Biologia de los microorganismos-1068 (1273)

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626 E C O L O G Í A M I C R O B I A N A Y M I C R O B I O L O G Í A A M B I E N T A L
microbianas se pueden construir micromatrices más generales. 
Se han desarrollado micromatrices diseñadas para estudios de 
biodiversidad, llamadas filochips, se han desarrollado para el cri-
bado de comunidades microbianas en busca de grupos específicos 
de procariotas. También se ha diseñado otro tipo de micromatri-
ces para detectar genes que codifiquen funciones de importan-
cia biogeoquímica, tales como genes que codifiquen proteínas 
necesarias para la respiración con sulfato, la oxidación de amo-
niaco, la desnitrificación o la fijación de nitrógeno (Tabla 18.3). 
Como la secuencia primaria de los genes que codifican enzimas 
con funciones comparables puede variar de manera significativa, 
las matrices de genes específicos de función, que a veces reciben 
el nombre de micromatrices génicas funcionales, deben contener 
miles de sondas con el fin de obtener una cobertura razonable de 
la diversidad natural. Incluso así, estas matrices abarcan solo una 
pequeña fracción de la diversidad funcional natural. 
Los filochips se construyen fijando sondas de rRNA o sondas 
de oligonucleótidos específicas de genes de rRNA a la superfi-
cie del chip en una distribución conocida. Los filochips pueden 
ser tan específicos o genéricos como sea necesario para el estu-
dio ajustando la especificidad de las sondas, y se pueden aña-
dir miles de sondas a un solo filochip. Considérese, por ejemplo, 
un filochip diseñado para evaluar la diversidad de las bacterias 
reductoras de sulfato ( Secciones 13.18 y 14.9) en un ambiente 
sulfuroso, como los sedimentos marinos. Se disponen sobre el 
filochip en una distribución conocida los oligonucleótidos com-
plementarios de secuencias específicas de los genes de rRNA 16S 
de todas las bacterias reductoras de sulfato conocidas (unas cien 
especies). Después, tras aislar todo el DNA de la comunidad de 
los sedimentos, amplificarlo por PCR y marcar con fluorescencia 
los genes de rRNA 16S, se hibrida el DNA ambiental con las son-
das del filochip. Se determina las especies que están presentes 
analizando qué sondas han hibridado con el DNA de la muestra 
(Figura 18.17). Como alternativa, se puede extraer el rRNA direc-
tamente de la comunidad microbiana, marcarlo con un colorante 
fluorescente e hibridarlo con el filochip sin mediar amplifica-
ción. También se han desarrollado filochips mucho más gene-
rales y con un espectro más amplio. Por ejemplo, uno de estos 
contiene 500.000 oligonucleótidos específicos de genes de rRNA 
con una cobertura de más de 8.000 taxones microbianos.MINIRREVISIÓN
 ¿Qué se puede concluir de un análisis por PCR/DGGE de una 
muestra que produce una banda por PCR y una banda por 
DGGE? ¿Y si produce una banda por PCR y cuatro bandas 
por DGGE?
 ¿Qué resultado sorprendente se desprende de muchos 
estudios moleculares de hábitats naturales usando el rRNA 
16S como gen diana?
18.6 Micromatrices para 
el análisis de la diversidad 
filogenética y funcional 
de los microorganismos
Anteriormente hemos visto el uso de los chips de DNA, un tipo 
de micromatriz, para evaluar la expresión génica general de los 
microorganismos ( Sección  6.7). Para los análisis rápidos 
de biodiversidad y el potencial funcional de las comunidades 
(a)
Longitud 
de lecturas
(b)
100 nt
>200 nt
>400 nt
>800 nt
100 200 300 400 500
0
1
2
3
4
5
P
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rc
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 D
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A
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Filotipos únicos, ordenados por abundancia decreciente
10
102
103
104
105
106
Evolución de la tecnología, de 2005 al presente
Pirosecuenciación (100 a 800 nt leídos)
Illumina (50 a 100 nt leídos)
R
e
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 (
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t/
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rr
e
ra
)
Tiempo
Sensibilidad de detección de 
filotipos usando la técnica de 
tinción fluorescente de Sanger 
para secuenciar aproximadamente 
100 (baja sensibilidad) o 1.000 
(sensibilidad media) clones de una 
biblioteca ambiental.
Detección de baja
sensibilidad
Detección de 
sensibilidad
media
Detección de alta sensibilidad (secuenciación 
de última generación) que permite la 
detección de la biosfera rara
Figura 18.16 Análisis de diversidad de una comunidad usando 
técnicas de secuenciación de última generación. (a) Las plataformas 
actuales de secuenciación ( Sección 6.2) tienen la capacidad para generar 
1012 nucleótidos de secuencia en una sola ronda de secuenciación (en un 
período de una semana o menos), y las longitudes de lectura individuales varían 
de 100 a 800 nucleótidos. (b) Esta enorme capacidad de secuenciación ha 
revelado muchos filotipos únicos que no se habían detectado usando DGGE o la 
secuenciación de genotecas. En una genoteca de amplicones de PCR de genes 
de rRNA 16S se detectarían menos de cien filotipos únicos por secuenciación de 
Sanger de mil clones. Agradecemos a Jed Fuhrman su aportación a la parte b.
A
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 M
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W
a
g
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Negativo
Positivo Positivo débil
Figura 18.17 Análisis por filochip de la diversidad de las bacterias
reductoras de sulfato. Cada mancha sobre la micromatriz tiene un 
oligonucleótido complementario a una secuencia en el rRNA 16S de una 
especie diferente de bacteria reductora de sulfato. La micromatriz se hibrida 
con genes de rRNA 16S amplificados por PCR a partir de una comunidad 
microbiana y marcados con fluorescencia; la presencia o ausencia de cada 
especie se señala mediante fluorescencia (positivo o positivo débil) o falta de 
fluorescencia (negativo), respectivamente.
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