Diversidad y Ecología Microbiana Unidad 8 Parte II Interacciones Microbianas_compressed

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Diversidad y Ecología Microbiana
Unidad 8. Parte II
Interacciones Microbianas
Las interacciones microbianas pueden estudiarse utilizando dos 
criterios:
1) Según el resultado de la Interacción
• Interacciones Positivas
• Interacciones Negativas
2) Según los participantes de la Interacción
• Interacciones Interespecíficas
• Interacciones Intraespecíficas
Interacciones Positivas
Mutualismo
Protocooperación
Comensalismo
Interacciones Negativas
Predación
Parasitismo
Amensalismo
Competencia
Interacciones positivas
• Mutualismo. Asociación que resulta en beneficio de ambos 
participantes . Es una relación obligada pues los participantes tienen 
mutua dependencia
• Protocooperación. Una asociación positiva que involucra relaciones 
sintróficas (el crecimiento de un organismo depende o es mejorado 
por factores de crecimiento, nutrientes o sustratos otorgados por otro 
organismo creciendo cercanamente). Si bien puede beneficiar a 
ambos participantes, difiere del mutualismo en que la cooperación no 
es obligada
• Comensalismo. Relación en la que uno de los simbiontes 
(comensal)se beneficia y el otro ni se beneficia ni se perjudica
Ejemplos de Mutualismo
1. La relación protozoo-termita. Protozoos
flagelados viven en el intestino de los
termites a expensas de una dieta de
carbohidratos adquirida de la ingesta de
celulosa del hospedero. El protozoo digiere
la celulosa y la metaboliza hasta acetato y
otros productos. Los termites oxidan el
acetato para su metabolismo.
Individualmente son incapaces de
sintetizar celulasas por ello dependen de el
protozoo mutualista para su existencia.
Insecto: Orden Isoptera
Ejm. Kalotermes, Cryptotermes
Rhinotermes
Protozoo: Orden Trichonymphida
Ejm: Trichonympha
2. Líquenes. Son asociaciones entre
ascomicetos específicos y ya sea cianobacterias o
algas verdes. La característica morfológica de un
determinado liquen es una propiedad de la
asociación mutualista y no puede ser exhibida por
cualquiera de los miembros individualmente. El
hongo obtiene el carbono orgánico directamente
de la cianobacteria y le ofrece a cambio
protección, agua y minerales.
Xanthoparmelia
scabrosa
Cladonia rangiferina
3. Archaea – protozoo. Plagiopyla frontata, protozoo ciliado anaeróbico 
marino que produce hidrógeno en su metabolismo y alberga arqueas 
que lo consumen a través de la unión a los hidrogenosomas del 
protozoo.
4. Archaea – esponja . Arquea marina psicrófila Cenarchaeum 
symbiosum vive dentro de la esponja Axinella mexicana.
ENDOSIMBIONTES
Paramecium aurelia
Caedibacter cariophyla
Methanobacterium
omelianskii
MicroorganismoCO2
CH4
e-
etanol
Paramecium bursaria
Chrolella
Una bacteria anaeróbica móvil Gram (-) que fermenta etanol con 
producción de H2 y acetato y otro bacilo no móvil, anaeróbico que
utiliza H2 pero no etanol y produce metano.
Ejemplos de Protocooperación
1. Alvinella pompejana, es un anélido marino que vive en
grandes profundidades . Habita fuentes hidrotermales del
Océano Pacífico. El gusano secreta un moco a través de
glándulas ubicadas en su superficie y un manto de bacterias
crece a expensas de este material otorgándole a su vez un grado
de protección. La mayoría de los epibiontes no han podido ser
cultivados
2. Microorganismos del intestino. En el colon humano, la flora
microbiana condiciona un ambiente favorable para la salud
integral y aprovecha los metabolitos de la digestión. Entre sus
miembros además se condicionan las actividades microbianas que
requieren ambientes aeróbicos o anaeróbicos.
Ejemplos de Comensalismo
1. Sucesión microbiana durante la descomposición de la leche. Las 
bacterias fermentadoras promueven el crecimiento de las especies 
acido-tolerantes.
2. Formación de Biofilms. Los colonizadores iniciales promueven el 
crecimiento de otros microorganismos en la película.
3. Microorganismos de la piel o superficies en plantas o animales. Los 
hospederos liberan partículas orgánicas que utilizan los comensales.
4. La transformación de productos insolubles en solubles y la conversión 
de éstos por otra población también puede ser una relación comensal.
Interacciones Negativas
• Predación. Cuando un organismo (predator) engloba y digiere otro 
organismo (presa). La presa puede ser mas grande o mas pequeña que 
el predator, pero finalmente muere.
• Parasitismo. El organismo que se beneficia ( el parásito) obtiene sus 
requerimientos nutricionales del hospedero que resulta dañado. 
• Amensalismo. Relación en la cual el producto de la actividad de un 
organismo resulta en el perjuicio del otro. Uno de los participantes se 
perjudica.
