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Articulo de referencia

Copiotrofo

Un copiotrofo es un organismo que se encuentra en ambientes ricos en nutrientes , particularmente carbono . Son lo opuesto a los oligotrofos , que sobreviven en concentraciones ...

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Un copiotrofo es un organismo que se encuentra en ambientes ricos en nutrientes , particularmente carbono . Son lo opuesto a los oligotrofos , que sobreviven en concentraciones de carbono mucho más bajas. [ 1 ]

Los organismos copiotróficos tienden a crecer en condiciones de alta concentración de sustrato orgánico . Por ejemplo, crecen en lagunas de depuradora . Se desarrollan en condiciones de sustrato orgánico hasta 100 veces superiores a las de los oligotrofos. Debido a esta tendencia a la concentración de sustrato, los copiotrofos se encuentran frecuentemente en aguas ricas en nutrientes cerca de las costas o estuarios . [ 2 ]

Clasificación e identificación

Los filos bacterianos se pueden diferenciar en categorías copiotróficas u oligotróficas que corresponden a las funciones de las comunidades bacterianas del suelo y las estructuran.

Interacción con otros organismos

La relación copiotrófica entre bacterias oligotróficas depende de la concentración de compuestos de carbono en el suelo. Si el suelo contiene grandes cantidades de carbono orgánico, favorecerá a las bacterias copiotróficas.

Ecología

Las bacterias copiotróficas son un componente clave del ciclo del carbono en el suelo. Su importancia radica en la época del año en que la vegetación es fotosintéticamente activa y exuda grandes cantidades de compuestos de carbono simples como azúcares , aminoácidos y ácidos orgánicos . También se encuentran bacterias copiotróficas en la vida marina.

Estilo de vida

Los copiotrofos tienen una constante de Michaelis-Menten más alta que los oligotrofos . [ 3 ] Esta constante está directamente correlacionada con la preferencia de sustrato ambiental. [ 3 ] En estos ambientes con altos recursos, los copiotrofos exhiben un estilo de vida de "abundancia y escasez". [ 4 ] Utilizan los nutrientes disponibles en el ambiente rápidamente, lo que resulta en un agotamiento de nutrientes que los obliga a morir de hambre. [ 4 ] Esto es posible mediante el aumento de su tasa de crecimiento con la absorción de nutrientes. [ 5 ] Sin embargo, cuando los nutrientes en el ambiente se agotan, los copiotrofos luchan por sobrevivir durante largos períodos de tiempo. [ 6 ] Los copiotrofos no tienen la capacidad de responder a la inanición. [ 6 ] Se hipotetiza que este puede ser un rasgo perdido. [ 6 ] Otra posibilidad es que los microbios nunca evolucionaron para sobrevivir a estas condiciones extremas. [ 6 ] Los oligotrofos pueden superar a los copiotrofos en ambientes con pocos nutrientes. [ 6 ] Esto provoca que las condiciones de bajos nutrientes continúen durante períodos prolongados, lo que dificulta que los copiotrofos mantengan la vida. [ 6 ] Los copiotrofos son más grandes que los oligotrofos y necesitan más energía, requiriendo mayores concentraciones de sustrato para sobrevivir. [ 6 ]

Los copiotrofos son móviles. [ 2 ] Los copiotrofos pueden tener orgánulos externos como flagelos que se extienden fuera de la célula de un microbio para facilitar el movimiento. [ 5 ] Los copiotrofos también son quimiotácticos , lo que significa que pueden detectar nutrientes en el ambiente. [ 7 ] Esto ayuda a los microbios a viajar rápidamente a fuentes de alimento cercanas. [ 7 ] La quimiotaxis también permite al organismo alejarse de un compuesto restrictivo. [ 7 ] Hay múltiples métodos para la quimiotaxis en estos organismos. [ 7 ] Esto incluye la estrategia de "correr y girar" en la que el organismo elige aleatoriamente una dirección en la que moverse. [ 7 ] Sin embargo, si percibe que el gradiente de concentración está disminuyendo, se detiene y elige otra dirección aleatoria en la que viajar. [ 7 ] Otra estrategia incluye la de "correr y retroceder" en la que el organismo corre hacia un nutriente. [ 7 ] Si nota que el gradiente disminuye, regresa a donde el gradiente es mayor y se dirige en otra dirección desde esta nueva posición. [ 7 ]

Mediante su motilidad y quimiotaxis, los microbios copiotróficos responden rápidamente a los nutrientes de su entorno. [ 2 ] Gracias a estos mecanismos, los copiotrofos pueden desplazarse y permanecer en zonas ricas en nutrientes el tiempo suficiente para que los sistemas de regulación transcripcional aumenten la expresión génica. [ 5 ] Esto, a su vez, les ayuda a incrementar los procesos metabólicos en zonas con alta concentración de nutrientes, lo que les permite maximizar su crecimiento durante su estancia en dichas zonas. [ 5 ]

Características de crecimiento

Los copiotrofos se caracterizan por una alta tasa de crecimiento máxima. [ 8 ] Esta alta tasa de crecimiento permite que los copiotrofos tengan un genoma y un tamaño celular mayores que sus contrapartes oligotróficas. [ 2 ]

El genoma copiotrófico abarca más operones de ARN ribosómico que el genoma oligotrófico. [ 8 ] Los operones de ARN ribosómico están linealmente relacionados con la tasa de crecimiento. [ 7 ] [ 8 ] Los operones de ARN ribosómico son responsables de la expresión de genes en grupos. [ 9 ] La mayor cantidad de contenido ribosómico permite un crecimiento más rápido. [ 8 ] Los oligotrofos tienen un operón de ARN ribosómico, mientras que los copiotrofos pueden contener hasta quince operones. [ 9 ]

