Los organismos indicadores se utilizan como indicadores para monitorear las condiciones de un entorno, ecosistema, área, hábitat o producto de consumo en particular. Ciertas bacterias , hongos y huevos de helmintos se utilizan para diversos fines.
Ciertas bacterias pueden utilizarse como organismos indicadores en situaciones particulares, como cuando están presentes en cuerpos de agua. Las bacterias indicadoras en sí mismas pueden no ser patógenas, pero su presencia en los desechos puede indicar la presencia de otros patógenos. [1] De manera similar a cómo existen varios tipos de organismos indicadores, también existen varios tipos de bacterias indicadoras. Los indicadores más comunes son los coliformes totales, los coliformes fecales, E. coli y los enterococos. [2] La presencia de bacterias que se encuentran comúnmente en las heces humanas, denominadas bacterias coliformes (por ejemplo, E. coli ), en aguas superficiales es un indicador común de contaminación fecal . Los medios por los cuales los patógenos que se encuentran en la materia fecal pueden ingresar a los cuerpos de agua recreativos incluyen, entre otros, aguas residuales, sistemas sépticos, escorrentías urbanas , desechos recreativos costeros y desechos ganaderos. [2]
Por esta razón, los programas de saneamiento suelen analizar el agua para detectar la presencia de estos organismos y asegurarse de que los sistemas de agua potable no estén contaminados con heces. Esta prueba se puede realizar utilizando varios métodos que generalmente implican tomar muestras de agua o pasar grandes cantidades de agua a través de un filtro para tomar muestras de bacterias y luego analizarlas para ver si las bacterias de esa agua crecen en medios selectivos como el agar MacConkey . El agar MacConkey solo permitirá el crecimiento de bacterias gramnegativas y las bacterias crecerán de manera diferente según cómo metabolicen la lactosa o su falta de capacidad para metabolizarla. [3] Alternativamente, la muestra se puede analizar para ver si utiliza varios nutrientes de formas características de las bacterias coliformes. [4]
Las bacterias coliformes seleccionadas como indicadores de contaminación fecal no deben persistir en el medio ambiente durante largos períodos de tiempo después de su eflujo desde el intestino, y su presencia debe estar estrechamente correlacionada con la contaminación por otros organismos fecales. Los organismos indicadores no necesitan ser patógenos. [5]
Las bacterias no coliformes, como Streptococcus bovis y ciertos clostridios, también pueden utilizarse como índice de contaminación fecal. [6]
La presencia de bacterias indicadoras se mide en una variedad de ecosistemas y, a veces, junto con otras mediciones. En los Grandes Lagos, se realizó un estudio para probar las concentraciones de bacterias indicadoras fecales (FIB) y los marcadores genéticos de patógenos. [7] Las FIB medidas en este estudio incluyeron bacterias coliformes fecales, E. coli y enterococos. [7] Las FIB se recolectaron mediante métodos de filtración por membrana y dilución en serie, lo que produjo muestras que se pudieron cultivar y usar para realizar PCR y amplificar los genes patógenos en cuestión. [7] Entre los 22 lugares de muestreo, se analizaron 165 muestras y se encontró que las concentraciones de E. coli oscilaban entre menos de 2 y 26 000 UFC/100 ml, las de enterococos entre menos de 2 y 31 000 UFC/100 ml y las de bacterias coliformes fecales entre menos de 2 y 950 UFC/100 ml. [7]
Otro ejemplo de bacterias indicadoras que se miden con fines de seguridad se encuentra en Malibú, California. El estado de California exige que se controlen las playas con más de 50.000 visitantes al año para detectar FIB. [8] Se observaron altas concentraciones de FIB, que superaban lo que la EPA considera aceptable, en la laguna de Malibú y otras playas de Malibú. [8] La medición de altos niveles de FIB conduce a una búsqueda para determinar cuál es la(s) fuente(s). Las fuentes potenciales de FIB en el área de Malibú incluyen desechos de los sistemas de tratamiento de aguas residuales, escorrentías de desarrollos locales y desechos de vida silvestre. [8] Se midieron FIB comunes, incluidos enterococos que se presentaron en niveles tan altos como 242.000 MPN/100 ml dentro de los sistemas de tratamiento de aguas residuales in situ. [8] La medición de FIB está muy extendida y se utiliza con el fin de proporcionar aguas seguras.
En Texas, se midió la presencia y distribución de FIB, en particular coliformes fecales y E. coli, en arroyos que reciben descargas del Aeropuerto Internacional Dallas Fort Worth y sus alrededores. [9] Estos arroyos que reciben los desechos albergan vida acuática, se utilizan con fines recreativos y como sitios de pesca. [9] Existen varias normas para garantizar la seguridad de todos los organismos presentes en el ecosistema, incluidos los humanos. E. coli se utiliza como un indicador de calidad del agua insegura o por debajo del estándar para uso recreativo en Texas. [10] Las normas para los niveles de E. coli que declaran que la recreación de contacto no es segura son una media geométrica de más de 126 ufc/100 ml o más de una cuarta parte de las muestras que miden niveles superiores a 394 ufc/100 ml. [10] Se analizaron varios sitios, algunos de los cuales superaron los niveles aceptables de E. coli y, por lo tanto, no respaldaron el uso recreativo. [9] Este es otro ejemplo más de cómo se utilizan las pruebas de bacterias indicadoras para determinar si los cuerpos de agua son seguros para varios usos, en particular el uso recreativo.
