Un copiótrofo es un organismo que se encuentra en ambientes ricos en nutrientes , particularmente carbono . Son lo opuesto a los oligótrofos , que sobreviven en concentraciones de carbono mucho más bajas. [1]
Los organismos copiotróficos tienden a crecer en condiciones de sustrato orgánico alto . Por ejemplo, los organismos copiotróficos crecen en lagunas de aguas residuales . Crecen en condiciones de sustrato orgánico hasta 100 veces más que los oligotrofos. Debido a esta inclinación a la concentración de sustrato, los copiotrofos se encuentran a menudo en aguas ricas en nutrientes cerca de costas o estuarios . [2]
Los filos bacterianos pueden diferenciarse en categorías copiotróficas u oligotróficas que corresponden y estructuran las funciones de las comunidades bacterianas del suelo.
La relación copiotrófica entre bacterias oligotróficas depende de la cantidad de concentración de compuestos C que tenga el suelo. Si el suelo tiene grandes cantidades de C orgánico, entonces favorecerá a las bacterias copiotróficas.
Las bacterias copiotróficas son un componente clave en el ciclo del carbono del suelo. Son más importantes durante el período del año en que la vegetación es fotosintéticamente activa y exuda grandes cantidades de compuestos de carbono simples como azúcar , aminoácidos y ácidos orgánicos . Las bacterias copiotróficas también se encuentran en la vida marina.
Los copiótrofos tienen una constante de Michaelis-Menten más alta que los oligótrofos . [3] Esta constante está directamente correlacionada con la preferencia del sustrato ambiental. [3] En estos entornos de altos recursos, los copiótrofos exhiben un estilo de vida de "festín y hambruna". [4] Utilizan los nutrientes disponibles en el entorno rápidamente, lo que resulta en el 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 entorno se agotan, los copiótrofos luchan por sobrevivir durante largos períodos de tiempo. [6] Los copiótrofos no tienen la capacidad de responder a la inanición. [6] Se plantea la hipótesis de que esto puede ser un rasgo perdido. [6] Otra posibilidad es que los microbios nunca evolucionaron para sobrevivir a estas condiciones extremas. [6] Los oligotrofos pueden competir con los copiótrofos en entornos de bajos nutrientes. [6] Esto hace que las condiciones de bajos nutrientes continúen durante períodos prolongados de tiempo, lo que dificulta que los copiótrofos mantengan la vida. [6] Los copiótrofos son más grandes que los oligótrofos y necesitan más energía, requiriendo mayores concentraciones de sustrato para sobrevivir. [6]
Los copiótrofos son móviles. [2] Los copiótrofos pueden tener orgánulos externos como flagelos que se extienden fuera de la célula de un microbio para facilitar el movimiento. [5] Los copiótrofos también son quimiotácticos , lo que significa que pueden detectar nutrientes en el medio ambiente. [7] Estos ayudan 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 dar volteretas" en la que el organismo elige aleatoriamente una dirección en la que moverse. [7] Sin embargo, si detecta que el gradiente de concentración está disminuyendo, se detiene y elige otra dirección aleatoria en la que viajar. [7] Otra estrategia incluye la "correr y dar marcha atrás" 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]
Gracias a su motilidad y quimiotaxis, los microbios copiotróficos responden rápidamente a los nutrientes de su entorno. [2] Con la ayuda de estos mecanismos, los copiotrofos pueden viajar y permanecer en áreas con una alta densidad de nutrientes durante el tiempo suficiente para que los sistemas reguladores de la transcripción aumenten la expresión genética. [5] Esto, a su vez, les ayuda a aumentar los procesos metabólicos en áreas con una alta densidad de nutrientes, lo que les permite maximizar su crecimiento durante estas áreas. [5]
Los copiótrofos se caracterizan por una alta tasa máxima de crecimiento. [8] Esta alta tasa de crecimiento permite que los copiótrofos tengan un genoma y un tamaño celular más grandes que sus contrapartes oligotróficas. [2]
El genoma copiotrófico comprende más operones de ARN ribosómico que el genoma oligotrófico. [8] Los operones de ARN ribosómico están relacionados linealmente 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 copiótrofos tienden a tener una menor eficiencia en el uso del carbono que los oligótrofos. [10] Esta es la proporción de carbono utilizado para la producción de biomasa por el carbono total consumido por el organismo. [10] La eficiencia en el uso del carbono se puede utilizar para comprender los estilos de vida de los organismos, ya sea que creen principalmente biomasa o requieran carbono para la energía de mantenimiento. [10] [11] La energía es necesaria para el estilo de vida copiótrofo que incluye la motilidad y la quimiotaxis. [12] Esta energía podría usarse de otra manera para la producción de biomasa. [12] Esto da como resultado una menor eficiencia que el estilo de vida oligotrófico que utiliza principalmente energía para la creación de biomasa. [12]
Los copiótrofos tienen un rendimiento proteico menor que los oligótrofos. [8] El rendimiento proteico es la cantidad de proteína sintetizada por cada O2 consumido . [8] Esto también está asociado con los operones de ARN ribosómico superiores. [8] En general, los copiótrofos crean más proteínas que sus pares oligotróficos, sin embargo, debido a la menor eficiencia de uso del carbono de los copiótrofos, se produce menos proteína por gramo de O2 consumido por los organismos. [8]
Fierer, N., Bradford, MA, y Jackson, RB (2007). Hacia una clasificación ecológica de las bacterias del suelo. Ecology, 88(6), 1354-1364. Ivars-Martinez, E., Martin-Cuadrado, AB, D'auria, G., Mira, A., Ferriera, S., Johnson, J., ... y Rodriguez-Valera, F. (2008). La genómica comparativa de dos ecotipos del copiotrofo planctónico marino Alteromonas macleodii sugiere estilos de vida alternativos asociados con diferentes tipos de materia orgánica particulada. The ISME journal, 2(12), 1194-1212. Lladó, S. y Baldrian, P. (2017). Los análisis de perfiles fisiológicos a nivel de comunidad muestran potencial para identificar las bacterias copiotróficas presentes en ambientes del suelo. PLoS One, 12(2), e0171638.