Biologia de los microorganismos-1068 (1285)

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632 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
18.9 Isótopos estables
Muchos elementos químicos tienen diferentes isótopos, que 
varían en el número de neutrones. Ciertos isótopos son inesta-
bles y se degradan como resultado de la desintegración radiac-
tiva. Otros, llamados isótopos estables, no son radiactivos pero 
son metabolizados por microorganismos y se pueden utilizar 
para estudiar las transformaciones microbianas en la naturaleza. 
Existen dos métodos que usan isótopos estables para obtener 
información de la actividad microbiana. En esta sección des-
cribiremos el fraccionamiento isotópico, y en la Sección 18.11 
hablaremos del sondeo con isótopos estables.
Fraccionamiento isotópico
Los dos elementos más útiles para los estudios de ecología 
microbiana con isótopos estables son el carbono (C) y el azufre 
(S), aunque el isótopo pesado del nitrógeno, 15N también se usa 
mucho. El carbono existe en la naturaleza principalmente como 
12C, pero un 5 % existe como 13C. Por otra parte, el S con sus 
cuatro isótopos estables existe principalmente como 32S. Parte 
del azufre se encuentra como 34S, y una cantidad muy pequeña 
es 33S y 36S. La abundancia relativa de estos isótopos cambia 
cuando el C o el S son metabolizados por los microorganismos, 
dispositivos robóticos para analizar las actividades microbianas 
en el lecho marino. En la Figura 18.24 se muestra el uso de un ins-
trumento de «aterrizaje» equipado con varios microsensores para 
poder analizar y comparar la distribución de los productos quí-
micos en los sedimentos con los del agua oceánica suprayacente. 
Una de las sustancias químicas biológicamente más importantes 
en los océanos es el nitrato (NO
3
−), pero los sensores electroquí-
micos no pueden medir NO
3
− en el agua, porque la gran cantidad 
de sales disueltas interfiere con ellos. Para sortear este problema 
se ha diseñado un microsensor «vivo» que contiene bacterias 
en su punta que reducen NO
3
− (o NO
2
−) a óxido nitroso (N
2
O). 
El N
2
O producido por las bacterias es detectado tras su reduc-
ción abiótica a nitrógeno molecular en el cátodo del microsen-
sor (Figura 18.22b); esto genera un impulso eléctrico que indica 
la presencia de nitratos. En la capa óxica de los sedimentos mari-
nos el NO
3
− se produce por oxidación de NH
4
+ (nitrificación, 
 Sección 13.10), de manera que en la capa superficial de los 
sedimentos se suele encontrar un pico de NO
3
− (Figura 18.23). 
En las capas más profundas de los sedimentos, anóxicas, el NO
3
− 
se consume por desnitrificación y reducción desasimiladora del 
nitrato a amoniaco (DRNA) ( Sección 13.17), de manera que 
unos pocos milímetros por debajo de la interfaz óxica-anóxica el 
NO
3
− desaparece (Figura 18.23).
MINIRREVISIÓN
 ¿Por qué los radioisótopos son tan útiles para medir la 
actividad microbiana?
 Si de pronto penetrara una gran cantidad de materia orgánica 
en los sedimentos, ¿cómo cambiaría esto los perfiles de nitrato 
y oxígeno en la Figura 18.23?
0
0 100
Agua marina
Sedimento óxico 
N
it
ri
fi
c
a
c
ió
n
D
e
s
n
it
ri
fi
c
a
c
ió
n
y
 D
R
N
A
Sedimento
anóxico
200 300
4 8 12
10
5
0
P
ro
fu
n
d
id
a
d
 e
n
 e
l 
s
e
d
im
e
n
to
 (
m
m
)
Concentración de nitrato (NO3
–) (μM)
Concentración de oxígeno (O2) (μM)
NO3
–O2
Figura 18.23 Perfiles de profundidad de O
2
 y NO
3
−. Datos obtenidos
usando el dispositivo de aterrizaje (véase la Figura 18.24) equipado con 
microelectrodos para la caracterización química remota de sedimentos 
de las profundidades marinas. Obsérvense las zonas de nitrificación y 
desnitrificación. DRNA, reducción desasimiladora de NO
3
– a NH
4
+. Basado en
los datos y dibujos de Niels Peter Revsbech.
N
ie
ls
 P
e
te
r 
R
e
v
s
b
e
c
h
Figura 18.24 Uso de un dispositivo de aterrizaje en el fondo del mar.
El dispositivo está equipado con un banco de microsensores (flecha) para 
medir la distribución de sustancias químicas en los sedimentos marinos.
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