Las especies de Penicillium , Aspergillus niger y Candida albicans se utilizan en la industria farmacéutica para pruebas de límite microbiano, evaluación de carga biológica, validación de métodos, pruebas de desafío antimicrobiano y pruebas de control de calidad. [11] Cuando se utilizan en esta capacidad, Penicillium y A. niger son organismos indicadores de moho compendiales. [11]
Los mohos como Trichoderma , Exophiala , Stachybotrys , Aspergillus fumigatus , Aspergillus versicolor , Phialophora , Fusarium , Ulocladium y ciertas levaduras se utilizan como indicadores de la calidad del aire interior . [12] [13] [14]
Las técnicas metagenómicas permiten secuenciar poblaciones enteras de microorganismos en una sola operación. Con la secuenciación metagenómica, es posible utilizar toda la comunidad de organismos fúngicos, o micobioma, en el suelo o el agua de una zona determinada como indicador biológico [15] de actividad antropogénica, como el desbordamiento de aguas residuales de una zona urbana o el escurrimiento de fertilizantes y pesticidas de una zona agrícola.
Se ha descubierto que la composición de las comunidades fúngicas es un buen indicador de propiedades ambientales como el pH, la altitud y la temperatura del agua. Chauvet [16] utilizó este enfoque para tomar mediciones de estas variables en todo el ecosistema utilizando una red de estaciones de monitoreo en 27 arroyos en el suroeste de Francia.
Cudowski et al . [17] tomaron muestras de hongos en el agua del canal Augustow en el este de Polonia. Tomaron muchas medidas estándar de la calidad del agua: temperatura, saturación de oxígeno, pH y niveles de nitrógeno disuelto, carbono orgánico y azufre. Identificaron especies con métodos microscópicos y análisis RFLP. Encontraron 38 especies de hongos, incluidas 12 hifomicetos y 13 patógenos potenciales, pertenecientes a los dermatofitos o a parientes de C. albicans. Cudowski et al. descubrieron que podían determinar si una muestra de agua había sido tomada de la parte natural (similar a un lago) o artificial del canal. También descubrieron que los tres grupos principales de hongos que encontraron, hifomicetos, dermatofitos y parientes de Candida, podían predecir muchas de sus mediciones de calidad del agua, que formaron dos grupos en un análisis de redundancia.
Bouffand et al . [18] utilizaron hongos micorrízicos arbusculares (HMA), un clado asexual de hongos que forman relaciones simbióticas con los sistemas de raíces de las plantas, como indicadores para evaluar la función del suelo y la biodiversidad en muchos sitios de toda Europa. Tomaron muestras de suelo en varias zonas climáticas (atlántica, continental, mediterránea, alpina) y tres regímenes de uso de la tierra (cultivo, pastizales, silvicultura), y secuenciaron el ADN de los hongos que contenía el suelo. Encontraron ocho especies indicadoras para el pH del suelo: cuatro que solo estaban presentes cuando el pH era inferior a 5, tres para pH > 5 y una para pH > 7. Encontraron ocho indicadores del uso de la tierra: dos para bosques, cinco para granjas y pastizales, y uno para ambos. También encontraron un hongo indicador que estaba presente cuando el carbono orgánico del suelo era alto, y otro presente cuando era bajo.
Los huevos de helmintos (gusanos parásitos) son un organismo indicador comúnmente utilizado para evaluar la seguridad de los sistemas de saneamiento y reutilización de aguas residuales (estos esquemas también se denominan reutilización de excrementos humanos ). [19] : 55 Esto se debe a que son los patógenos más resistentes de todos los tipos de patógenos (los patógenos pueden ser virus , bacterias , protozoos y helmintos). [20] Esto significa que son relativamente difíciles de destruir a través de métodos de tratamiento convencionales. Pueden sobrevivir durante 10 a 12 meses en climas tropicales. [20] Estos huevos también se denominan óvulos en la literatura. [21]
Los huevos de helmintos que se encuentran en las aguas residuales y los lodos provienen de helmintos transmitidos por el suelo (STHs), que incluyen Ascaris lumbricoides (Ascaris), Anclostoma duodenale y Necator americanus (anquilostoma), y Trichuris trichiura (tricocéfalo). [22] Los áscaris y tricocéfalos que se identifican en los sistemas de aguas residuales reutilizables pueden causar ciertas enfermedades y complicaciones si son ingeridos por humanos y cerdos. [23] Los anquilostomas se plantan y eclosionan sus larvas en el suelo donde crecen hasta la madurez. Una vez que los huevos de anquilostomas están completamente desarrollados, infectan a los organismos arrastrándose a través de la piel del organismo. [24]
La presencia o ausencia de huevos viables de helmintos ("viable" significa que una larva podría eclosionar del huevo) en una muestra de materia fecal seca, compost o lodo fecal se utiliza a menudo para evaluar la eficiencia de diversos procesos de tratamiento de aguas residuales y lodos en términos de eliminación de patógenos. [19] : 55 En particular, el número de huevos viables de Ascaris se toma a menudo como un indicador para todos los huevos de helmintos en los procesos de tratamiento, ya que son muy comunes en muchas partes del mundo y relativamente fáciles de identificar bajo el microscopio. Sin embargo, las características exactas de inactivación pueden variar para diferentes tipos de huevos de helmintos. [25]
La técnica utilizada para la prueba depende del tipo de muestra. [21] Cuando los huevos de helmintos se encuentran en lodos, se utilizan procesos como la post estabilización alcalina, el tratamiento ácido y la digestión anaeróbica para reducir la cantidad de huevos de helmintos en áreas donde hay una gran cantidad. Estos métodos hacen posible que los huevos de helmintos estén dentro de los requisitos saludables de ≤1 huevo de helminto por litro. La deshidratación se utiliza para inactivar los huevos de helmintos en lodos fecales. Este tipo de inactivación ocurre cuando las heces se almacenan entre 1 y 2 años, hay un alto contenido de sólidos totales (>50-60%), se agregan elementos como hojas, cal, tierra, etc. y a una temperatura de 30 °C o superior. [24]
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