• Competencia. Diferentes microorganismos de una población o 
comunidad trata de adquirir el mismo recurso, ya sea éste un espacio 
físico o un determinado nutriente
Predación
Ejemplos de Predación
1. Bdellovibrio, un predator
perisplasmático que penetra la 
pared celular y crece por fuera de la 
membrana plasmática
2. Vampirococcus , con su exclusivo 
modo epibiótico de ataque a células 
bacterianas
3. Daptobacter de locación 
citoplasmática cuando ataca 
bacterias suceptibles
1. Bdellovibrio
2. Vampirococcus
3. Daptobacter
Competencia
• La competencia por el mismo recurso tiende a producir separaciones 
ecológicas de poblaciones estrechamente relacionadas, lo que se conoce 
como el principio de la “exclusión competitiva”
La ventaja competitiva no se basa únicamente en la capacidad de utilizar un sustrato más eficientemente. La 
tolerancia al estrés ambiental puede determinar el resultado de la competencia entre poblaciones 
microbianas
Amensalismo
• Es una relación que representa un nivel de competencia. Los 
microorganismos que producen sustancias que son tóxicas para 
poblaciones competidoras tienen una ventaja competitiva natural.
• Las condiciones que favorecen la producción de antibióticos 
normalmente no se presentan en ambientes naturales, por lo tanto no 
se acumulan ni generan resistencia en las poblaciones relacionadas.
• Los microorganismos oportunistas, zimógenos que elevan su población 
rápidamente en ambientes ricos en nutrientes pueden mejorar su 
competencia con la producción de metabolitos inhibitorios. Sin 
embargo esta condición puede ser sólo temporal.
Ejemplos de Amensalismo
1.- Antibiosis
2.- Alelopatía es un fenómeno biológico por el cual un organismo produce uno o 
más compuestos bioquímicos que influyen en el crecimiento, supervivencia o 
reproducción de otros organismos. Estos compuestos son conocidos como alelo 
químicos y pueden conllevar a efectos benéficos (alelopatía positiva) o efectos 
perjudiciales (alelopatía negativa) a los organismos receptores. Ejm. Producción de 
colicinas en el tracto intestinal; Producción de fitotoxinas geldanamicina, nigericina, y 
hidantocidina, por Streptomyces hygroscopicus
Barazani & Friedman 2001. Allelopathic Bacteria and Their Impact on Higher 
Plants Critical Reviews in Microbiology, 27(1):41–55 (2001)
AMENSALISMO
Penicilina controlando el desarrollo 
bacteriano 
• Muchas cepas de Trichoderma producen metabolitos secundarios 
volátiles y no volátiles, algunos de los cuales inhiben el desarrollo de 
otros microorganismos con los que no hacen contacto físico. Tales 
sustancias inhibidoras son consideradas "antibióticos" .
• Trichoderma sp. produce varios antibióticos identificados como 
gliotoxina viridina, trichodermina, suzukacilina, alameticina, 
dermadina, trichotecenos y trichorzianina. Los efectos varían a nivel 
celular con vacuolización, granulación, coagulación, desintegración y 
lisis 
Parasitismo
Bacteriófagos
Interacciones Intraespecíficas
Interacciones Intraespecíficas
Principio de Allee: (W.C.Allee et al 1949)
“Aún incluso en una misma población pueden tener lugar interacciones 
positivas y negativas”
Las interacciones positivas aumentan la 
tasa de crecimiento de una poblacion. 
No obstante, tiene un limite asintotico.
Cuando aumenta la densidad poblacional 
las interacciones negativas disminuyen la 
tasa de crecimiento dela población
Densidad de población
Ta
sa
 d
e
C
re
ci
m
ie
n
to
Interacción negativa
Las interacciones positivas 
(cooperación) predominan cuando la 
densidad poblacional es baja y las 
interacciones negativas (competencia) 
predominan cuando aumenta la 
densidad poblacional.
Densidad de población
Ta
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RESULTADO: Población óptima y 
tasa de crecimiento máxima
Interacciones Positivas dentro de una Población
La cooperación o conjunto de interacciones positivas en una población se 
pone de manifiesto cuando se tiene un largo período de latencia o por la 
falta de crecimiento cuando se utiliza un inóculo pequeño en la resiembra 
de cultivos. 
• Es importante en los microorganismos exigentes o fisiológicamente 
complejos.
• La colonización es más exitosa con poblaciones de densidad 
intermedia. 
• Algunas colonias bacterianas presentan movimientos en masa a 
manera de migración coordinada en búsqueda de nutrientes. 
• La cooperación también funciona como un mecanismo protector frente 
a factores ambientales hostiles y para la utilización de sustratos 
particularmente insolubles. 
Se ha demostrado que el
crecimiento de este microorganismo
en caseina insoluble depende de la
densidad poblacional (103 /ml como
mínimo)
Myxococcus xanthus
Ejemplos de cooperación en una población:
- Colonización de nuevos hábitat. 