Los copiotrofos tienden a tener una eficiencia de uso de carbono menor que los oligotrofos. [ 10 ] Esta es la relación entre el carbono utilizado para la producción de biomasa y el carbono total consumido por el organismo. [ 10 ] La eficiencia de uso de carbono puede utilizarse para comprender los estilos de vida de los organismos, ya sea que creen biomasa principalmente o requieran carbono para energía de mantenimiento. [ 10 ] [ 11 ]   La energía es necesaria para el estilo de vida copiotrófico, que incluye motilidad y quimiotaxis. [ 12 ] Esta energía podría utilizarse de otro modo para la producción de biomasa. [ 12 ] Esto resulta en una eficiencia menor que el estilo de vida oligotrófico, que utiliza energía principalmente para la creación de biomasa. [ 12 ]

Los copiotrofos tienen un rendimiento proteico menor que los oligotrofos. [ 8 ] El rendimiento proteico es la cantidad de proteína sintetizada por cada molécula de O₂ consumida . [ 8 ] Esto también se asocia con la mayor cantidad de operones de ARN ribosómico. [ 8 ] En general, los copiotrofos producen más proteína que sus pares oligotróficos; sin embargo, debido a la menor eficiencia en el uso del carbono de los copiotrofos, se produce menos proteína por cada gramo de O₂ consumido por los organismos. [ 8 ]

Referencias

  1. ↑ NS Panikov (31 de marzo de 1995). Cinética del crecimiento microbiano . Springer Science & Business Media. pág.  82. ISBN 978-0-412-56630-1.
  2. 1 2 3 4 Lauro, Federico M.; McDougald, Diane; Thomas, Torsten; Williams, Timothy J.; Egan, Suhelen; Rice, Scott; DeMaere, Matthew Z.; Ting, Lily; Ertan, Haluk; Johnson, Justin; Ferriera, Steven; Lapidus, Alla; Anderson, Iain; Kyrpides, Nikos; Munk, A. Christine (2009-09-15). "La base genómica de la estrategia trófica en bacterias marinas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 106 (37): 15527– 15533. doi : 10.1073/pnas.0903507106 . ISSN 0027-8424 . PMC 2739866. PMID 19805210 .   
  3. 1 2 Ho, Adrian (23 de enero de 2017). "Revisando los conceptos de estrategia de vida en la ecología microbiana ambiental" . FEMS Microbiology Ecology . 93 (3) fix006. doi : 10.1093/femsec/fix006 . hdl : 20.500.11755/97637b47-779a-413c-8397-81f77393a479 . PMID 28115400. Recuperado el 22 de abril de 2023 . 
  4. 1 2 Soler-Bistue, Alfonso (2023-03-01). "La dicotomía copiotrófica/oligotrófica en evolución: De Winogradsky a la fisiología y la genómica". Microbiología ambiental . 25 (7): 1232– 1237. Bibcode : 2023EnvMi..25.1232S . doi : 10.1111/1462-2920.16360 . PMID 36856667. S2CID 257256291 .  
  5. 1 2 3 4 Noell, Stephen E.; Brennan, Elizabeth; Washburn, Quinn; Davis, Edward W.; Hellweger, Ferdi L.; Giovannoni, Stephen J. (2023-01-15). "Las diferencias en las estrategias regulatorias de los oligotrofos y copiotrofos marinos reflejan diferencias en la motilidad" . Microbiología ambiental . 25 (7): 1265– 1280. Bibcode : 2023EnvMi..25.1265N . bioRxiv 10.1101/2022.07.21.501054 . doi : 10.1111/1462-2920.16357 . PMID 36826469. S2CID 251021339 .   
  6. 1 2 3 4 5 6 7 Koch, Arthur L. (2001-07-12). "Oligótrofos versus copiotrofos" . BioEssays . 23 ( 7): 657– 661. doi : 10.1002/bies.1091 . ISSN 0265-9247 . PMID 11462219. S2CID 39126203 .   
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kirchman, David (2012). Procesos en ecología microbiana (1.ª ed.). Nueva York: Oxford University Press Inc. págs. 46–48 . ISBN   978-0-19-958693-6.
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  9. 1 2 Espejo, Romilio T.; Plaza, Nicolás (2018). "Múltiples operones de ARN ribosómico en bacterias; su evolución concertada y consecuencias potenciales en la tasa de evolución de su ARNr 16S" . Frontiers in Microbiology . 9 : 1232. doi : 10.3389/fmicb.2018.01232 . ISSN 1664-302X . PMC 6002687. PMID 29937760 .   
  10. 1 2 3 Roller, Benjamin RK; Schmidt, Thomas M. (2015-01-15). "La fisiología y las implicaciones ecológicas del crecimiento eficiente" . The ISME Journal . 9 (7): 1481– 1487. Bibcode : 2015ISMEJ...9.1481R . doi : 10.1038/ismej.2014.235 . ISSN 1751-7370 . PMC 4478692. PMID 25575305 .   
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  12. 1 2 3 Geyer, Kevin M.; Kyker-Snowman, Emily; Grandy, A. Stuart; Frey, Serita D. (2016-02-01). "Eficiencia del uso de carbono microbiano: teniendo en cuenta los controles a escala de población, comunidad y ecosistema sobre el destino de la materia orgánica metabolizada" . Biogeoquímica . 127 (2): 173– 188. Bibcode : 2016Biogc.127..173G . doi : 10.1007/s10533-016-0191-y . ISSN 1573-515X . S2CID 54772410 .  

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