| Descobriram uma espécie de bactérias que degradam a biomassa Identificado como xylanivorans Paenibacillus, a tensão A59T xilanolítica foi isolado do solo da floresta nativa da Patagônia, no sul da Argentina. Através da sequenciação do ADN, que determinou que tem a capacidade de decompor a celulose e xilano, dois componentes de paredes celulares de plantas utilizadas na produção de bioetanol. Sua descoberta permite-nos a conhecer um pouco mais sobre o mundo das comunidades que vivem no solo. Quarta-feira 26 de fevereiro de 2020 A adição de areia, sedimentos e argila, solo consiste em bactérias, fungos, algas, vírus, protozoários e actinomicetes, que colectivamente função. São tantos pequenos, para encontrar, identificar e caracterizar-los não é fácil. Na verdade, apesar dos esforços de centenas de pesquisadores de todo o mundo, conhecido apenas 1% dos microorganismos que sob os pés ao vivo. microrganismos do solo têm múltiplas funções, alguns são promotores do crescimento de plantas, outros atuam como biofertilizantes são aqueles que podem transformar resíduos e também a patogênico que afeta a saúde das plantas. Identificado como xylanivorans Paenibacillus, as novas espécies de bactérias descoberto por investigadores da Argentina têm a capacidade de xilano e celulose, dois componentes da parede celular da planta que pode ser utilizado na produção de bioetanol ruptura. Eleonora Campos é um biólogo do Instituto de Biotecnologia do Centro Nacional de Investigação Agrícola (NCAR) do INTA em Hurlingham Buenos Aires e, desde 2009, dedica-se a estudar a biologia molecular de bactérias celulolíticas para os biocombustíveis de segunda geração. "Estamos dedicados a estudar a base molecular dos mecanismos que têm bactérias do solo desenvolvidos para degradar as estruturas plantas possuem e usam o seu conteúdo de açúcares", disse. Como parte desse trabalho, em 2014 e Silvina -investigadora Campos Ghio do INTA- com sucesso eles isolaram uma nova espécie de bactéria. "Ao estudar o seu genoma e as características bioquímicas, de serra que foi semelhante para os outros, mas tinham características que distinguem-lo do resto, tanto na parede celular e algumas das proteínas secretadas" disse Campos. A estirpe A59T é uma bactéria Gram positiva, anaeróbia facultativa, endosporos moldagem e é em forma de haste. As suas condições óptimas de crescimento é de 30 ° C, com uma gama de 28 a 37 ° C, pH 7 com uma gama de 5 a 10 e tolera até 7% de NaCl (cloreto de sódio). De acordo com a análise da sequência do gene 16S de ARN, isolado filogeneticamente colocado no mesmo grupo BCRC 17757 Paenibacillus taichungensis T (identidade de sequência de nucleótidos de 99,7%) e Paenibacillus pabuli NBRC 13638 T (99,1 %) e está estreitamente relacionada com Paenibacillus tundrae A10bT (98,8%). No entanto, estudos filogenéticos baseado no gene que codifica a enzima girase -gyrB- A59T colocada num ramo separado todas as outras estirpes. A descoberta foi feita a partir de uma amostra de solo recolhida em uma floresta nativa Patagônia Argentina. Campos colocar o foco sobre o que acontece no manto que cobre a superfície, onde há folhas ou troncos em decomposição. "Há microrganismos que actuam, que se quebram em polissacáridos elementos menores -azúcares- e utilizados como fonte de carbono" ilustrado. Ao mesmo tempo, no laboratório, investiga Campos como melhorar e replicar o processo biológico para a degradação da biomassa vegetal. Assim, a partir do estudo do genoma e do conjunto de proteínas secretadas -secretoma- isolados bacterianos celulolíticas nativa da Argentina, conseguiu reconhecer as enzimas activas dos hidratos de carbono e desenvolver e caracterizar uma biblioteca de enzimas recombinantes. "Este estudo nos permitiu conhecer em detalhe os processos de desconstrução dos polissacarídeos", disse Campos. Xilano é um polissacárido estrutural de biomassa, isto é, um dos componentes de parede da célula da planta. É o segundo mais abundante polissacarídeo -após o em celulose e que também degrada mais rapidamente. "Esses recursos nos encorajam a aprofundar os estudos para usá-lo em várias aplicações biotecnológicas", disse Campos e exemplificou: "Estas bactérias, entre outros usos, pode gerar polissacarídeos curto -xilooligosacáridos- que podem ter uma função pré-biótica e usados em suplementos alimentares para melhorar digestibilidade de alimentos para seres humanos e animais". A bactéria Paenibacillus xylanivorans é um bacilo, isto é, tem a forma de haste. Ele tem um tamanho de 1,93-2,28 micrómetros (micra) de comprimento por 0,65-0,77 ampla. Ele está a crescer em