- Formación de colonias
- Generación de enfermedades (dosis mínima infecciosa)
- Intercambio genético
Transferencia de plásmidos por conjugación
• En las bacterias gram-negativas, 
algunas células donadoras 
dentro de la población 
establecen contacto con células 
receptoras a través de un pili.
• Se forma un puente de 
transferencia de genes , la célula 
receptora aumenta su reserva de 
genes 
La Autoinducción o Percepción de Quorum
La autoinducción o percepción de quorum (“quorum sensing”) es un mecanismo de 
regulación de la expresión genética en respuesta a la densidad de población celular. 
Los microorganismos producen compuestos autoinductores llamados así porque 
pueden actuar sobre la misma célula que los liberó, a medida que la población 
incrementa y la concentración de estos compuestos alcanza niveles críticos, se 
verifica la expresión de genes específicos. Es decir, son capaces de desencadenar la 
expresión genética en toda la población, provocando una respuesta global.
La señales mas comunes entre las bacterias 
gram negativas son las Acil Homoserina
Lactonas (HSLs). Las bacterias gram
positivas frecuentemente usan un 
oligopéptido señal.
Sistemas de Autoinducción en bacterias gram negativas
Si la producción y posterior liberación de una sustancia, como por ejemplo 
una enzima, es realizada por unas solas pocas células, la concentración de la 
misma alcanzada en el medio puede resultar ineficaz. Gracias al quorum 
sensing esta sustancia no se liberará hasta que no se alcance una 
determinada población de células. Al hacerlo en ese momento, la 
concentración obtenida sí será la adecuada para que la sustancia pueda 
ejercer su función.
En el caso de un microorganismo patógeno, este fenómeno le permite 
alcanzar un nivel de población lo suficientemente elevado como para que, 
llegado el momento de producir los factores de virulencia tras alcanzar el 
quorum, pueda contrarrestar las defensas del hospedero e invadir otras 
regiones de ese organismo con mayor probabilidad.
“QUORUM SENSING”
Ejemplos de Autoinducción o Quorum Sensing
• Formación de Biopelículas
• Virulencia
• Bioluminiscencia
• Esporulación
• Producción de metabolitos secundarios
• Mecanismos de resistencia
• Formación de enjambres o agregados
• Conjugación
Interacciones negativas dentro de una Población
La competencia es el conjunto de interacciones negativas que acontecen en 
una población.
Los miembros de una población utilizan los mismos sustratos y ocupan el 
mismo nicho ecológico.
También comprende los efectos que produce la acumulación de sustancias 
tóxicas producidas por los miembros de la población.
La acumulación de algunos productos metabólicos como los ácidos grasos de 
bajo peso molecular y el sulfuro de hidrógeno H2S pueden limitar el 
crecimiento de algunas poblaciones, aún cuando el sustrato esté disponible
• La acumulación excesiva de H2S puede limitar la reducción del sulfato.
• La acumulación de Ac. Láctico y de ácidos grasos puede detener la 
actividad de Lactobacillus.
• El aumento de la concentración de etanol en el medio puede detener la 
fermentación alcohólica de Saccharomyces.
• La sobre-producción de ácidos grasos durante la degradación de 
hidrocarburos puede limitar en algunos casos su metabolismo posterior .
• La acumulación de dicloroanilina, procedente del catabolismo del propanil
puede impedir el crecimiento posterior de Penicillium piscarium
Genes de acción negativa para supervivencia
Existen genes que codifican péptidos o proteínas que causan la 
muerte celular
• Algunas cepas de E.coli contienen el gen hok (suicida) que codifica un 
péptido Hok que daña el potencial de membrana y provoca la muerte 
de células que expresen el mencionado gen.
• Para impedir la expresión de hok , estas cepas de E.coli contienen el 
gen sok (supresor de la muerte) que codifica un ARNm antisentido
que bloquea la expresión de hok.
• Ambos genes son codificados en el mismo plásmido (R1), y 
mantienen la supervivencia del mismo eliminando los segregantes
que resulten con el plásmido incompleto.
Sistema hok/sok
en E.coli
Interacciones Interespecíficas
Las Interacciones Interespecíficas, son relaciones que toman lugar 
entre dos o más individuos de especies diferentes, dentro de un 
ecosistema. Pueden ser positivas (comensalismo, sinergismo y 
mutualismo), negativas (competencia, amensalismo, parasitismo y 
predación) o neutras.
Consideramos:
• Microbio-Microbio
• Microbio-Virus 
• Microbio –Invertebrado
• Microbio-Planta
• Microbio - Vertebrado
Interacción Microbio - Microbio
Las interacciones entre poblaciones microbianas tienden a 
desarrollar la estructura de la comunidad. 
Las interacciones positivas se basan en la combinación de 
aptitudes físicas y metabólicas que aumentan el crecimiento y 
las tasas de supervivencia, y tienden a amortiguar el estrés 
ambiental. 
Las interacciones negativas representan mecanismos de 
autorregulación que limitan la densidad de la población. Con el 
tiempo esas interacciones negativas benefician a las especies 
porque impiden la sobrepoblación, la destrucción del hábitat y 
la extinción de las especies.
