Bosques Latitud Cero Volumen 13(2)
RES UMEN
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julio - diciembre 2023
Vol.13 (2)
BOSQUES LATITUD CERO
R E V I S T A I N D E X A D A
Publicado por Editorial Universidad Nacional de Loja bajo licencia
Creative Commons 4.0
1
Grupos de Investigación Ecología y Evolución de Sistemas Microbianos (MS2E) y
Biodiversidad de Ecosistemas Tropicales (BIETROP); Universidad Técnica Particular de
Loja (UTPL), San Cayetano Alto s/n C.P. 11 01 608, Loja, Ecuador.
2
Carrera de Biología, Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), San Cayetano Alto
s/n C.P. 11 01 608, Loja, Ecuador.
* Autor para correspondencia: djcruz@utpl.edu.ec
Darío Cruz
1
*
Débora Masache
2
Valeria Hidalgo
3
Hellen Vivanco
Lilibeth Carrión
Eddie Jaramillo
Jhoselyn Apolo
Leonardo Román
Microorganismos con potencial de bioprospección desde nichos
ecológicos en la Estación Agropecuaria UTPL-Loja
Microorganisms with bioprospecting potential from ecological
niches at the Estación Agropecuaria UTPL-Loja
Recibido: 28/04/2023 Aceptado: 20/06/2023
Páginas: 118- 127
Los microorganismos son considerados cosmopolitas, presentan variabilidad genética que potencia su
expresión en productos metabólicos facilitando adaptaciones ecológicas a diferentes ambientes. Estas
características pueden ser aprovechadas con nes de bioprospección. En este sentido se colectaron
muestras ambientales desde diferentes nichos ecológicos dentro de la Estación Agropecuaria UTPL-Loja
(EA-UTPL), los cuales fueron clasicados como: repositorios bióticos (animales y plantas) y abióticos
(agua de riachuelo, agua de bebederos, leche, rizosfera entre otros). Para el análisis microscópico se
emplearon diferentes técnicas de tinción (p. ej. tinción Gram; Azul de metileno al 1 % y KOH al 10 %)
y agua destilada o suero siológico para observación microscópica de luz (100X aumento). En este
estudio se encontraron: hongos (Micorrizas arbusculares; Ascochyta sp. Fusarium sp.), microalgas
(Chlorella sp.; Ulothrix sp.), cianobacterias (Lyngbya sp.), bacterias Gram positivas y negativas (Cocos,
Diplococos, Streptococcus, Bacillus) y la especie (Leptothrix ochracea). Estos resultados indican que
varios sectores dentro de la EA-UTPL se pueden considerar “puntos calientes”, ya que, presentaron
una alta diversidad de microorganismos que podrían ser aplicados para la bioprospección dada la
funcionalidad ecológica en el campo.
Palabras clave: alga, bacteria, cianobacteria, hongos, nicho ecológico, técnicas de tinción.
DOI: https://doi.org/10.54753/blc.v13i2.1833
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Cruz, D. et al., (2023). Microorganismos con potencial de bioprospección desde nichos ecológicos en la Estación Agropecuaria
UTPL-Loja. Bosques Latitud Cero, 13(2): 118 - 127. doi: https://doi.org/10.54753/blc.v13i2.1833
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Microorganisms are considered cosmopolitan, with genetic variability that enhances their expression in
metabolic products, facilitating ecological adaptations to different environments. These characteristics
can be exploited for bioprospecting purposes. In this sense, environmental samples were collected
from different ecological niches within the Agricultural Station UTPL-Loja (EA-UTPL), which were
classied as: biotic (animals and plants) and abiotic (stream water, drinking water, milk, rhizosphere,
among others) repositories. For microscopic analysis, different staining techniques were used (e.g.
Gram stain; 1% methylene blue and 10% KOH) and distilled water or saline for light microscopic
observation (100X magnication). In this study we found: fungi (Arbuscular mycorrhizae; Ascochyta sp.
Fusarium sp.), microalgae (Chlorella sp.; Ulothrix sp.), cyanobacteria (Lyngbya sp.), Gram positive and
negative bacteria (Cocci, Diplococci, Streptococcus, Bacillus) and the species (Leptothrix ochracea).
These results indicate that several sectors within the EA-UTPL can be considered “hot spots”, as
they presented a high diversity of microorganisms that could be applied for bioprospecting given the
ecological functionality in the eld.
Keywords: algae, bacteria, cyanobacteria, fungi, ecological niche, staining techniques.
