Un copiotrofo es un organismo que se encuentra en ambientes ricos en nutrientes , particularmente carbono . Son todo lo contrario a los oligótrofos , que sobreviven en concentraciones de carbono mucho más bajas. [1]
Los organismos copiotróficos tienden a crecer en condiciones de sustrato con alto contenido orgánico . Por ejemplo, en las lagunas de aguas residuales crecen organismos copiotróficos . Crecen en condiciones de sustrato orgánico hasta 100 veces más que los oligótrofos. Debido a esta inclinación a la concentración de sustrato, los copiotrofos se encuentran a menudo en aguas ricas en nutrientes cerca de las costas o estuarios . [2]
Los filos bacterianos se pueden diferenciar 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 que tenga el suelo de compuestos de C. Si el suelo tiene grandes cantidades de C orgánico, favorecería a las bacterias copiotróficas.
Las bacterias copiotróficas son un componente clave en el ciclo del C del suelo. Es más importante durante el período del año en que la vegetación es fotosintéticamente activa y exuda grandes cantidades de compuestos C 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 con altos recursos, los copiotrofos exhiben un estilo de vida de “festín y hambruna”. [4] Utilizan rápidamente los nutrientes disponibles en el medio ambiente, lo que provoca un agotamiento de los nutrientes que los obliga a morir de hambre. [4] Esto es posible aumentando su tasa de crecimiento con la absorción de nutrientes. [5] Sin embargo, cuando los nutrientes en el medio ambiente se agotan, los copiotrofos luchan por sobrevivir durante largos períodos de tiempo. [6] Los copiótrofos no tienen la capacidad de responder al hambre. [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 superar a los copiotrofos en ambientes bajos en nutrientes. [6] Esto hace que las condiciones de escasez de nutrientes continúen durante largos períodos de tiempo, lo que dificulta que los copiotrofos mantengan la vida. [6] Los copiotrofos son más grandes que los oligótrofos y necesitan más energía, lo que requiere 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 que los microbios viajen rápidamente a fuentes de alimentos cercanas. [7] La quimiotaxis también permite que el organismo se aleje de un compuesto restrictivo. [7] Existen múltiples métodos para la quimiotaxis en estos organismos. [7] Esto incluye la estrategia de "correr y dar vueltas" en la que el organismo elige aleatoriamente una dirección para moverse. [7] Sin embargo, si detecta que el gradiente de concentración está disminuyendo, se detiene y elige otra dirección aleatoria para viajar. [ 7] Otra estrategia incluye el “correr y retroceder” en el 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]
A través de 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 densas en nutrientes 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 ricas en nutrientes, lo que les permite maximizar su crecimiento durante estos parches. [5]
Los copiótrofos se caracterizan por una alta tasa máxima de crecimiento. [8] Esta alta tasa de crecimiento permite que los copiotrofos tengan un genoma y un tamaño celular más grandes que sus contrapartes oligotróficas. [2]
El genoma copiotrófico abarca más operones de ARN ribosómico que el genoma oligotrófico. [8] Los operones del ARN ribosómico están relacionados linealmente con la tasa de crecimiento. [7] [8] Los operones del 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 de carbono que los oligótrofos. [10] Esta es la proporción de carbono utilizado para la producción de biomasa por 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 como energía de mantenimiento. [10] [11] La energía es necesaria para el estilo de vida copiotrófico, que incluye motilidad y quimiotaxis. [12] De lo contrario, esta energía podría utilizarse para la producción de biomasa. [12] Esto da como resultado una eficiencia menor que el estilo de vida oligotrófico que utiliza principalmente energía para la creación de biomasa. [12]
Los copiótrofos tienen un menor rendimiento proteico que los oligótrofos. [8] El rendimiento proteico es la cantidad de proteína sintetizada por O 2 consumido. [8] Esto también está asociado con los operones superiores del ARN ribosómico. [8] En general, los copiotrofos crean más proteínas que sus pares oligotróficos; sin embargo, debido a la menor eficiencia de uso de carbono de los copiotrofos, se produce menos proteína por gramo de O 2 consumido por los organismos. [8]
Fierer, N., Bradford, MA y Jackson, RB (2007). Hacia una clasificación ecológica de las bacterias del suelo. Ecología, 88(6), 1354-1364. Ivars-Martinez, E., Martin-Cuadrado, AB, D'auria, G., Mira, A., Ferriera, S., Johnson, J., ... & Rodriguez-Valera, F. (2008). La genómica comparada de dos ecotipos del copiotrofo planctónico marino Alteromonas macleodii sugiere estilos de vida alternativos asociados con diferentes tipos de materia orgánica particulada. La revista ISME, 2(12), 1194-1212. Lladó, S., & Baldrian, P. (2017). Los análisis de perfiles fisiológicos a nivel comunitario muestran potencial para identificar las bacterias copiotróficas presentes en los entornos del suelo. PLoS One, 12(2), e0171638.