Neutralismo.- Ocurre entre poblaciones microbianas que están 
distantes en el espacio. Puede presentarse entre poblaciones de baja 
densidad, en hábitat donde no haya limitación de nutrientes. Cuando 
algo de esto se modifica, las especies pueden iniciar la interacción. 
Poblaciones en fase de latencia pueden establecer estas relaciones
Comensalismo.- Una población puede modificar el hábitat en donde se 
desarrolla adecuándolo a las necesidades de otra población. De otra 
manera la producción de factores de crecimiento, la solubilización de 
sustratos, el cometabolismo, la eliminación o neutralización de un 
material tóxico pueden ser las bases de una relación comensal. 
Ejemplos de Comensalismo entre Poblaciones Microbianas
1. Flavobacterium excreta cisteína, que Legionella pneumophila utiliza 
en los habitat acuáticos.
2. El metano producido por archaeas en el sedimento marino es 
beneficioso para las bacterias oxidadoras del metano de la capa 
superior de la columna de agua. 
3. **Desulfovibrio utiliza sulfato y lactato para producir acetato e 
hidrógeno. Methanobacterium utiliza estos productos para producir 
metano.
4. Leptothrix reduce las concentraciones de manganeso en algunos 
hábitat, permitiendo el crecimiento de otras poblaciones microbianas 
para las que las concentraciones de manganeso podrían ser toxicas.
Propano
Energía + CO + H O2 2
Ciclohexano Ciclohexanol
Ciclohexanona
Pseudomonas
Cometabolismo
Metabolismo asimilatorioEnergía + CO + H O2 2
Mycobacterium vaccae
Mycobacterium vaccae puede cometabolizar el ciclohexano
mientras crece en propano, el ciclohexano se oxida a ciclohexanol,
que otras poblaciones pueden usar. Mycobacterium no se ve
afectado porque no asimila el ciclohexanol.
Protocooperación
Una relación que muchas veces no se distingue claramente del comensalismo. Incluye la sintrofía que se 
basa en la capacidad de una población en suministrar factores de crecimiento a otra que no podría 
producirlos por separado.
Las pseudomonadáceas heterótrofas son atraídas hacia las excreciones orgánicas producidas por los
heterocistos de Anabaena spiroides. Forman unos agregados densos alrededor del heterocisto, mientras
que algunas bacterias se asocian con las células fotosintetizadoras del filamento. Las pseudomonadáceas
oxidan las excreciones orgánicas y al mismo tiempo favorecen la asimilación de nitrógeno.
Una población mixta de especies de Nocardia y Pseudomonas puede degradar el ciclohexano,pero no 
puede hacerlo ninguna de las dos poblaciones por separado. Nocardia metaboliza el ciclohexano, 
formando productos que alimentan a las especies de Pseudomonas y a la vez éstas producen biotina y 
factores de crecimiento que las especies de Nocardia requieren para su crecimiento.
Intercambio de alimentos entre dos especies: Lactobacillus arabinosus y 
Enterococcus faecalis
La relación de 
dependencia se basa en 
que E. faecalis requiere 
ac. fólico que es 
producido por 
Lactobacillus y éste 
requiere fenilalanina que 
es producida por 
Enterococcus
PUTRESCINAORNITINA
Enterococcus
faecalis
E coli
ARGININA AGMATINA
Descarboxilasa
Descarboxilasa
E.faecalis es capaz de transformar la arginina en ornitina, que E.coli utiliza 
para producir putrescina. E. coli puede usar la arginina y producir 
agmatina pero no puede producir putrescina sin ayuda. Una vez que se 
ha producido la putrescina ambos pueden usarla.
3,4-Dicloropropionanilida (Propionil)
Ac. Propiónico + 3,4-Dicloroanilina
3-3,4-4’-Tetracloroazobenceno
(Acilamilasa)
(Peroxidasa)
(TÓXICO)
(NO TÓXICO)
(TÓXICO)
Penicillium piscarium
Geotrichum candidum
ELIMINACION SIMULTANEA DE FACTORES TOXICOS Y PRODUCCION DE 
SUSTRATOS UTILIZABLES 
Especies de Pseudomonas pueden utilizar el orcinol, pero en presencia de otras 
poblaciones microbianas muestran mayor afinidad por este sustrato y un crecimiento 
mas rápido. Otros microorganismos que no pueden utilizar el orcinol se benefician de 
los metabolitos de la Pseudomonas.
Orcinol
Carbono orgánico excretado
Pseudomonas
Brevibacterium Curtobacterium
Algunas relaciones de sinergismo se basan en la capacidad de una población 
de acelerar la tasa de crecimiento de otra.
Interacción Microbio-Virus
Tretrahymena pyriformis ciliado de 
pruebas experimentales con virus
PA5oct KT28
Contra P. aeruginosa
Appl Microbiol Biotechnol DOI 10.1007/s00253-015-6492-6
T.pyriformis con 
CSV (Chum
Salmon Reovirus)
Las interacciones de los virus con la microbiota afectan a varios aspectos de la biología microbiana. 
