Biologia de los microorganismos-1068 (1283)

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M É T O D O S D E E S T U D I O E N E C O L O G Í A M I C R O B I A N A 631
U
N
ID
A
D
 4
de 14CO
2
 a partir de compuestos orgánicos marcados con 14C 
(Figura 18.21d) y hay muchos más ejemplos.
Tanto los métodos isotópicos como los químicos están muy 
extendidos en ecología microbiana. No obstante, para que 
resulten válidos, estos métodos deben contar con controles ade-
cuados, porque algunas transformaciones isotópicas pueden ser 
debidas a procesos abióticos. El control con células muertas es 
clave en estos experimentos, porque es esencial demostrar que 
la transformación que estamos midiendo se detiene cuando se 
aplican a la muestra el agente químico o los tratamientos con 
calor que matan los microorganismos. La formalina (disolución 
acuosa del formaldehído) a una concentración final del 4 % se 
usa normalmente como esterilizante químico en los estudios de 
ecología microbiana. La formalina mata todas las células, y las 
transformaciones de materiales marcados radiactivamente en 
presencia de formalina al 4 % pueden atribuirse a los procesos 
abióticos (Figura 18.21).
Microsensores
Los microsensores tienen la forma de agujas de vidrio con un 
mecanismo sensor en la punta y se han utilizado para estudiar 
la actividad de los microorganismos en la naturaleza. Existen 
microsensores para medir muchas especies químicas: pH, O
2
, 
NO
2
–, NO
3
–, óxido nitroso (N
2
O), CO
2
, H
2
 y H
2
S. Como el mismo 
nombre indica, estos dispositivos son muy pequeños; la punta 
tiene entre 2 μm y 100 μm de diámetro (Figura 18.22). Los senso-
res se introducen cuidadosamente en el hábitat a pequeños inter-
valos para seguir la actividad microbiana a distancias muy cortas. 
Los microsensores tienen muchas aplicaciones. Por ejem-
plo, la concentración de O
2
 en los tapetes microbianos 
( Figura 19.19c), los sedimentos acuáticos o las partículas del 
suelo ( Figura 19.3) se pueden medir con precisión en interva-
los extremadamente pequeños gracias a los microsensores. Para 
introducir los sensores de manera gradual en la muestra se usa un 
micromanipulador, y las medidas se pueden tomar cada 50 μm o 
100 μm (Figura 18.23). Con un banco de microsensores, cada uno 
sensible a una sustancia diferente, se pueden realizar mediciones 
simultáneas de diversas transformaciones en un hábitat.
Los procesos microbianos en el mar se han estudiado con 
mucho detalle porque tienen consecuencias profundas en los 
ciclos de nutrientes y en la salud global del planeta. Como es dif í-
cil reproducir las condiciones de las grandes profundidades en 
el laboratorio, resulta útil utilizar microsensores colocados sobre 
transformaciones de estas sustancias entre sí en una muestra se 
pueden seguir con facilidad (Figura 18.21a).
Radioisótopos
Cuando es necesaria una sensibilidad muy alta, si hay que deter-
minar las tasas de recambio o se tiene que seguir el destino de 
fragmentos de una molécula, los radioisótopos son más úti-
les que los ensayos estrictamente químicos. Por ejemplo, si el 
objetivo es medir la fotoautotrofia, se puede analizar la cap-
tación dependiente de la luz de dióxido de carbono radiactivo 
(14CO
2
) en las células microbianas (Figura 18.21b). Si lo que 
interesa es la reducción de sulfato, se puede evaluar la veloci-
dad de conversión de 35SO
4
2− a H
2
35S (Figura 18.21c). Las acti-
vidades heterótrofas se pueden medir rastreando la liberación 
FotosíntesisReducción de sulfato
Luz
OscuridadIn
c
o
rp
o
ra
c
ió
n
 d
e
 1
4
C
O
2
Presencia
de H2
Ausencia
de H2
H
2
3
5
S
Respiración con 
14C-glucosa
Reducción de sulfato
Control de células muertas
con formalina
Muertas
In
c
o
rp
o
ra
c
ió
n
 d
e
 1
4
C
O
2
(b)
H2S
Lactato
L
a
c
ta
to
 o
 H
2
S
Tiempo Tiempo
Tiempo Tiempo
(a)
(c) (d)
Muertas
Muertas
Figura 18.21 Medidas de la actividad microbiana. (a) Ensayo químico
para las transformaciones de lactato y H
2
S durante la reducción de sulfato. 
Determinaciones radioisotópicas de (b) fotosíntesis medida con 14CO
2
;
(c) reducción de sulfato medida con 35SO
4
2−; (d) producción de 14CO
2
 a partir
de 14C-glucosa.
(a) (b)
NO3
– 2e– + N2O + H2O N2 + 2 OH
–N2O
Oro
Electrolito
Goma de silicona Vidrio
Bacterias Cátodo Solución nutritiva
Platino
50-100 μm
Membranas Vidrio
4 μm
Figura 18.22 Microsensores. (a) Esquema de un microsensor de oxígeno (O
2
). El oxígeno difunde a través de la membrana de silicona de la punta del sensor 
y reacciona con los electrones de la superficie de oro del cátodo para formar iones hidróxido (OH−); estos generan una corriente proporcional a la concentración de 
O
2
 en la muestra. Obsérvese la escala del electrodo. (b) Microsensor biológico para la detección de nitrato (NO
3
−). Las bacterias inmovilizadas en la punta del sensor 
desnitrifican el nitrato o el nitrito a óxido nítrico, que es detectado por reducción electroquímica a N
2
 en el cátodo. Basado en esquemas de Niels Peter Revsbech.
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