diferentes fontes de carbono, mas especialmente xilano e resíduos de biomassa lignocelulósica, tais como palha de trigo e cana de palha. Um universo misterioso Em um grama de solo, existem mais do que 10 mil milhões de microorganismos. Não é tal a diversidade que pode ser encontrado organismos decompositores, fixadores, promotores, sequestrantes, mineralização e para os recicladores. Neste contexto, as bactérias e os fungos se decompor transformar e produtos químicos. O ciclo de azoto, por exemplo, certos micróbios é porque alterar as formas orgânicas de azoto para o ião de amónio. Outros alterar nitrato de amónio e nitrato de outro gás para transformar o azoto, que, em seguida, vai para a atmosfera. Da mesma forma, se um orgânicos microrganismos contaminantes detectados, eles ir ao trabalho transformar e decompondo-o, até que se torne dióxido de carbono e água. Desde a década de 1950, estudos focados em comunidades de microorganismos e como eles interagem para saber quais os processos de desenvolvimento individual e que coletivamente. Com o avanço da biologia molecular e da incorporação de novas ferramentas, como metagenômica, os cientistas podem entender mais sobre as comunidades que vivem no solo. Agora, o que é metagenomics? Ariel Amadio, especialista INTA Rafaela -Santa Fe disse que está estudando as sequências do genoma de diferentes organismos que compõem uma comunidade, extrair e analisar seu DNA globalmente. "É a ferramenta que nos permite analisar comunidades inteiras de microorganismos, sem a necessidade de isolamento, como tradicionalmente aconteceu", disse ele. A partir do conhecimento do DNA, é possível identificar os microrganismos presentes no solo e, graças aos seus genes são de saber o que pode executar funções. O próximo passo é entender como reagir às diversas atividades agrícolas. "É difícil imaginar que as práticas agrícolas são determinantes da estrutura das comunidades microbianas no solo", disse Amadio que colocou o foco na gestão agrícola adequadas para preservar a diversidade de microorganismos que existem. | Descubren una especie de bacteria que degrada biomasa Identificada como Paenibacillus xylanivorans, la cepa xilanolítica A59T fue aislada en suelos de bosque nativo de la Patagonia, en el sur de la Argentina. Gracias a la secuenciación del ADN, determinaron que tiene la capacidad para descomponer xilano y celulosa, dos componentes de la pared celular vegetal usados en la producción de bioetanol. Su hallazgo permite conocer un poco más sobre el universo de las comunidades que viven en el suelo. miércoles 26 de febrero de 2020 El suelo, además de arena, limo y arcilla, está integrado por bacterias, hongos, algas, virus, protozoarios y actinomicetos, que funcionan colectivamente. Son tantos y tan pequeños, que encontrarlos, identificarlos y caracterizarlos no es tarea sencilla. De hecho, a pesar de los esfuerzos de cientos de investigadores de todo el mundo, solo se conoce el 1 % de los microorganismos que habitan bajo los pies. Los microorganismos del suelo tienen múltiples funciones, algunos son promotores del crecimiento de las plantas, otros actúan como biofertilizantes, están los que pueden transformar residuos y, también, los patogénicos que afectan la salud de las plantas. Identificada como Paenibacillus xylanivorans, la nueva especie de bacteria descubierta por investigadores argentinos tiene la capacidad para descomponer xilano y celulosa, dos componentes de la pared celular vegetal que podrían usarse en la producción de bioetanol. Eleonora Campos es bióloga, trabaja en el Instituto de Biotecnología del Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CNIA) del INTA, en Hurlingham –Buenos Aires– y, desde 2009, se dedica a estudiar la biología molecular de bacterias celulolíticas para la generación de biocombustibles. "Nos dedicamos a estudiar las bases moleculares de los mecanismos que han desarrollado las bacterias del suelo para degradar las estructuras que poseen las plantas y utilizar los azúcares contenidos en las mismas", señaló. Como parte de este trabajo, en 2014 Campos y Silvina Ghio –investigadora del INTA– lograron aislar una nueva especie de bacteria. "Al estudiar su genoma y las características bioquímicas, vimos que era parecida a otras, pero tenía particularidades que la distinguían del resto, tanto en la pared celular como en algunas de las proteínas que secretaba", explicó Campos. La cepa A59T es una bacteria Gram positiva, anaeróbica facultativa, formadora de endosporas y tiene forma de bastón. Sus condiciones de crecimiento óptimas son 30 °C con un rango de 28 a 37 °C, un pH 