A) La unión del virus de la influenza A a las bacterias aumenta la adhesión bacteriana a las células 
eucarióticas. B) La unión de múltiples virus de la poliomielitis a las bacterias da lugar a una mayor 
coinfección y recombinación genética, lo que da lugar a nuevas formas virales. C) La unión del virus de 
la poliomielitis al LPS aumenta su afinidad por los receptores celulares. (D) La unión de bacterias 
gram-positivas y gram-negativas con picornavirus y reovirus de mamíferos mejora la termoestabilidad
del virión. 
Viruses 2017, 9, 58; doi:10.3390/v9030058
Interacciones virus-bacterias. 
Los virus humanos suelen 
interactuar directa e 
indirectamente con
las bacterias. 
Las interacciones directas 
involucran una bacteria 
específica o un producto 
bacteriano que ayuda a la 
infección viral.
Las asociaciones indirectas 
son el resultado de una 
infección viral primaria que 
produce condiciones 
favorables para colonización 
bacteriana
Interacción Microbio – Invertebrado
• Interacción Microbio – Invertebrado
• 1.-Riftia pachyptila es uno de los invertebrados marinos simbiontes de 
los ecosistemas de fuentes hidrotermales que más adaptaciones a la 
simbiosis presenta. Es un anélido tubícola de la clase Polychaeta que 
carece de aparato digestivo y en su lugar presenta un órgano 
llamado trofosoma, una cavidad celómica en la que alberga a bacterias 
quimiosintéticas sulfooxidantes. A pesar de ser un metazoo, Riftia
pachyptila necesita captar C del medio. Las bacterias sulfooxidantes
utilizan también CO2 y emplean el sulfuro de hidrógeno como donador 
de electrones, siendo necesario que Riftia pachyptila se lo suministre.
La capacidad de Riftia de poder 
transportar el sulfuro reside en 
una isoforma modificada de 
hemoglobina. Esta hemoglobina 
es extracelular, en su estructura 
es posible almacenar las 
sustancias sulfurosas de las 
fuentes hidrotermales. El sulfuro 
es oxidado por las bacterias 
simbiontes y el CO2 producido 
beneficia al anélido. Con esta 
unión, la hemoglobina 
extracelular de Riftia es capaz de 
transportar sulfuro sin verse 
afectada su capacidad de 
transportar oxígeno o dióxido de 
carbono, y puede separar 
físicamente el sulfuro de las 
mitocondrias evitando así su 
acción tóxica.
2.- Las asociaciones de comunidades bacterianas con los corales son 
diversas y abundantes. Estas comunidades explotan un número amplio 
de hábitat asociados a los corales incluyendo los componentes de la 
superficie, tejidos y los espacios dentro del esqueleto, entre otros. Se 
reporta actualmente que los corales tienen asociadas poblaciones 
específicas para efectos beneficiosos aún cuando no se conoce en 
detalle los roles de cada participante. 
La asociación de los corales con dinoflagelados fotosintetizadores
permiten la acumulación de compuestos como 
dimetilsulfoniopropionato (DMSP) y dimetil sulfóxido (DMS) y son las 
comunidades microbianas las que lo metabolizan incluyendo al ácido 
acrílico. Bacterias como Spongiobacter, Pseudomonas, Roseobacter y 
Vibrio spp., representan entre el 30 y 60% de los clones de corales
examinados
Distintas especies de corales se encuentran asociadas en distinta abundancia con Actinobacterias cultivables 
en sus tejidos y al mucus que secretan. Se han detectado por ejemplo 19 géneros diferentes de 
actinobacterias : Micrococcus, Brachybacterium, Brevibacterium, Streptomyces, Micromonospora, 
Renibacterium, Nocardia, Microbacterium, Dietzia, Cellulomonas, Ornithinimicrobium, Rhodococcus, 
Agrococcus, Kineococcus, Dermacoccus, Devriesea, Kocuria, Marmoricola, y Arthrobacter en muestras de 
tejidos y mucus. Entre ellas, muchos aislamientos relacionados con Micromonospora, Brachybacterium, 
Nocardia, Micrococcus, Arthrobacter, Rhodococcus y Streptomyces mostraron actividad antimicrobiana contra 
patógenos gram (+) y gram (-)
• Wolbachia es una alfaproteobacteria capaz de establecer relaciones 
comensales y mutualistas con los artrópodos, dentro de ellos, una gran 
proporción de todos los insectos. Ejm W.pipientis
• Fuera de los insectos, Wolbachia se asocia con una variedad de especies 
de isópodos, arañas, y muchas especies de nemátodos del grupo de 
las filarias, algunas de ellas patógenas para el hombre. 
• Dentro de los artrópodos, Wolbachia es notable por el hecho que altera 
significativamente las capacidades reproductoras de sus hospedadores. 
Estas bacterias pueden infectar diferentes tipos de órganos, pero es muy 
notable en las infecciones de testículos y ovarios .
