Aspergillus wentii es un hongo asexual , filamentoso y endosimbiótico que pertenece algénero de mohos Aspergillus . [1] [2] [3] Es un hongo común del suelo con una distribución cosmopolita , aunque se encuentra principalmente enregiones subtropicales . [3] [4] Encontrado en una variedad de materiales orgánicos, se sabe que A. wentii coloniza maíz , cereales , granos húmedos , maní y otros cultivos de maní. [5] [6] También se utiliza en la fabricación de biodiesel a partir de lípidos y es conocido por su capacidad para producir enzimas utilizadas en la industria alimentaria. [5] [7] [8] [9]
Aspergillus wentii fue descrito por primera vez por el micólogo alemán Carl Friedrich Wilhelm Wehmer en 1896. [3] Siguiendo un esquema de clasificación basado en la morfología que creó en 1901, Wehmer agrupó a A. wentii bajo una categoría de Aspergilli grandes que llamó "Macroaspergilli" debido a su gran estructura del cuerpo fructífero (la cabeza conidial). [10] La posición taxonómica de A. wentii permaneció poco clara dentro del género ya que los sinónimos de A. wentii Wehmer ( A. archaeoflavus Blochwitz [11] y Aspergillus wentii var. minimus [12] ) fueron presentados por los Dres. Charles Thom y Kenneth Raper como posibles variaciones o cepas . [10] El primer grupo de A. wentii fue propuesto por los Dres. Thom y Raper en 1945. [10] Este grupo original de A. wentii se clasificó bajo el subgénero Circumdati del género Aspergillus e incluía 4 especies de hongos actualmente conocidas como A. avenaceus Smith, A. panamensis Raper y Thom, A. alliaceus Thom y Church, y A. wentii Wehmer. [3] Actualmente, Aspergillus wentii Wehmer es el único hongo restante de los cuatro hongos que originalmente componían el " grupo A. wentii ". [3] Los 3 antiguos miembros del grupo A. wentii ( A. avenaceus , A. panamensis y A. alliaceus ) han sido reasignados desde entonces a diferentes subgéneros de Aspergillus ( grupo A. flavus , grupo A. ustus y grupo A. ocheaceus ) respectivamente. [3] Los Dres. Charles Thom y Dorothy Fennell revisaron el grupo A. wentii en 1965 para incluir a Aspergillus thomii Smith y A. terricola Marchal junto con A. wentii Wehmer. [3] Sin embargo, las clasificaciones del grupo Aspergillus dentro de los subgéneros se volvieron obsoletas en la década de 1980 y fueron reemplazadas por secciones. [13]
Las nuevas secciones de Aspergilli adaptaron y revisaron las características morfológicas y fisiológicas previamente establecidas de los grupos de Aspergilli e incorporaron análisis de secuenciación de ADN para confirmar las relaciones filogenéticas entre Aspergilli relacionados . [13] Muchas especies fueron reasignadas a nuevas secciones de Aspergilli a medida que las relaciones filogenéticas se confirmaron mediante experimentos de secuenciación de ADN y genoma . [13] [14] Como resultado, A. wentii y A. dimorphicus , previamente descritas como sinónimos dentro de la sección A. wentii , [13] se confirmaron más tarde como especies distintas. [14]
Aspergillus wentii produce conidios unicelulares, globosos, en cadenas filamentosas no ramificadas . [15] Los conidios asexuales jóvenes (también llamados esporas) comienzan lisos, incoloros y elipsoidales antes de madurar en esporas rugosas y globosas de aproximadamente 4,5 a 5 μm de diámetro. [5] [15] [3] Los conidios de Aspergillus wentii pueden aparecer en cualquier color desde amarillo oscuro a marrón cuando maduran y tienen una sola pared, a diferencia de las especies relacionadas Aspergillus tamarii cuyos conidios tienen una membrana de doble pared. [15] [10] [5] Las cadenas de conidios que se alargan se dispersan a través de estructuras ligeramente pigmentadas , en forma de jarrón, conocidas como fiálides que miden alrededor de 6 a 8 μm. [5] [3] [6] Las fiálides se asientan sobre estructuras en forma de almendra conocidas como metulas que tienen alrededor de 10-20 μm de longitud y también están ligeramente pigmentadas. [5] [6] [3] Juntas, estas estructuras de metulas y fiálides irradian hacia afuera desde una estructura esferoide conocida como vesícula , formando capas alrededor de toda su superficie. [6] [5] La vesícula puede crecer hasta un diámetro de 80 μm, con un área de superficie esferoide completamente fértil. [5] [6] Colectivamente, este gran complejo globoso formado por la vesícula en el centro con metulas y fiálides irradiando hacia afuera se llama cabeza conidial. [5] [15] [6] La cabeza conidial puede variar de amarillo tostado a marrón café más oscuro y crecer hasta 500-800 μm de diámetro. [15] [10] [5] [6] La cabeza conidial está fijada