7 con un rango de 5 a 10 y tolera hasta el 7 % de NaCl (cloruro de sodio). De acuerdo con el análisis de secuencia del gen de ARN 16S, el aislado se coloca filogenéticamente en el mismo grupo que Paenibacillus taichungensis BCRC 17757 T (identidad de secuencia de nucleótidos del 99,7 %) y Paenibacillus pabuli NBRC 13638 T (99,1 %) y está estrechamente relacionado con Paenibacillus tundrae A10bT (98,8 %). Sin embargo, los estudios filogenéticos basados en el gen que codifica para la enzima girasa –gyrB– colocaron a A59T en una rama separada de todas las demás cepas. El hallazgo se produjo a partir de una muestra de suelo recolectada en un bosque nativo de la Patagonia argentina. Campos puso el foco en lo que ocurre en el manto que cubre la superficie, en donde hay hojas o troncos en estado de descomposición. "Allí están actuando los microorganismos, que descomponen los polisacáridos en elementos más pequeños –azúcares– y los utilizan como fuente de carbono", ilustró. A la par, en el laboratorio, Campos investiga cómo mejorar y replicar el procedimiento biológico para la degradación de la biomasa vegetal. Así, a partir del estudio del genoma y del conjunto de proteínas secretadas –secretoma– de aislamientos bacterianos celulolíticos nativos de la Argentina, lograron reconocer las enzimas activas sobre carbohidratos y, además, desarrollar y caracterizar una biblioteca de enzimas recombinantes. "Este estudio nos permitió conocer en detalle los procesos de deconstrucción de los polisacáridos", indicó Campos. El xilano es un polisacárido estructural de la biomasa, es decir, es uno de los componentes de la pared celular vegetal. Es el segundo polisacárido más abundante –después de la celulosa– y, también, se degrada más rápido. "Estas características nos impulsan a profundizar los estudios para aprovecharlo en distintas aplicaciones biotecnológicas", manifestó Campos y ejemplificó: "Estas bacterias, entre otros usos, permiten generar polisacáridos cortos –xilooligosacáridos– que pueden tener una función prebiótica y utilizarse en suplementos dietarios para mejorar la digestibilidad de los alimentos para humanos y animales". La bacteria Paenibacillus xylanivorans es un bacilo, es decir, tiene forma de bastón. Posee un tamaño de 1,93 – 2,28 micrómetro (μm) de largo por 0,65–0,77 de ancho. Crece en distintas fuentes de carbono, pero especialmente en xilano y en residuos de biomasa lignocelulósica, como la paja de trigo y la paja de caña de azúcar. Un misterioso universo En un gramo de suelo existen más de 10000 millones de microorganismos. Allí, es tal la diversidad que existe que se pueden encontrar organismos descomponedores, fijadores, promotores, secuestradores, mineralizadores y hasta recicladores. En ese marco, las bacterias y los hongos transforman y descomponen los productos químicos. El ciclo del nitrógeno, por ejemplo, se da porque determinados microbios cambian las formas orgánicas de nitrógeno al ion amonio. Otros lo cambian de amonio a nitrato y otros transforman el nitrato a nitrógeno gaseoso, que luego pasa a la atmósfera. De manera similar, si los microorganismos detectan un contaminante orgánico, se ponen a trabajar transformándolo y descomponiéndolo, hasta que se convierte en dióxido de carbono y agua. Desde la década de 1950, diversos estudios se enfocaron en las comunidades de microorganismos y cómo interactúan para conocer qué procesos desarrollan de manera individual y cuáles de modo colectivo. Con el avance de la biología molecular y la incorporación de nuevas herramientas, como la metagenómica, los científicos pueden entender un poco más sobre las comunidades que viven en el suelo. Ahora bien, ¿qué es la metagenómica? Ariel Amadio, especialista del INTA Rafaela –Santa Fe–, explicó que se trata del estudio de las secuencias del genoma de los diferentes microorganismos que componen una comunidad, extrayendo y analizando su ADN de forma global. "Es la herramienta que nos permite analizar comunidades enteras de microorganismos sin la necesidad de aislados, como ocurría tradicionalmente", indicó. A partir del conocimiento del ADN, es posible identificar cuáles son los microorganismos que están presentes en el suelo y, gracias a sus genes, se puede saber qué funciones cumplen. El próximo paso es entender cómo reaccionan frente a las diversas actividades agropecuarias. "No es difícil imaginar que las prácticas agrícolas son determinantes de la estructura de las comunidades microbianas del suelo", expresó Amadio quien puso el foco sobre el manejo agrícola adecuado para conservar la diversidad de microorganismos que existe. |