• Dado que Wolbachia reduce la sensibilidad del mosquito Aedes aegypti al 
virus del dengue, se ha propuesto introducirla en poblaciones salvajes de 
este insecto para reducir la incidencia de esta enfermedad en las personas.
Wolbachia pipientis infectando el mosquito del 
dengue
El molusco bivalvo Calyptogena magnifica alberga simbiontes quimiolitótrofos
en sus branquias que aportan suplementos a su nutrición, lo mismoocurre con
el mejillón Bathynodiulos thermophylus. Sin embargo, el análisis de las
secuencias de los distintos simbiontes revela un grupo mas o menos
homogéneo de gamma proteobacterias en relaciones específicas con los co –
simbiontes.
Se han observado moluscos mitílidos (mejillones, choros) que habitan en
ambientes marinos con emisiones de hidrocarburos, en asociación con
bacterias metanótrofas oxidadoras de metano. Y casos en que algunos mitílidos
albergan tanto quimiolitótrofos oxidadores de H2S como metanótrofos.
En el interior del intestino de los termites y de las cucarachas lignícolas se
hallan poblaciones de protozoos y bacterias que fermentan celulosa
anaeróbicamente produciendo CO2 H2 y Acetato.
Interacciones Microbio - Planta
• Interacciones con las raíces de las plantas.
• Bacterias y hongos PGPR
• Controladores biológicos
• Fijación Biológica de Nitrógeno
• Actinorrizas
• Micorrizas
• Fitopatógenos
• Interacciones con las parte aérea de las plantas
Interacciones con las raíces de las plantas: RIZOSFERA. 
Es la capa fina de suelo que se queda adherida al 
sistema de raíces de las plantas después de 
sacudirlas.
Es uno de los principales sitios donde se presentan 
microorganismos funcionales, como fijadores de 
nitrógeno, solubilizadores de fosfatos, promotores 
del crecimiento vegetal, biocontroladores y especies 
patogénicas. Normalmente compiten por espacio y 
por nutrientes. Estas interrelaciones entre 
microorganismos inciden en la interacción suelo-
planta-microorganismos-ambiente y repercuten, de 
forma directa, en el crecimiento y en el desarrollo de 
las especies vegetales.
Bacterias libres fijadoras de Nitrógeno 
(Azotobacter, Azospirillum) hongos 
formadores de micorrizas arbusculares , 
hongos del género Trichoderma y bacterias 
del género Pseudomonas y Bacillus
usualmente, catalogados como agentes de 
control biológico y microorganismos 
promotores del crecimiento vegetal dependen 
de los exudados de las plantas y a cambio 
desarrollan sus beneficios. 
Bacterias PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria)
- Las PGPR fueron definidas por Kloepper y Schroth (1978), como bacterias
de vida libre o simbiótica que estimulan el crecimiento de las plantas
mediante diversos mecanismos.
- El sistema radical de las plantas tiene un efecto directo sobre la microbiota
colindante, asimismo los microorganismos PGPR ejercen una marcada
influencia en el crecimiento de las plantas: aumentan la solubilización y
ciclaje de los nutrientes minerales, sintetizan vitaminas, aminoácidos,
auxinas, citoquinas giberilinas ac. indol acético (AIA)y muestran
antagonismo contra los patógenos mediante la competencia o el desarrollo
de relaciones amensales.
- Según Cattleman (1999), las bacterias del género Azospirillum spp.,
Azotobacter spp., Klebsiella spp., Pseudomonas spp. y Bacillus spp. son
consideradas como PGPR , siendo probado su efecto en diversos cultivos.
- En los últimos años la inoculación de estos microorganismos representan
una alternativa viable para la agricultura.
MECANISMOS PGPR QUE CONDUCEN A LA OBTENCIÓN DE PLANTAS SANAS
PGPR
Fijación de 
nitrógeno
Producción de 
fitohormonas
Solubilización
de fosfato
Producción de 
exopolisacáridos
Producción 
de 
sideróforos
Biocontrol & 
Resistencia 
Sistémica Inducida
Exudados radicales como señalizadores o precursores de 
metabolitos de microorganismos rizosféricos
Capacidades promotoras de crecimiento
Colonización de raíces Adherencia reversible e irreversible
Antagonismo- biocontrol del 
fitopatógeno
Antibiosis, competición, resistencia 
inducida por la planta
Solubilización de fosfatos Síntesis de ácidos orgánicos y 
producción de enzimas.
Producción de Ácido Indol
Acético (AIA)
Producción de sideróforos
Los exudados radiculares proporcionan L-
triptófano, precursor fisiológico para 
síntesis microbiana de las auxinas; 
Complejan el hierro; pioverdinas, pioquelina,
pseudomonina, ferribactina, corrugatina y 
nocardamina
Solubilización e Inmovilización de Fosfatos
Efectos positivos de la inoculación de plantas con Trichoderma
un controlador biológico
- Control biológico de enfermedades causadas por patógenos en la raíz
- Inducción de resistencia sistémica en las plantas.
- Cambios en la composición de la microflora de las raíces.