encima de un tallo grueso y aseptado conocido como estípite. Los estípites de Aspergillus wentii se destacan por estar intercalados y ser más largos que los tallos promedio de Aspergillus . [6] El estípite y la cabeza conidial juntos forman una estructura translúcida en forma de varilla conocida colectivamente como conidióforo que, a su vez, se extiende desde la punta de la hifa . [16] [5] [15] El conidióforo puede crecer en cualquier lugar entre 3 y 5 milímetros de longitud, tiene una apariencia vítrea (descrita como hialina ) y generalmente tiene una textura suave, aunque se han observado conidióforos granulares . [3] [6] [15] Aspergillus wentii produce conidióforos aéreos.hifas , de color blanco o a veces amarillo que pueden crecer hasta unos pocos milímetros de longitud. [10] Las células del pie de Aspergillus wentii tienen paredes densas y están ramificadas. [4]
En general, las colonias de Aspergillus wentii tienen un aspecto denso, floculento (esponjoso) a algodonoso, y son de color blanco. [15] [6] [10] Las colonias pueden crecer hasta 2–3,5 cm de diámetro en agar Czapek cuando se cultivan en condiciones controladas durante un período de 7 días. [5] El crecimiento óptimo de Aspergillus wentii en cultivo ocurre en medios de glucosa a pH 6,0 a una temperatura de 30 °C durante un período de 7 días. [9] [17] [7]
El Dr. Wehmer describió originalmente haber visto cleistotecios , sin embargo no ha habido informes de tales estructuras en Aspergillus wentii desde entonces. [3] Según autores posteriores, se cree que Wehmer interpretó erróneamente masas densamente compactas de hifas como cleistotecios que son estructuralmente similares. [3]
Aspergillus wentii es un hongo asexual sin estado sexual conocido. [1] [2] Aunque Aspergillus wentii es actualmente un hongo mitótico , los restos vestigiales encontrados en las hifas de A. wentii son evidencia de que los Aspergilli ancestrales alguna vez tuvieron la capacidad de reproducirse sexualmente por meiosis . [1] Las similitudes morfológicas observadas entre las masas hifales en Aspergillus wentii y las estructuras sexuales jóvenes ( cleistotecios ) encontradas en Chaetosartorya chrysella son evidencia vestigial adicional de la capacidad meiótica en los Aspergilli ancestrales . [1] [3] El análisis filogenético de las secuencias de ADN reveló una fuerte relación filogenética entre la especie asexual obligada Aspergillus wentii y la especie meiótica (sexual) Chaetosartorya chrysella, lo que sugiere que las dos especies son parientes cercanos, habiendo divergido recientemente del mismo ancestro de reproducción sexual. [1]
Aspergillus wentii es un hongo filamentoso . [15] En cultivo, el crecimiento óptimo de Aspergillus wentii ocurre en medios de glucosa a pH 6,0 a una temperatura de 30 °C. [7] [9] Aspergillus wentii crece bien en medios a base de carbono suplementados con manitol , fructosa , galactosa , sacarosa , lactosa o maltosa . [9] Generalmente, Aspergillus wentii exhibe las tasas de crecimiento más altas en medios a base de carbono, aunque se puede cultivar en medios a base de nitrógeno con rendimientos de crecimiento más bajos. [9] Aspergillus wentii no crece bien en agar creatina sacarosa (CREA) y produce hifas estériles en agar extracto de malta . [5]
Aspergillus wentii es moderadamente xerófilo, capaz de tolerar condiciones muy secas con baja actividad de agua (con una a W de 0,73-0,79 para el crecimiento y la germinación ). [5] En su entorno natural, Aspergillus wentii es aeróbico, capaz de crecer, replicarse y producir metabolitos de manera óptima en un entorno rico en oxígeno. [9] [4] Bajo exposición a la luz, se ha observado que los cultivos de Aspergillus wentii producen micelio aéreo blanco (a veces expresando un tono rosado) en grandes masas que a menudo pueden expandirse para caber en volúmenes enteros de tubos de ensayo o placas de cultivo. [6] [10] Los micelios de Aspergillus wentii tienen un contenido de glucosamina del 8-9% y tienen un tiempo de duplicación promedio de 4-8 horas en cultivo líquido. [4]
Al igual que muchos hongos Aspergillus , Aspergillus wentii es resistente a la anfotericina B y al itraconazol . [8] El tiempo de muerte térmica para Aspergillus wentii ocurre después de 25 minutos a una temperatura de 63 °C. [4] Las condiciones de oxígeno al 100% presurizado a 10 atm también detendrán el crecimiento del hongo A. wentii . [4]
