobre los terrenos contaminados
sospechosos. De esta forma podrían detectarse
partículas de TNT aún en el rango de una en mil
millones. En unas pocas horas se produciría suficiente
fluorescencia para, con un detector de radiaciones UV, descubrir
las minas terrestres. Las bacterias esparcidas sobre terrenos
libres de TNT morirían en por las radiaciones solares y la
ausencia de su nutriente fundamental (18).

Impacto de las
bacterias en las industrias

2.2.1- Las bacterias en la industria
alimentaria

El papel de las bacterias  en la industria
alimentaria es muy diverso, según la óptica con la
que se analice su impacto. Algunas resultan muy nocivas al
afectar la calidad de los alimentos: los deterioran, afectando
sus cualidades organolépticas. Existen múltiples
especies bacterianas asociadas al deterioro de la carne, el vino,
las verduras, la leche y otros productos de consumo diario.
Otras, aparentemente no alteran las cualidades de los alimentos
pero se multiplican en estos, o excretan sus toxinas y resultan
responsables de las denominadas enfermedades transmitidas por
alimentos (ETA) (14, 16-22).

Por otra parte, las bacterias potencian las propiedades
nutritivas y el sabor de los alimentos y resultan de gran
importancia en muchas industrias. La capacidad fermentadora de
ciertas especies es aprovechada en la producción de queso,
yogur, adobos y salazones. También resultan importantes en
el curtido de cueros, la producción de tabaco, la
conservación del grano, los tejidos, los fármacos,
y en la elaboración de varios tipos de enzimas,
polisacáridos y detergentes (8, 14).

La industria láctea proporciona
excelentes ejemplos de las ventajas y desventajas de las
bacterias. Antes de la introducción de la
pasteurización a finales del siglo XIX, los productos
lácteos eran los principales portadores de bacterias
causantes de enfermedades como la tuberculosis y la fiebre
reumática. Desde entonces, la regulación de esta
industria ha reducido mucho el riesgo de infecciones derivadas de
los productos lácteos. En relación a los beneficios
que aportan las bacterias, hay que destacar el empleo de estos
microorganismos en la fermentación láctica para la
fabricación de numerosos productos lácteos como el
yogur, la mantequilla o el queso. Las bacterias producen
ácido láctico, el cual agria la leche, dificulta el
crecimiento de bacterias productoras de enfermedades y
proporciona un sabor deseable al yogur. El queso se obtiene
también mediante fermentación. En primer lugar, las
bacterias fermentan el azúcar de la leche a ácido
láctico y a continuación, los fabricantes de queso
introducen diferentes microorganismos para obtener los sabores
deseados. El proceso es complicado y completarlo puede llevar
meses e incluso años, pero aporta a los quesos su sabor
característico (14).

La variedad de alimentos fermentados que
consumimos varía desde conservas, aceitunas y
chucrut hasta salchichas y otras carnes y pescados
curados, chocolate, salsa de soja y otros productos. En la
mayoría de estas fermentaciones las bacterias productoras
de ácido láctico desempeñan una
función destacada. Las levaduras son los principales
microorganismos responsables de la fermentación
alcohólica necesaria para la fabricación de
cervezas y vinos, aunque las bacterias ácido
lácticas también están implicadas
especialmente en la fabricación del vino o la sidra. Las
bacterias que producen ácido acético pueden
convertir el vino, la sidra u otras bebidas alcohólicas en
vinagre (14).

2.2.2- Otras aplicaciones en la
industria

Las bacterias también participan en la
elaboración de otros productos, como ciertos
plásticos y enzimas utilizados en los detergentes, y en la
producción de muchos antibióticos, como la
estreptomicina y la tetraciclina. A partir de la década de
1980 las bacterias adquirieron importancia en la
producción de muchas sustancias químicas, como el
etanol. La obtención de productos químicos mediante
bacterias y otros microorganismos es menos contaminante para el
medio ambiente que la producción química
convencional. El desarrollo de la ingeniería
genética ha allanado el camino para un uso más
frecuente de las bacterias en la fabricación industrial a
gran escala y en procesos menos agresivos al medio ambiente (7,
8, 13, 14).

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REDVET. Revista electrónica de Veterinaria 1695-7504 2010
Volumen 11 Número 02, Febrero/2010– http://www.veterinaria.org/revistas/redvet/n
020210.html

Autor:

Herlinda Rodríguez Torrens**

Yiunan Blanco Gómez*

Evelio Mestre Cruz*

Obi Guiste Hummon*

Guillermo Barreto Argilagos**

* Ingeniería Química. Universidad de
Camagüey.

** Facultad de Ciencias Agropecuarias. Universidad de
Camagüey.