- Mejora la absorción de nutrientes, incluyendo, pero no limitado, al
nitrógeno.
- Mejora de la solubilidad de los nutrientes del suelo.
- Mayor desarrollo de las raíces.
- Aumento de la formación de pelos radiculares.
- Más profundo enraizamiento.
Pseudomonas: Gran potencial PGPR
Estas bacterias pueden ejercer un efecto benéfico directo, a través de la 
síntesis de fitohormonas y de vitaminas, estimulación de la 
germinación de semillas y emergencia de plántulas, inhibición de la 
síntesis de etileno, solubilización de fósforo (P) inorgánico. De manera 
indirecta, por medio de síntesis de antibióticos y fungicidas, 
competencia por nutrientes, producción de sideróforos o por la 
inducción de la resistencia sistémica a patógenos. Pueden también 
actuar como controladores biológicos, capaces de proteger a las 
plantas de la infección, causadas por agentes fitopatógenos
Bacterias Fijadoras de Nitrógeno
Asociativos
• Rizósfera–Azospirillum
• Rizósfera -Azotobacter
Simbióticos
• Rhizobium - Leguminosa
• Actinorriza-Frankia
• Azolla - Anabaena
Actinorrizas
Frankia, una actinobacteria fijadora de N2, establece simbiosis en las 
raíces de 25 géneros de plantas distribuidos en 8 familias que son 
llamadas colectivamente plantas actinorrízicas y que habitan en muy 
variados ecosistemas. 
Anabaena azollae
De gran importancia en los cultivos de arroz como 
fuente de nitrógeno
http://www.biomedcentral.com/1471-2148/7/55
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Bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre y en simbiosis
Micorrizas : Endotróficas , Ectotróficas
Hongos formadores de micorrizas arbusculares: efectos benéficos reportados 
- Incremento en la superficie de absorción, de agua y de nutrimentos, de los 
pelos radiculares. 
- Mejoramiento de la absorción iónica y acumulación eficiente, especialmente, en 
el caso del fósforo. 
- Solubilización de minerales que se encuentran en el suelo, facilitando su 
absorción por las raíces de las plantas. 
- Aumento de la capacidad fotosintética de la planta, por ende, la producción de 
biomasa de las plantas. 
- Resistencia de raíces a infecciones causadas por patógenos, ocupación de los 
espacios radiculares. 
- Incremento de la tolerancia de las plantas a toxinas del suelo (orgánicas e 
inorgánicas, ejm. Metales pesados), valores extremos de acidez del suelo. 
- Disminuye el estrés causado por factores ambientales, sequía y salinidad
Endomicorrizas Vesículo-Arbusculares
Fragmento de raíz 
colonizada con Glomus
Espora de Glomus
germinada
Detalle de vesícula y arbúsculos 
MICORRIZAS VESICULO-
ARBUSCULARES 
(MVA)
ECTOMICORRIZAS DE PLANTAS GIMNOSPERMAS
Microorganismos Fitopatógenos
Hongos
Bacterias y Fitoplasmas
Virus y Viroides
Hongos fitopatógenos frecuentes de regiones Tropicales y Subtropicales
En teoría, los virus pueden infectar todas las especies de plantas cultivadas y silvestres. Sin 
embargo, los rangos de hospedantes de cada virus son variables, pudiendo ser muy 
reducidos o muy amplios. 
Ejm. el virus de la tristeza de los cítricos infecta solamente a pocas especies del género 
Citrus, mientras que el virus del mosaico del pepino afecta a más de 1000 especies en 85 
familias de plantas. La susceptibilidad o resistencia de las especies y cultivares vegetales a 
los virus está determinada principalmente por el genotipo del hospedero.
Los síntomas foliares típicos de enfermedades virales incluyen patrones de mosaico, 
lesiones cloróticas o necróticas, amarillamiento, estrías o franjas, descoloración y 
formación de bandas en las nervaduras y enrollamiento y curvatura foliar. 
Virus Fitopatógenos
Interacción Microbio-VertebradoSimbiosis microbiana en Rumiantes
• Los rumiantes son mamíferos herbívoros con un órgano especial, el rumen, 
dentro del cual se realiza la digestión de la celulosa y otros polisacáridos 
vegetales, a través de la actividad de poblaciones microbianas especiales. 
Son rumiantes las vacas, ovejas, carneros y debido a su importancia 
económica para el hombre, también lo es la microbiología del rumen.
• El grueso de la materia orgánica en las plantas terrestres está presente en 
forma de polisacáridos insolubles entre los cuales la celulosa es el más 
importante. Los mamíferos y muchos animales carecen de las enzimas 
necesarias para digerir la celulosa, sin embargo, los herbívoros pueden 
hacerlo pues hacen uso de microorganismos como agentes de digestión.
El rumen es el reservorio 
natural más grande que 
existe para a digestión de la 
celulosa. En vacas, su 
capacidad es de 100-150 
litros, en ovejas de 6 litros.