Aspergillus wentii es capaz de producir una amplia gama de metabolitos característicos de los hongos del moho, incluidos el ácido kójico , el ácido 2-hidroximetilfurano-5-carboxílico y el ácido cítrico . [18] [10] [4] Aspergillus wentii Wehmer también es capaz de producir el metabolito inhibidor del crecimiento de las plantas , ácido 1-amino-2-nitrociclopentano-1-carboxílico (ANPCA), conocido por su capacidad para atrofiar el crecimiento y causar deformación en plantas como el crisantemo , [19] las plantas de guisantes, [20] y las plantas de Nicotiana (tabaco). [21]
Las cepas de Aspergillus wentii producen numerosas enzimas como pectinasas (en fuentes alimenticias), [8] [4] dextranasa , [3] [4] lipasas , [3] [9] celulasas , amilasa , β-glucosidasa y otras enzimas de moho comunes. [4] [10] Aspergillus wentii es un hongo capaz de producir grandes cantidades de lipasa. [7] [9] Las condiciones ideales de crecimiento de la lipasa en Aspergillus wentii (100% de actividad de lipasa) ocurren en medios suplementados con glucosa de pH 6,0 a una temperatura de 30 °C. [7] [9] Aspergillus wentii cultivado en medios de manitol produce el segundo mayor rendimiento de lipasa (con un 84% de actividad de lipasa). [9] [7] La actividad de lipasa para Aspergillus wentii cultivado en medios de fructosa produce poco menos del 50% de actividad de lipasa, mientras que los medios suplementados con galactosa, sacarosa, lactosa o maltosa produjeron una actividad de lipasa moderada (20-37%). [9]
Se encontró que las esporas de la cepa NRRL 2001 de Aspergillus wentii producen glucosa de forma natural a partir de la hidrolización del almidón soluble . [17] [4] De todos los Aspergilli , se encontró que A. wentii produce los mejores rendimientos de glucosa, capaz de convertir aproximadamente el 20-40% del almidón original, con casi cero conversiones de maltosa. [17] La producción óptima de glucosa a partir de la degradación del almidón de Aspergillus wentii NRRL 2001 se produjo a partir de esporas más jóvenes (la producción de glucosa disminuye con la edad de las esporas), en presencia de yodoacetato (un compuesto que bloquea las vías de degradación de la glucosa) y a un pH de 3,0 o superior. [17]
Toxinas como la aflatoxina B1 , [22] aflatoxina B2 (en pequeñas trazas), [23] emodina [24] y wentilactona son todas producidas por Aspergillus wentii . [5] [15] Las toxinas de Aspergillus wentii se encuentran comúnmente en fuentes vegetales, animales o alimenticias. [5] [15] Un metabolito intracelular secretado por Aspergillus wentii es tóxico para ratones así como para embriones de pollo . [25] [4] Los extractos de cloroformo de Aspergillus wentii de micelio , maíz mohoso y arroz mohoso producen diferentes niveles de toxicidad cuando se introducen en embriones de pollo en un medio de sacarosa con extracto de levadura (YES). [25] Mientras que el maíz mohoso con Aspergillus wentii no pudo matar ratones en un estudio, se demostró que los extractos YES de maíz y micelio eran mortales para los ratones, siendo el extracto de micelio YES el más potente tanto para pollos como para ratones. [25]
Una cepa de Aspergillus wentii , Ras101, es conocida por su capacidad de producir biodiésel a partir de la transesterificación de lípidos. [7] El rendimiento óptimo de biodiésel a partir de Aspergillus wentii depende de factores como la optimización de la producción de lípidos, el pH, el tiempo de incubación , la temperatura y la composición del medio. [7] En condiciones ideales, Aspergillus wentii puede optimizar el 31,65 % de la biomasa de biodiésel en 30 minutos de transesterificación de lípidos a 70 °C. [7]
Los Aspergilli se clasifican colectivamente como hongos de moho de interior . [16] Aspergillus wentii se encuentra típicamente como moho en varios materiales vegetales y orgánicos en descomposición y es conocido por causar el deterioro de los alimentos en maíz , cereales , maní y cacahuetes . [6] [3] [4] [5] Aspergillus wentii también se puede aislar del tabaco . [12] Como hongo del suelo común y endosimbionte , [3] Aspergillus wentii a menudo vive en simbiosis con especies en rizosferas (un área de suelo poblada de raíces y hogar de muchos microorganismos). [4] Dentro de estas rizosferas, Aspergillus wentii se puede encontrar entre semillas de algodón , aceitunas , cebada , arroz , piña , avena , nueces de Brasil , nueces pecanas , cacahuetes , trigo , hojas de abeto y más. [4] [10] No sólo se limita a fuentes vegetales y vegetales, A. wentii también se ha asociado con nidos de aves y jerbos . [4]
Distribuido en muchas partes diferentes del mundo, Aspergillus wentii se ha encontrado en países como China , Perú , Argentina , Japón , Sudáfrica , Francia , Pakistán , Guyana , Turquía , India , España , Italia , Israel , Bahamas , Estados Unidos y más. [3] [4] [5] [10] Aspergillus wentii se encuentra más comúnmente en áreas cálidas y subtropicales como América del Sur. [3] [4]