INTRODUCCIÓN
Los microorganismos (MO) se consideran cosmopolitas por estar colonizando todos los ecosistemas
(i.e suelo, agua, inclusive aire) siendo los organismos más primitivos y numerosos en la Tierra (Cockell,
2021). Se clasican en diferentes grupos como: hongos, algas y bacterias, los cuales son esenciales para
el buen funcionamiento de ecosistemas participando principalmente en el recambio de nutrientes. Los
MO cumplen un rol dinámico en la descomposición de materia orgánica y en el reciclaje mineral (Prasad
et al., 2021) e inclusive algunos de ellos son controladores topatógenos (Nihorimbere et al., 2011).
La relación simbiótica entre MO, puede extenderse a plantas y otros organismos dependiendo del
ambiente abiótico y las relaciones bióticas presentes en los ecosistemas (Chesson, 2000; Douglas,
2014). Se ha demostrado que su rol es indispensable en los animales, puesto que cumplen funciones
importantes como digestión (Douglas, 2014). El estudio de estos MO también tiene interés en la
prospección y biotecnología, ya que, ha permitido estudiar e integrar especies potenciales para la
creación de biofábricas que generen importantes moléculas farmacológicas (Jozala et al., 2016).
Los diferentes grupos de microorganismos gracias a su genética adaptable a condiciones inclusive
extremas (temperatura, presión, pH, salinidad, radiación) sobreviven en estos ambientes por medio
de su expresión metabólica, con la síntesis de proteínas, compuestos volátiles, antibióticos, las cuales
facilitan su adaptabilidad y supervivencia, esta acelerada taza de mutación les permite colonizar y
tener éxito en todo tipo de ambientes (Lynch et al., 2016). A nivel biotecnológico los microorganismos
extremólos también son de interés, en ellos se encuentran “extremoenzimas” las cuales solo se activan
en condiciones extremas (Gupta et al., 2014). Últimamente se han centrado muchas investigaciones
en este tema, ya que funcionarían como bio-trasformadores en la variación y formación de proteínas y
otras moléculas, con aplicaciones en la agricultura, ingeniería química, biomedicina y biotecnología
de procesos (Dumorné et al., 2017).
Desde la antigüedad el uso de microorganismos (p. ej. Levaduras) para fermentación de vinos estuvo
empíricamente aplicado (Tamang, 2010). Por lo que, en la actualidad se aplica y se mejora microorganismos
biotecnológicamente en diferentes campos como: alimentación, medicina e industria, que requieren de
ABSTRACT
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estudios esenciales como la prospección de los mismos (Jozala et al., 2016). Esto hace indispensable
el conocimiento para saber dónde están los diferentes microorganismos, y mediante el uso de técnicas
biotecnológicas, determinar nuevas especies y moléculas, así como el mejoramiento genético de
especies ya conocidas para potenciar la tecnología microbiana principalmente la metabólica (Vitorino
y Bessa, 2017).
En este sentido, diversos estudios de prospección de organismos se enfocan principalmente en exploraciones
de bosques nativos o no disturbados antropogénicamente, ya que existe mayor probabilidad de encontrar
nuevas especies con características novedosas y aplicativas (Trabelsi y Mhamdi, 2013). No obstante
lugares como: ncas agrícolas, remanentes boscosos o inclusive zonas urbanas no dejan de ser ecosistemas
potenciales para encontrar microorganismos promisorios industrialmente (Fierer et al., 2012).
En este contexto investigaciones en este campo se constituyen parte fundamental para el conocimiento,
exploración, experimentación y aplicación de organismos, especialmente los microscópicos para futuras
aplicaciones biotecnológicas. Por lo que basados en la premisa de que los microorganismos están en
todos los ecosistemas, se exploró diferentes nichos ecológicos (bióticos y abióticos) en la Estación
Agropecuaria UTPL-Loja (EA-UTPL) en busca de microorganismos con diferentes roles funcionales
y así evaluar su potencialidad prospectiva para futuras aplicaciones Biotecnológicas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Zona de estudio
La EA-UTPL está ubicada en el sector Cajanuma del cantón Loja (4°05’18.1”S 79°12’23.9”W), con
temperaturas que oscilan entre los 6 a 22 °C y con una extensión de 52 hectáreas (Figura 1).
Figura 1. Mapa del sector central de la Estación Agropecuaria UTPL en donde se localizó los nichos ecológicos con
repositorios bióticos y abióticos para la búsqueda de microorganismos.
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Cruz, D. et al., (2023). Microorganismos con potencial de bioprospección desde nichos ecológicos en la Estación Agropecuaria
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Muestreo de nichos ecológicos
Previo a la colecta de muestras se determinó los diferentes repositorios de microorganismos presentes
en repositorios bióticos (Figura 2 y 3) y abióticos (Figura 4) dentro de diferentes nichos ecológicos de
la EA-UTPL . Se tomó muestras de estiércol en criaderos de animales; muestras de suelo (rizosfera),
leche de vaca recién ordeñada, agua desde vertientes naturales, bebederos y entornos húmedos verdosos
o negruzcos (Figura 4); raíces de plantas cultivadas (Figura 3).
