Bioprospección y aislamiento de bacterias productoras de poli(B-hidroxibutirato) de un tapete microbiano

Abstract

El poli-B-hidroxibutirato (PHB) es un poliéster de ácido B-hidroxibutírico, sintetizado intracelularmente por bacterias como un polímero de reserva de energía y carbono. El biopolímero que se obtiene tiene las propiedades de un termoplástico, biodegradable y reciclable; se considera un recurso renovable ya que su biodegradación resulta en CO2 y H20. Sus características físicas, son muy similares a la de plásticos petroquímicos, por 10 que son una alternativa real al uso de materiales recalcitrantes, además de que ofrecen una novedad en aplicaciones biomédicas. Este trabajo corresponde al primer peldaño de cualquier proceso biotecnológico, la prospección de organismos, dentro de la biodiversidad de una localidad, que tenga potencial para desarrollar la producción y acumulación significativa de PHB. La localidad seleccionada se ubica en Puerto San Carlos, Baja California Sur, donde se muestrearon dos sitios "La Curva" y "La Enlatadora", ésta ultima eutrofizada por el derrame de una planta de tratamiento primario de una enlatadora de productos pesqueros, propiciando la formación de una alfombra microbiana. El proyecto enfatiza a la biodiversidad como fuente de innovación en biotecnología y el aprovechamiento de materiales típicamente denominados "de desecho", como es el caso del efluente, el cual promueve el enriquecimiento de microorganismo s, para el aislamiento de bacterias productoras de PHB. Se utilizaron tres técnicas de microscopia para la detección de las cepas productoras de PHB. La primera empleó el uso de iluminación de contraste de fases para la búsqueda de inclusiones citoplasmáticas refringente s (ICR). La segunda y la tercera requirieron de tinciones lipofilicas: negro Sudán y rojo Nilo, con iluminación de campo claro y epifluorescencia respectivamente. Se realizó taxonomía polifásica para la identificación de las cepas, además de un análisis molecular de la comunidad bacteriana basado en electroforesis de gel con gradiente desanaturalizante (DGGE) y secuenciación parcial del gen 16S rARN. Para conocer el rendimiento de la producción de biopolímero de las cepas se determinó la producción y productividad de PHB en dos condiciones de cultivo, usando glucosa e hidroxibutirato como fuente de carbono. El efluente de La Enlatadora rico en compuestos orgánicos modificó la estructura de la comunidad bacteriana bentónica de la playa; donde se encontró una mayor abundancia y diversidad de bacterias cuando se comparó con la de La Curva, ésta última alejada de la influencia del efluente. De ambas localidades se obtuvieron 126 cepas de bacterias aisladas de los cuales se seleccionaron 14 de ellas con base en las observaciones de las ICR y de inclusiones de PHB por las tinciones antes mencionadas. Las bacterias que resultaron ser productoras de PHB pertenecen a cinco géneros: Bacillus, Staphylococcus, Rhodococcus, Paracoccus y Methylobacterium. Bacillus presento rendimientos de PHB de 50-66% de su peso celular seco, Paracoccus acumuló de 28-52%, mientras que Staphylococcus y Rhodococcus estuvieron por debajo del 15%. Este es el primer trabajo que se enfoca en el aislamiento de bacterias productoras de PHB en la península de Baja California, y parece que también es el primero donde un tapete microbiano es la fuente de prospección y aislamiento de bacterias productoras de PHB, para fines en biotecnología.