Aspergillus wentii tiene una tendencia a colonizar suelos secos, especialmente en desiertos y climas cálidos. [4] Sin embargo, A. wentii ha sido aislado de una variedad de tipos de suelos cultivados y no cultivados, incluidos suelos de pastizales , suelos forestales , arcilla aislada de cuevas e incluso suelos alcalinos . [4] También es común encontrar Aspergillus wentii cerca de fuentes de agua como en agua de mar , sedimentos de estuarios (cuerpos costeros parcialmente cerrados), turberas , estanques de estabilización de desechos , plantas de tratamiento de agua y en fuentes de agua dulce . [4] En Hawaii , un estudio encontró que Aspergillus wentii solo colonizó raíces de plantas de piña en regiones con mayor precipitación y menor pH del suelo . [26] Además de ambientes húmedos, también se encontró que Aspergillus wentii colonizaba tallos de plantas secas de Coptis japonicus en el suelo. [3] [4] Como organismo aeróbico, Aspergillus wentii fue citado como un componente raro y trivial de las esporas encontradas en el aire en Europa. [4]
Hasta hace poco, no se sabía que Aspergillus wentii fuera patógeno en humanos. [8] El primer caso de una enfermedad humana causada por Aspergillus wentii se informó en 2009. [8] Esta enfermedad se describió como otitis externa necrosante (también conocida como NEO), una infección fúngica caracterizada por fuertes dolores de oído . [8] Antes de este informe, se sabía que la NEO era causada principalmente por la bacteria Pseudomonas aeruginosa , aunque anteriormente se describieron casos de otras infecciones por NEO de origen fúngico. [8] Tanto en la NEO de Pseudomonas como en la de Aspergillus wentii , los pacientes inmunodeprimidos son más susceptibles a la enfermedad. [8] Sin embargo, a diferencia de la NEO clásica causada por P. aeruginosa , que se encuentra comúnmente en ancianos diabéticos , la NEO de origen de Aspergillus wentii puede infectar a adultos diabéticos o no diabéticos en cualquier lugar entre las edades de 20 a 85 años. [8] En los casos más graves de NEO, los síntomas de parálisis en el nervio craneal VII aparecen únicamente en casos de infección fúngica, incluida la NEO de origen Aspergillus wentii . [8] Generalmente, la anfotericina B y el itraconazol se utilizan como tratamiento de la infección por Aspergillus wentii . [8]
Ampliamente utilizado en la industria alimentaria, Aspergillus wentii se explota por su capacidad de producir enzimas (como la lipasa ) que crean subproductos de sabor en los alimentos al degradar los lípidos . [3] [9] Aspergillus wentii se utiliza principalmente en las cocinas asiáticas , a menudo combinado con otros Aspergilli (como Aspergillus oryzae y A. flavus ) para crear productos de soja mediante la producción de ácido kójico y procesos de fermentación . [3] [10] Aspergillus wentii también produce enzimas como la pectinasa en varias fuentes de alimentos como pescado salado, castañas chinas y palomitas de maíz . [8] [24] Al igual que Aspergillus oryzae , A. tamarii y A. flavus , Aspergillus wentii puede producir una amplia gama de enzimas de moho. [10] También se descubrió que Aspergillus wentii produce enzimas proteolíticas (que degradan proteínas), como la amilasa, al fermentar en granos de cacao . [27]
La cepa de hongos Aspergillus wentii , Aspergillus wentii Ras101, es conocida por su capacidad para producir biodiésel a través de un proceso de transesterificación . [7] Como hongo que produce lípidos en grandes cantidades, Aspergillus wentii se propuso como un microorganismo favorable para producir grandes rendimientos de producto biodiésel. [7] El rendimiento óptimo de biodiésel de Aspergillus wentii depende de factores como la optimización de la producción de lípidos, el pH, el tiempo de incubación , la temperatura y la composición del medio. [7] En condiciones ideales, Aspergillus wentii puede optimizar el 31,65% de la biomasa de biodiésel en 30 minutos de transesterificación de lípidos a 70 °C. [7] Las propiedades fisiológicas del biodiésel de Aspergillus wentii ( densidad , contenido de agua , valor calorífico y viscosidad ) son comparables a los estándares del biodiésel ordinario y a los requisitos de los combustibles fósiles como fuente de combustible alternativo , lo que hace de esta cepa una materia prima potencial para producir biodiésel como fuente de combustible alternativo renovable en el sector industrial . [7]