Figura 2. Repositorios bióticos (animales) dentro de la EA-UTPL: A) cobayo (Cavia porcellus). B) pato (Anas
platyrhynchos domesticus). C) gallina guinea (Numida meleagris) D) ganado vacuno (Bos taurus var. Holstein). E)
chivo (Capra aegagrus hircus). F) cerdo (Sus scrofa domesticus).
Figura 3. Repositorios bióticos (plantas) dentro de la EA-UTPL: A) avena (Avena sativa). B) tomate de árbol
(Solanum betaceum). C) col (Brassica oleracea var. Capitata). D) kikuyo (Pennisetum clandestinum). E) trébol
(Trifolium repens). F) aliso (Alnus acuminata).
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Figura 4. Repositorios abióticos dentro de la EA-UTPL: A) estiércol de cobayo. B) estiércol de ganado vacuno. C)
Zona húmeda verdosa en esquina de pared de cemento. D) Zona húmeda negra sobre cemento. E) agua de vertiente con
zonas espumosas. F) agua de vertiente con formaciones viscosas color oxido. G) agua en bebedero plástico azul. H)
leche recién ordeñada en tubo plástico y marcado de pH 7 en tirilla.
Revisión microscópica de las muestras
Para observación de microorganismos como bacterias se usó la técnica diferencial Gram para observar
la presencia de bacterias Gram positivas y Gram negativas.
Por otra parte, para observación de hifas de hongos o esporas, se aplicó tinciones universales como: Azul
de metileno al 1 % y KOH al 10 %.
Para organismos como protozoos y algas se usó suero siológico o agua destilada sin tinción.
RESULTADOS
Nichos ecológicos
Se logró analizar 19 muestras en total (Tabla 1) dentro de repositorios bióticos y abióticos presentes
en la EA-UTPL (Figura 2, 3 y 4): seis correspondientes a estiércoles de animales (cerdo, cuy, gallina-
guinea, pato, y vaca), seis de raíces de plantas (Aliso, avena, col, tomate de árbol, trébol y kikuyo),
una de fruto de tomate de árbol, tres muestras de agua (agua espumosa en corriente de vertiente,
agua estancada viscosa color oxido en vertiente y agua en bebedero) y dos muestras de zona húmeda
de paredes (una verdosa y una negruzca) y una de leche recién ordeñada. Estos nichos pueden ser
encontrados en más sectores agropecuarios, por lo cual se presentan como una muestra relevante
para la enseñanza de donde se puede localizar microorganismos para diferentes nes especialmente
para la bioprospección.
Organismos microscópicos determinados
La diversidad de microorganismos es excepcional entre hongos, algas y bacterias que mayoritariamente
se distribuyen en todas las muestras (Tabla 1). Esta diversidad difícilmente puede ser determinada
a niveles especícos en su totalidad por simples análisis morfológicos. Por esta razón se seleccionó
los más relevantes y demostrativos para todos los grupos buscados (Figura 5).
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Tabla 1. Presencia de organismos acorde a las muestras analizadas para repositorios bióticos y abióticos.
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Figura 5. Microrganismos presentes dentro de los nichos ecológicos de la Estación Agropecuaria UTPL: A) Hongos
micorrizando (Micorrizas arbusculares en color azul) en raíces desde col (Figura 3C). B) Ascosporas del hongo Ascochyta
sp. (color azul) encontrada parasitando fruto de tomate de árbol (Figura 3B). C) Fragmoconidia de hongo Fusarium
sp. encontrada parasitando fruto de tomate de árbol (Figura 3B). Microalgas con coloración verde encontradas en zona
húmeda verdosa (Figura 4C). D) Chlorella sp. E) Ulothrix sp; F) Cianobacterias alargadas Lyngbya sp. encontrada
en zona húmeda negruzca (Figura 4D), G) Bacteria cilíndrica (coloración óxido) Leptothrix ochracea encontrada
en agua viscosa color óxido (Figura 4F). H) Bacterias con coloración Gram positiva y negativa de varios morfotipos
como Cocos, Diplococos, Streptococcus, Bacillus encontrados en estiércol de cobayo (Figura 4A).
