Biologia de los microorganismos (1217)

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S I M B I O S I S M I C R O B I A N A S 741
U
N
ID
A
D
 4
Cambios protectores en la comunidad microbiana 
del rumen
El crecimiento excepcional de S. bovis es un ejemplo de cómo una 
determinada especie microbiana puede causar un efecto dañino 
en la salud animal. También hay al menos un ejemplo bien estu-
diado de cómo una determinada especie bacteriana puede mejo-
rar la salud de los rumiantes; en este caso, de los animales que se 
alimentan de la leguminosa Leucaena leucocephala. Esta planta 
tiene un elevado valor nutricional, pero contiene un compuesto 
parecido a los aminoácidos llamado mimosina, que es conver-
tido en los tóxicos 3-hidroxi-4(1H)-piridona y 2,3-dihidroxipi-
ridina (DHP) por los microorganismos del rumen (Figura 22.31). 
La observación de que los rumiantes en Hawai podían ser ali-
mentados con Leucaena sin sufrir efectos tóxicos, pero los de 
Australia no, condujo a los investigadores a formular la hipó-
tesis de que el metabolismo adicional del DHP por bacterias 
presentes en los rumiantes de Hawai disminuía la toxicidad del 
DHP. La hipótesis fue finalmente confirmada al aislarse la bac-
teria Synergistes jonesii, un anaerobio único relacionado con el 
grupo Deferribacter (  Sección 15.21) y que no está estrecha-
mente relacionado con ninguna otra bacteria del rumen. La ino-
culación de rumiantes australianos con células de S. jonesii les 
confirió resistencia a los subproductos de la mimosina, permi-
tiendo que los animales fueran alimentados con Leucaena sin 
efectos dañinos.
El éxito de esta modificación de la comunidad microbiana del 
rumen con un único organismo ha estimulado nuevos estudios, 
como la ingeniería genética de bacterias para mejorar su capa-
cidad para emplear los nutrientes disponibles o eliminar la toxi-
cidad de determinadas substancias. Un éxito notable ha sido la 
inoculación del rumen de las ovejas con células genéticamente 
modificadas de Butyrivibrio fibrisolvens (Tabla 22.2) que contie-
nen un gen codificador de la enzima fluoroacetato deshaloge-
nasa; de esta forma, se ha evitado con éxito el envenenamiento 
por fluoroacetato de ovejas alimentadas con plantas que conte-
nían elevados niveles de este inhibidor del ciclo del ácido cítrico, 
altamente tóxico.
de un período de muchos días. La introducción lenta del almi-
dón selecciona bacterias que degradan almidón produciendo 
VFAs (Tabla 22.2) en lugar de S. bovis, y así la actividad normal 
del rumen prosigue y el animal continúa sano.
Tabla 22.2 Características de algunos procariotas del rumen
Organismoa Morfología
Productos 
de la fermentación
Degradadores de celulosa
Gramnegativos
Fibrobacter 
succinogenesb
Bacilo Succinato, acetato, formato
Butyrivibrio 
fibrisolvensc
Bacilo 
curvado
Acetato, formato, lactato, 
butirato, H
2
, CO
2
Grampositivos  
Ruminococcus albusc Coco Acetato, formato, H
2
, CO
2
«Clostridium 
lochheadii»
Bacilo 
(endosporas)
Acetato, formato, butirato, 
H
2
, CO
2
Degradadores del almidón
Gramnegativos
Prevotella ruminicolad Bacilo Formato, acetato, succinato
Ruminobacter 
amylophilus
Bacilo Formato, acetato, succinato
Selenomonas 
ruminantium
Bacilo 
curvado
Acetato, propionato, lactato
Succinomonas 
amylolytica
Ovalado Acetato, propionato, 
succinato
Grampositivos
Streptococcus bovis Coco Lactato
Degradadores de lactato
Gramnegativos
Selenomonas 
ruminantium subsp. 
lactilytica
Bacilo 
curvado
Acetato, succinato
Megasphaera elsdenii Coco Acetato, propionato, butirato, 
valerato, caproato, H
2
, CO
2
Degradador de succinato
Gramnegativo
Schwartzia 
succinovorans
Bacilo Propionato, CO
2
Degradador de pectina
Grampositivo
Lachnospira 
multipara
Bacilo 
curvado
Acetato, formato, lactato, 
H
2
, CO
2
Metanógenos    
Methanobrevibacter 
ruminantium
Bacilo CH
4
 (de H
2
 + CO
2
 
o formato)
Methanomicrobium 
mobile
Bacilo
 
CH4 (de H
2
 + CO
2
 
o formato)
aExcepto los metanógenos, que son Archaea, todos los organismos listados 
son especies de Bacteria.
bEstas especies también degradan el xilano, el principal polisacárido de la pared 
celular vegetal.
cTambién degrada el almidón.
dTambién fermenta los aminoácidos, produciendo NH
3
. Otras bacterias del 
rumen fermentan también aminoácidos, incluyendo Peptostreptococcus 
anaerobius y Clostridium sticklandii.
Figura 22.31 Transformación de la mimosina en metabolitos tóxicos
de piridona y piridina por los microorganismos del rumen. La mimosina 
es transformada en 3,4-DHP tóxico por la microbiota normal del rumen. 
Synergistes jonesii transforma el 3,4 DHP en metabolitos no tóxicos a través 
del producto intermedio 2,3-DHP, evitando la formación de metabolitos tóxicos 
de mimosina.
O
O
CH2
NH2
CH COOH
N
OH
Mimosina
O CH3 C COO
–NH + + NH4
+
OH
Piruvato
Microbiota
del rumen
Synergistes jonesii
NH
OH OH
2,3-Dihidroxipiridina;
(2,3-DHP) Tóxico
3-Hidroxi-4(1H) piridona;
(3,4-DHP) Tóxico
Metabolitos
no tóxicos
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