Biologia de los microorganismos-1068 (1313)

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646 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
las reacciones de los ciclos biogeoquímicos, y en muchos casos 
son ellos los únicos agentes biológicos capaces de regenerar for-
mas de los elementos necesarias para otros organismos, espe-
cialmente para las plantas. Así, los ciclos biogeoquímicos son, 
con frecuencia, también ciclos de nutrientes, reacciones que 
generan nutrientes importantes para otros organismos.
La mayor parte de los ciclos biogeoquímicos se llevan a cabo 
mediante reacciones de oxidación-reducción, a medida que el 
elemento se mueve a través del ecosistema, y a menudo estas 
reacciones están fuertemente acopladas, ya que las transforma-
ciones en un ciclo afectan a otro u otros ciclos. Por ejemplo, 
el sulfuro de hidrógeno (H
2
S) es oxidado por microorganismos 
fotótrofos y quimiolitótrofos a azufre (S0) y sulfato (SO
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2–); este 
último es un nutriente esencial para las plantas. Los fotótrofos 
y los quimiolitótrofos son organismos autótrofos, y como tales 
afectan al ciclo del carbono produciendo nuevo carbono orgá-
nico a partir de CO
2
. No obstante, el sulfato se puede reducir a 
sulfuro de hidrógeno por la actividad de las bacterias reductoras 
de sulfato, organismos que consumen carbono orgánico, y esta 
reducción cierra el ciclo biogeoquímico del azufre a la vez que 
regenera el CO
2
. El ciclo del nitrógeno también es un proceso 
microbiano, y resulta fundamental para la regeneración de for-
mas de nitrógeno utilizables por las plantas y otros organismos. 
El ciclo del nitrógeno está impulsado por bacterias quimiolitó-
trofas y quimioorganótrofas, organismos que producen y con-
sumen, respectivamente, carbono orgánico,. En los Capítulos 
13, 14 y 20 se habla con más detalle de los ciclos biogeoquími-
cos y su naturaleza acoplada.
MINIRREVISIÓN
 ¿En qué se diferencia un gremio microbiano de una comunidad 
microbiana?
 ¿Qué es un ciclo biogeoquímico? Dé un ejemplo basado en el 
azufre. ¿Por qué los ciclos biogeoquímicos se llaman también 
ciclos de nutrientes?
Aportes de energía al ecosistema
La energía entra en el ecosistema en forma de luz solar, carbono 
orgánico y sustancias inorgánicas reducidas. La luz es utilizada 
por los fotótrofos para sintetizar ATP y nueva materia orgánica 
(Figura 19.2). Además de carbono (C), la nueva materia orgá-
nica contiene nitrógeno (N), azufre (S), fósforo (P), hierro (Fe) y 
otros elementos de la vida ( Sección 3.1). Este material orgá-
nico recién sintetizado, junto con la materia orgánica que pene-
tra en el ecosistema desde el exterior (llamada materia orgánica 
alóctona) alimenta la actividad catabólica de los organismos qui-
mioorganótrofos. Estas actividades oxidan la materia orgánica a 
CO
2
 mediante la respiración o la fermentación, que producen 
diversas sustancias reducidas. Si en el ecosistema existen qui-
miolitótrofos metabólicamente activos, pueden obtener energía 
de la oxidación de donadores electrónicos inorgánicos como H
2
, 
Fe2+, S0 o NH
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 (Capítulos 13 y 14) y contribuir con materia orgá-
nica nueva a través de su actividad autótrofa (Figura 19.2).
Ciclos biogeoquímicos
Los microorganismos desempeñan una función esencial en los 
ciclos de los elementos, especialmente C, N, S y Fe, entre sus 
diferentes formas químicas. El estudio de estas transformacio-
nes forma parte de la biogeoquímica, una ciencia interdisci-
plinaria que incluye la biología, la geología y la química. En la 
Figura 19.2 se muestra cómo afecta la actividad de los distintos 
gremios de microorganismos a la química de un ambiente, en 
este caso un ecosistema lacustre. La secuencia de los cambios 
químicos a medida que nos adentramos en los sedimentos se 
corresponde con las capas de los diferentes gremios microbia-
nos. La ubicación de cada gremio en el ecosistema está deter-
minada principalmente por la disponibilidad de donadores y 
aceptores de electrones, que tienden a disminuir a medida que 
aumenta la profundidad de los sedimentos.
Un ciclo biogeoquímico define las transformaciones de un ele-
mento que son catalizadas por medios biológicos o químicos 
(o ambos). Muchos microorganismos diferentes participan en
II El ambiente microbiano
Los microorganismos definen los límites de la vida en losambientes acuáticos y terrestres de nuestro planeta. Las 
condiciones específicas que necesitan un organismo o grupo de 
organismos concretos puede verse sometido a cambios rápidos 
a causa de aportes y salidas de su hábitat y a actividades micro-
bianas o problemas f ísicos. Así, dentro de un mismo ambiente 
puede haber muchos hábitats, algunos de los cuales son rela-
tivamente estables y otros pueden cambiar rápidamente en el 
tiempo y el espacio.
19.3 Ambientes y microambientes
Además de vivir en los hábitats comunes del suelo y el agua, 
los microorganismos crecen muy bien en ambientes extremos 
y también residen sobre las células de otros organismos y en 
el interior de estas. Las asociaciones íntimas que se establecen 
entre los microorganismos y otros organismos se estudian en el 
Capítulo 22. Aquí nos centraremos en los hábitats microbianos 
terrestres y acuáticos.
Microorganismos, nichos y microambientes
El hábitat en el que reside una comunidad microbiana se rige 
por las condiciones f ísicas y químicas (fisicoquímicas), que a su 
vez están determinadas en parte por la actividad metabólica de 
la comunidad. Por ejemplo, el material orgánico empleado por 
una especie puede haber sido un producto metabólico secunda-
rio de otra. Otro ejemplo es el oxígeno (O
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), que puede conver-
tirse en limitante si el consumo biológico excede la velocidad a 
la que se suministra.
Como los microorganismos son muy pequeños, de manera 
directa experimentan tan solo un ambiente local reducido; este 
pequeño espacio es su microambiente. Por ejemplo, para una 
bacteria con forma de bacilo típico de 3 μm, una distancia de 
3 mm es equivalente a lo que un ser humano experimentaría 
en una distancia de 2 km. A consecuencia de la pequeñez de 
los microorganismos, de las actividades metabólicas variables 
de los microorganismos vecinos, y de los cambios en las con-
diciones fisicoquímicas en intervalos reducidos de espacio y de 
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