DISCUSIÓN
Basados en las observaciones se ratica el enunciado de que los microorganismos son cosmopolitas ya
que están colonizando prácticamente todos los ecosistemas (Cockell, 2021), difícilmente determinada por
microscopía. En este sentido, se ha seleccionado los microorganismos más relevantes ecológicamente,
como por ejemplo micorrización arbuscular lo cual es un indicativo de asociación beneciosa entre hongos
y raíces de plantas para intercambio de nutrientes (Prasad, 2021). Todas las raíces de plantas analizadas
presentaron colonización de hifas correspondiente a micorrizas arbusculares como ya se ha demostrado
en varios estudios para dichas especies (Becerra y Cabello 2007; Díaz et al., 2017; Cuenca et al., 2007;
Lopez et al., 2009). Por otra parte, s e enc ontró evidencias de ho ngos pará sitos (ascosporas de Ascochyta
sp., fragmoconidias de Fusarium sp.) típicos, generando antracnosis o lesiones en frutos de tomate de
árbol y otras plantas como ya se ha reportado en otros estudios (Sen et al., 2015; Singh et al., 2012).
Microalgas como Chlorella sp. y Ulothrix sp. fueron principalmente detectadas en zonas húmedas con
coloración verdosa evidenciando presencia de organismos pigmentados o potenciales fotosintéticos
colonizadores de diferentes fuentes de aguas dulces (Morales et al., 2017). Organismos adicionales
como cianobacterias (Lyngbya sp.) se encontraron frecuentemente en zonas más negruzcas formando
biopelículas, probablemente asociadas al deterioro del concreto como se ha analizado por Galindo et
al. (2018) para estructuras arquitectónicas en proceso de deterioro. Finalmente, la bacteria Leptothrix
ochracea fue abundante en agua estancada viscosa de color óxido indicativo de concentración de hierro,
ya que es el hábitat natural de dicha bacteria conocida por resistir pH bajos y aguas dulces ricas en
hierro (Emerson y Weiss 2004). Otras bacterias, tanto Gram positivas y Gram negativas con múltiples
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Cruz, D. et al., (2023). Microorganismos con potencial de bioprospección desde nichos ecológicos en la Estación Agropecuaria
UTPL-Loja. Bosques Latitud Cero, 13(2): 118 - 127. doi: https://doi.org/10.54753/blc.v13i2.1833
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morfotipos como Cocos, Diplococos, Streptococcus, Bacillus, encontradas en uidos o estiércol de
los animales de granja, en algunos casos beneciosos para procesos de compostaje (Faría et al., 2002)
o en otros casos síntomas de alguna patología como la mastitis ovina (Díaz et al., 2019).
En un sentido amplio, este estudio demostró que existen diferentes nichos ecológicos dentro de zonas
intervenidas de forma antropogénica como la Estación Agropecuaria UTPL-Loja, que posee “puntos
calientes” para búsqueda de microorganismos con nes de aislamiento y prospección para aplicaciones
biotecnológicas. En este contexto, las microalgas poseen potencial para obtención de pigmentos
(Kulkarni y Nikolov, 2018), biocombustibles (Dickinson et al., 2017) inclusive generación de biofábricas
(Tang et al., 2020), para extracción de proteínas con nes alimenticios (Torres-Tiji et al., 2020).
Otros organismos como Cianobacterias podrían ser usadas para extraer metabolitos con capacidades
anticancerígenas (Lee et al., 2021) o por ejemplo la bacteria Leptothrix ochracea puede ser aplicada
para estudios de oxidación de hierro y otros procesos siológicos de conversión de energía química en
condiciones adversas (Fleming et al., 2018). Finalmente, de forma general todos los microorganismos
(hongos, microalgas y bacterias) podrían ser ampliamente estudiados y aplicados con nes de búsqueda
de antibióticos (Lewis, 2020) u otros metabolitos que podría potenciar el crecimiento de plantas y
limitando el desarrollo de patógenos al usarse desde compost (Zhou et al., 2020).
CONCLUSIONES
Los repositorios bióticos y abióticos presentes en diferentes nichos ecológicos son diversos en
microorganismos como hongos, algas, bacterias y cianobacterias que pueden ser valorizados
biotecnológicamente.
AGRADECIMIENTOS:
Agradecemos a la Universidad Técnica Particular de Loja por la logística de laboratorios para revisión
de los microorganismos. Así mismo, agradecemos a los estudiantes de la carrera de Biología y asignatura
Prospección de hongos, algas y cianobacterias. A: Díaz Lizbeth; Enríquez Guillermo; Jaramillo Alex; Acaro
Roberth; Ocampo Danna; Ordoñez Felipe; Ruiz Andy, por su apoyo durante la recolección de muestras.
CONTRIBUCIÓN DE AUTORES:
Darío Cruz concibió la investigación. Darío Cruz, Leonardo Roman y Débora Masache participaron
principalmente en la redacción del manuscrito. Débora Masache revisó críticamente el contenido
intelectual del manuscrito. Jhoselyn Apolo, Eddy Jaramillo, Lilibeth Carrión, Valeria Hidalgo y Hellen
Vivanco desarrollaron la metodología morfológica y ajustes de guras.
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