El fascinante mundo de los microorganismos

LA ECOLOGÍA Y GENÉTICA DE LA DIVERSIDAD MICROBIANA.

El éxito de las comunidades microbianas en colonizar diferentes habitas en la tierra (cosmopolitas), se debe a las habilidades de estos en conformar grandes poblaciones, la capacidad que tienen para adaptarse a los diferentes microclimas aunado a bajas tasas de extinción y a la heterogeneidad del paisaje, que aportan notables diferencias estructurales, genéticas y metabólicas en los microorganismos.
A partir del desarrollo de los estudios genotípicos y técnicas moleculares como la hibridación DNA-DNA o DDH y al análisis de secuencias en genes ribosomales fue impulsado también el avance de los estudios con microorganismos. Las mejoras en la resolución taxonómica son uno de los beneficios de este desarrollo facilitando de alguna forma la clasificación de los microorganismos y el estudio de las diversas poblaciones que están presentes en los ecosistemas del planeta.

La existencia de una variedad increíble de genotipos esparcidos por los hábitats conocidos estarían formando relaciones ecológicas en términos de las necesidades de recurso (Rappé y Giovannoni. 2003), sin embargo, ¿cómo es posible de que niveles tan altos de diversidad se mantengan en las comunidades y en los ambientes naturales?, la respuesta a esta inquietud podría encontrarse en las diferentes condiciones climáticas y a las incalculables variedades de nichos, los distintos genotipos microbianos estarían siendo favorecidos por cada uno de los nichos. No obstante, estos niveles de diversidad esta regulados de alguna forma por el principio de exclusión de nichos (Gause 1934) (Haubold y Rainey 1996), el cual, sería el factor que controla el destino de la diversidad biológica en un medio natural, este trabaja de la siguiente forma; En un único nicho donde las condiciones se mantengan constantes o uniformes, no pueden existir más de un genotipo diferente que se alimenten de un mismo recurso. Esta idea establece la competencia por sustratos o recursos, donde aparecen términos de genotipo dominante y genotipo dominado, la especie competitiva dominante llevara a la otra a una modificación en su nicho o comportamiento y en algunos casos a la extinción.

Desde hace un tiempo ecólogos y genetistas de poblaciones sugieren una conexión intima en la estructura del medio ambiente y el mantenimiento de la diversidad (Kassen 2002), en lugares donde la distribución y obtención de los recursos es desigual y la estructura física del ambiente es heterogénea, en pH, temperatura, precipitación, luminosidad, humedad, radiación, etc. Se colocan a prueba las diferentes respuestas de los genotipos a las variaciones en el medio, esta relación es conocida en la genética de poblaciones como interacción genotipo- medio ambiente (Via y Lande 1985) (Kassen y Bell G. 2000), paralelamente, pueden surgir nuevos nichos como resultado de las acciones entre los propios organismos, en este caso la diversidad se mantiene gracias a las interacciones genotipo-genotipo (Bell 1997),asegurando que la heterogeneidad del ambiente es necesaria para el mantenimiento de la diversidad microbiana.

Otras relaciones interesantes son la del predador-presa, los cuales coexisten cuando hay una compensación entre la tasa de crecimiento y la susceptibilidad a la predación, ejemplo, cuando existen genotipos resistentes a la depredación por fagos, los resistentes crecen más lento que los genotipos sensibles a la depredación, ocasionado un profundo impacto en las frecuencias relativas de los genotipos presentes en la comunidad (Bohannan BM, Lenski 2000).

Otras de las causas de la diversidad genética microbiana, es la mutación, con diferentes fuentes como espontanea o inducida, proveniente de algunos mecanismos como migración o recombinación, aumentando las variaciones hereditarias. La radiación adaptativa en los microorganismos podría ser de alguna forma la responsable de la colonización y diversidad microbiana, la radiación depende en gran parte a la respuesta favorable del organismo al nuevo ambiente y la oferta de mutaciones favorecidas por selección natural (mutaciones con baja frecuencia) que llevan a la población a un fitness optimo, sin embargo, mutaciones grandes tienen pocas probabilidades de llevar a una población a una condición optima, mutaciones pequeñas cuentan con posibilidades más altas de llevar a una población a un fitness ideal, es decir, las pequeños cambios tienen una capacidad mayor para contribuir a la adaptación de un organismo.

Como se ha mencionado la heterogeneidad del ambiente proporciona mas nichos, por consiguiente, tiene mayor probabilidad de mantener la diversidad que en entornos constantes o uniformes, la variación con la que cuenta el planeta es enorme y la composición de las comunidades bacterianas esta influenciada por estos gradientes (Ward 1998) tales como la temperatura, la profundidad en las aguas termales, la presión , la ubicación geográfica o la longitud del tracto gastrointestinal, lo que sugiere que la selección en estos diferentes ambientes a menudo es lo suficientemente para dirigir las comunidades a la especialización ecológica. Así mismo, el estudio de los microorganismos se ha consolidado como una herramienta que busca incrementar el conocimiento científico, ayudar a la población humana en los distintos problemas sociales, económicos y ambientales, además, de establecer criterios y argumentos con el fin de mantener la diversidad en entornos heterogéneos para favorecer la dispersión y la recombinación de los microorganismos, estos factores son importantes no solo para las comunidades microbianas, también importantes para el bienestar de la riqueza nutricional del suelo y los ecosistemas mundiales. No cabe duda de que los microorganismos, con generaciones de tiempo rápidas y poblaciones de gran tamaño, tienen la capacidad de evolucionar y diversificarse gracias a la selección natural. Esto exige que prestemos más atención a la naturaleza y a las interacciones (antagónicas o sinérgicas) entre los individuos y las poblaciones que componen la comunidad.


Yeison O. Tolosa
yortegont@ut.edu.co
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