El proceso de digestión es 
anaerobio, ocurre a una 
temperatura constante (39ºC) y a 
un pH también constante (6.5). La 
población microbiana que alberga 
el rumen es del orden de 1010
células/ml y el tiempo de 
fermentación es de 9 horas 
aproximadamente. El potencial de 
reducción en el rumen es de –0.4 
voltios, en este valor la 
concentración de O2 es de 10 
-22
M, lo cual determina un ambiente 
anaerobio.
Microorganismos del Rumen
• Degradadores de celulosa
Fibrobacter succinogenes
Butyrivibrio fibrisolvens
Ruminococcus lochheadii
• Degradadores de almidón
Bacteroides ruminicola
Ruminobacter amylophilus
Selenomonas ruminantium
Succinomas amylolitica
Streptococcus bovis
• Degradadores de lactato
Selenomonas lactìlytica
Magasphaera elsdenii
• Degradadores de pectina
Lachnospira multiparus
• Matanógenos
Methanobrevibacter ruminantium
Methanomicrobium mobile
Digestión en el rumen
• El alimento entra en el rumen mezclado con la saliva que contiene 
bicarbonato y es batido en un movimiento de rotación mientras ocurre la 
fermentación microbiana. 
• La celulosa y otros carbohidratos complejos son atacados principalmente 
por bacterias y hongos celulolíticos . Esta hidrólisis mueve la celulosa 
convirtiéndola en una suspensión fina que es gradualmente degradada 
en azúcares simples y éstos fermentados anaeróbicamente hasta ácidos 
grasos volátiles (acético, propiónico, butírico y valérico), H2, CO2 y metano.
• Los sólidos en suspensión restantes pasan gradualmente al retículo donde 
se agregan formando bolos. Estas masas son regurgitadas y llegan al 
hocico donde son nuevamente masticadas.
• Luego de mezclarse con la saliva, los sólidos más finamente divididos son nuevamente 
tragados tomando una ruta diferente que los lleva últimamente hacia el abomaso (órgano 
acídico parecido al estómago). En este lugar ocurre un digestión química que continúa hacia 
el intestino delgado y grueso. 
• Los ácidos grasos producidos en el rumen son absorbidos por el torrente sanguíneo y pasan 
al hígado donde son convertidos por gluconeogénesis en glucosa para catabolismo y 
biosíntesis. 
• El CO2 y metano producidos a una tasa de 2 litros/min son liberados por eructación. La 
energía en forma de ATP producida durante la fermentación es usada para mantenimiento 
de los microorganismos del rumen. Estos a su vez producen las principales vitaminas 
requeridas por el rumiante. Las células bacterianas muertas son digeridas por enzimas 
digestivas del estómago (proteasas y peptidasas), para la utilización de los nutrientes.
Digestión en el rumen (cont..)
• La flora bacteriana asociada al rumen es regularmente constante en todos los 
rumiantes. Ocasionalmente los cambios en la composición microbiana en el 
rumen puede causar enfermedad o muerte en el animal. Por ejemplo, si a 
una vaca se le cambia abruptamente la dieta en base a forrajes por una de 
granos, habrá un crecimiento explosivo de Streptococcus bovis en el rumen 
(el nivel normal de 107 células/ml se incrementa a 1010 células/ml).
• Esto ocurre porque S. bovis crece rápidamente en almidón y los granos lo 
contienen en alto nivel, mientras que los pastos son más abundantes en 
celulosa. S. bovis produce grandes cantidades de ácido láctico a partir de la 
fermentación del almidón, provocando la acidificación del rumen (acidosis), y 
la consecuente eliminación de la flora bacteriana restante. Una acidosis 
severa puede producir la muerte del animal. 
• Para prevenir la acidosis y lograr que el proceso microbiano no se 
interrumpa, los cambios de dieta deben producirse gradualmente con una 
lenta introducción del nuevo sustrato, lo cual permite seleccionar 
degradadores del almidón que produzcan ac. volátiles en vez de S. bovis.
Regulando la composición de la flora del rumen
Regulando la composición de la flora del rumen
• Muchas veces los ganaderos pueden modificar la dieta de sus animales para 
propósitos específicos. Por ejem. Agregando a la dieta un antibiótico como la 
monensina , esto incrementa la producción de propionato vía bacterias 
amilolíticas (Succinomona amylolitica), sin llegar a la producción de H2 y CO2. 
Las bacterias metanogénicas resultan afectadas por carencia de sustrato para 
producir metano y de otro lado, al no degradarse completamente el 
propionato, se hace disponible una mayor cantidad de nutrientes al animal. El 
incremento de los niveles de propionato lleva a mayores niveles de 
gluconeogénesis en el hígado, lo cual resulta en mayor proteína animal. Esto 
es equivalente a un mayor rendimiento de carne, a un mismo costo de 
alimentación.
Microbiota Humana
Microbiota Humana
Flora Microbiana de la Cavidad Oral
El butirato producido por 
Clostridium también activa 
a linfocitos del sistema 
inmunológico
Impacto de la Microbiota en el cerebro y comportamiento