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paenibacilo

Paenibacillus es un género de bacterias anaeróbicas facultativas formadoras de endosporas , originalmente incluidas dentro del género Bacillus y luego reclasificadas como un género separado en 1993. [8] Se han detectado bacterias pertenecientes a este género en una variedad de ambientes, tales como: suelo , agua, rizosfera , materia vegetal, forraje y larvas de insectos, así como muestras clínicas. [9] [10] [11] [12] El nombre refleja: el latín paene significa casi, por lo que los paenibacilli son literalmente "casi bacilos". El género incluye P. larvae , que causa la loque americana en las abejas , P. polymyxa , que es capaz de fijar nitrógeno , por lo que se utiliza en agricultura y horticultura, Paenibacillus sp. JDR-2, que es una rica fuente de agentes químicos para aplicaciones biotecnológicas, y cepas formadoras de patrones como P. vortex y P. dendritiformis descubiertas a principios de los años 90, [13] [14] [15] [16] [17] las cuales desarrollan colonias complejas con arquitecturas intrincadas [18] [19] [20] [21] [22] como se muestra en las imágenes:

Importancia

Interés en Paenibacillus spp. ha estado creciendo rápidamente desde que se demostró que muchos eran importantes [23] [24] [25] para aplicaciones agrícolas y hortícolas (p. ej., P. polymyxa ), industriales (p. ej., P. amylolyticus ) y médicas (p. ej., P. peoriate ). Estas bacterias producen diversas enzimas extracelulares, como enzimas y proteasas que degradan polisacáridos, que pueden catalizar una amplia variedad de reacciones sintéticas en campos que van desde los cosméticos hasta la producción de biocombustibles . Varios Paenibacillus spp. También producen sustancias antimicrobianas que afectan a un amplio espectro de microorganismos [26] [27] [28] como hongos, bacterias del suelo, bacterias patógenas de plantas e incluso importantes patógenos anaeróbicos como Clostridium botulinum .

Más específicamente, varias especies de Paenibacillus sirven como rizobacterias eficientes promotoras del crecimiento vegetal (PGPR), que colonizan competitivamente las raíces de las plantas y pueden actuar simultáneamente como biofertilizantes y antagonistas ( biopesticidas ) de patógenos de raíces reconocidos, como bacterias, hongos y nematodos. [29] Mejoran el crecimiento de las plantas mediante varios mecanismos directos e indirectos. Los mecanismos directos incluyen la solubilización de fosfato, la fijación de nitrógeno, la degradación de contaminantes ambientales y la producción de hormonas. Los mecanismos indirectos incluyen el control de fitopatógenos compitiendo por recursos como hierro, aminoácidos y azúcares, así como la producción de antibióticos o enzimas líticas. [30] [31] La competencia por el hierro también sirve como una fuerte fuerza selectiva que determina la población microbiana en la rizosfera. Varios estudios muestran que las PGPR ejercen su actividad promotora del crecimiento de las plantas al privar de hierro a la microflora nativa. Aunque el hierro es abundante en la naturaleza, la extremadamente baja solubilidad del Fe 3+ a pH 7 significa que la mayoría de los organismos enfrentan el problema de obtener suficiente hierro de su entorno. Para satisfacer sus necesidades de hierro, las bacterias han desarrollado varias estrategias, incluida la reducción de iones férricos a ferrosos, la secreción de compuestos quelantes del hierro de alta afinidad, llamados sideróforos , y la absorción de sideróforos heterólogos. El genoma de P. vortex , por ejemplo, [32] alberga muchos genes que se emplean en estas estrategias; en particular, tiene el potencial de producir sideróforos en condiciones limitantes de hierro.

A pesar del creciente interés por Paenibacillus spp., falta información genómica de estas bacterias. Una secuenciación más amplia del genoma podría proporcionar información fundamental sobre las vías implicadas en el complejo comportamiento social de las bacterias y podría descubrir una fuente de genes con potencial biotecnológico.

Candidatus Paenibacillus glabratella causa nódulos blancos y una alta mortalidad de los caracoles de agua dulce Biomphalaria glabrata . [33] Esto es potencialmente importante porque Biomphalaria glabrata es un huésped intermediario de la esquistosomiasis . [33]

Un desafío importante en la industria láctea es reducir el deterioro prematuro de la leche líquida causado por microbios. [34] Paenibacillus a menudo se aísla de leche líquida cruda y pasteurizada . La especie de Paenibacillus más predominante aislada es Paenibacillus odorifer . Las especies del género Paenibacillus pueden esporular para sobrevivir a la pasteurización de la leche y posteriormente pueden germinar en leche refrigerada, a pesar de las bajas temperaturas. Muchos géneros bacterianos tienen una respuesta de choque por frío , que implica la producción de proteínas de choque por frío que ayudan a la célula a facilitar la recuperación de la traducción global. [34] Actualmente se sabe poco sobre la respuesta al choque por frío en Paenibacillus en comparación con otras especies, pero se ha demostrado que las especies de Paenibacillus contienen muchos elementos genéticos asociados con la respuesta al choque por frío. [35] Se demostró que Paenibacillus odorifer porta múltiples copias de estos elementos genéticos asociados al shock por frío. [34]

Formación de patrones, autoorganización y comportamientos sociales.

Varias especies de Paenibacillus pueden formar patrones complejos en superficies semisólidas. El desarrollo de colonias tan complejas requiere autoorganización y comportamiento cooperativo de las células individuales mientras se emplea una comunicación química sofisticada llamada detección de quórum . [13] [14] [18] [20] [21] [36] [37] [38] La formación de patrones y la autoorganización en sistemas microbianos es un fenómeno intrigante y refleja comportamientos sociales de las bacterias [37] [39] que podría proporcionar información sobre el desarrollo evolutivo de la acción colectiva de las células en organismos superiores. [13] [37] [40] [41] [42] [43] [44]

Patrón formando en P. vortex

Uno de los patrones más fascinantes que forman especies de Paenibacillus es P. vortex , una bacteria autolubricante impulsada por flagelos . [32] P. vortex organiza sus colonias generando módulos, cada uno de los cuales consta de muchas bacterias, que se utilizan como componentes básicos de la colonia en su conjunto. Los módulos son grupos de bacterias que se mueven alrededor de un centro común a aproximadamente 10 µm/s.

Formación de patrones en P. dendritiformis

Un patrón intrigante adicional que forma las especies de Paenibacillus es P. dendritiformis , que genera dos morfotipos diferentes [13] [14] [18] [19] [20] [21] : el morfotipo ramificado (o con división de puntas) y el morfotipo quiral que está marcado por ramas rizadas con una lateralidad bien definida (ver imágenes).

Estas dos cepas de Paenibacillus que forman patrones exhiben muchos rasgos fisiológicos y genéticos distintos, incluida una actividad similar a la β-galactosidasa que hace que las colonias se vuelvan azules en las placas de X-gal y resistencia a múltiples fármacos (MDR) (incluidas septrina , penicilina , kanamicina , cloranfenicol , ampicilina) . , tetraciclina , espectinomicina , estreptomicina y mitomicina C ). Las colonias que se cultivan en superficies de placas de Petri exhiben una resistencia a los medicamentos varias veces mayor en comparación con el crecimiento en medios líquidos. Se cree que esta resistencia particular se debe a un frente líquido similar a un surfactante que en realidad forma un patrón particular en la placa de Petri.

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Otras lecturas

enlaces externos