Interacciones microbianas con contaminantes xenobióticos e inorgánicos

En la actualidad los contaminantes inorgánicos se han manifestado en escalas

alarmantes ya sea por acción de la naturaleza (mínima), y por la acción antrópica
(máxima), vienen afectando los ecosistemas en la que se vierten dichos
contaminantes, es por eso que es de gran importancia sumergirnos en el tema ya
que se estudiara como estos contaminantes interaccionan o se inician aun nivel
microbiológico. Por otro lado, los compuestos xenobióticos son aquellas sustancias
extrañas a las que proceden de la composición o metabolismo de los organismos
vivos a diferencia de los contaminantes inorgánicos estas se encuentran dentro de
un organismo provocando que este organismo enferme, al igual que los
contaminantes inorgánicos se subdividen en contaminantes xenobióticos de origen
natural como también de origen antropogénico.

En el departamento de puno se pueden evidenciar este tipo de contaminantes, en

la agricultura y ganadería, la industria textil, farmacéutica, extracción no metálica,
entre otras, produciendo en sus habitantes algunas enfermedades crónicas como
las enfermedades respiratorias, dermatitis, enfermedades del sistema nervioso y
cánceres, infartos. Es necesario comprender la importancia de estos temas ya que
como seres humanos nos vemos rodeados de estas actividades ya sea en un medio
rural o urbano siendo así que nos vemos expuestos e involucrados a estos
peligrosos contaminantes.

Introducción

Las interacciones microbianas son la fase inicial cuando hablamos de

contaminación inorgánica y/o xenobiótico ya que todo empieza a nivel celular es por
eso la importancia de saber entender cómo interactúan los microorganismos ya sea
en un medio biótico y abiótico. La introducción de cualquier compuesto químico o el
cambio de condiciones ambientales impactan en la comunidad bacteriana presente
en un suelo. Este trabajo tuvo como objetivo observar los cambios en la comunidad
bacteriana de un suelo al que se contaminó. Los organismos vivos se encuentran
expuestos en la naturaleza a los metales pesados, entre otros contaminantes
inorgánicos comúnmente presentes en sus formas ionizadas. Estos iones ejercen
diversos efectos tóxicos sobre los microorganismos. A lavez, la exposición a los
metales selecciona y mantiene variantes microbianas capaces de tolerar sus efectos
nocivos. Se han identificado variados y eficientes mecanismos de resistencia en
diversas especies de bacterias, protistas y hongos. El estudio delas interacciones
de los microorganismos y los metales puede ser útil para el entendimiento de las
relaciones de los metales tóxicos con organismos superiores como mamíferos y
plantas.

Desarrollo

Interacciones Microbianas

En la naturaleza existe un número indeterminado de asociaciones entre poblaciones

microbianas, así como individuos, éstas son reguladas por factores del ambiente:
físicos y químicos, en el suelo, en las raíces de las plantas, en los tallos y sus hojas
las relaciones Inter especies microbianas determinan cual es la comunidad
dominante, las reprimidas o inhibidas e incluso aquellas que coexisten sin afectar
positiva o negativamente otras poblaciones microbianas. De acuerdo con el
principio de Allee, incluso en una misma población pueden tener lugar interacciones
positivas y negativas (Allee et al. 1949).

La dinámica de las interacciones entre especies de microorganismos con las plantas

es más compleja. Existe un número inespecífico de comunidades de
microorganismos, que viven en estrecho contacto que se relacionan de manera
diversa.

Los miembros del micro biota dependen unos de otros para utilizar compuestos
inorgánicos y/o orgánicos en su supervivencia, y si el ambiente lo permite, el
posterior crecimiento, al mismo tiempo durante la búsqueda de alimento base de su
supervivencia, existen los que ejercen influencia negativa sobre otros. Existen
factores químicos y físicos que afectan las interacciones microbianas, para que haya
un equilibrio entre los asociados, aún en las negativas, en términos de la producción
de un cultivo agrícola específico, el resultado puede ser: plantas enfermas con
pérdidas económicas o sanas con ganancia para el agricultor. (Sánchez J. 2007).

Relaciones Positivas

Es una asociación benéfica que involucra a dos especies, una que degrada un
compuesto orgánico no aprovechable por la segunda, la actividad de degradación
de la primera que genera productos asimilables para la segunda; ésta es común en
el suelo después de la adición de abonos verdes o animales.

El conjunto de interacciones positivas en una población se denomina cooperación.

La cooperación en una población se pone de manifiesto por un prolongado periodo
de latencia, o por la falta de crecimiento. Las interacciones positivas predominan
cuando la densidad de población es baja, aumentan la tasa de crecimiento de una
población. La cooperación en una población tiene lugar porque las membranas
celulares semipermeables de los microorganismos son imperfectas y dejan escapar
intermediarios metabólicos de bajo peso molecular que son esenciales para la
biosíntesis y el crecimiento.

En una población, una elevada concentración extracelular de estos metabolitos

contrarresta las pérdidas y facilita la reabsorción.

Relaciones negativas

Según (Sánchez J. 2007). El conjunto de interacciones negativas en una población

se denomina competencia. Puesto que los miembros de una población usan los
mismos sustratos y ocupan el mismo nicho ecológico, si un individuo de la población
metaboliza una molécula de sustrato, está ya no estará disponible para el resto de
la población.

En los hábitats naturales con bajas concentraciones de sustratos disponibles, un

aumento de la densidad de población causa un aumento de la competitividad por
dichos recursos. En poblaciones de microorganismos depredadores la competencia
depende de las presas disponibles, y en poblaciones de microorganismos parásitos,
de las células hospedadoras.
Importancia de los microorganismos

Las comunidades microbianas presentes en el suelo ofrecen una variedad de

servicios eco sistémicos como, por ejemplo, la degradación de la materia orgánica,
el ciclado de nutrientes e interacción con las raíces de las plantas y otros
microorganismos (Mora, 2006; Di Ciocco et al., 2014).

De esta manera los grupos funcionales microbianos conformados principalmente

por bacterias y hongos resultan importantes al momento de evaluar la calidad del
suelo debido a que responden de manera sensible a las alteraciones causadas por
la introducción de agentes xenobióticos, quemas o incendios forestales, actividades
como labranzasy ganadería, erosión entre otros (Diosma y Balatti, 1998; Torres et
al., 2009; Avellaneda y Torres, 2013; Beltrán y Lizarazo,2013). Igualmente el uso
del suelo puede influir en las características fisicoquímicas relacionadas con la
textura, humedad, pH,materia orgánica y nutrientes tales como C, N, P, K, que
también pueden provocar modificaciones en la estructura y función delas
comunidades microbianas

Interacciones microbianas

Muchos estudios han demostrado que factores ambientales como el pH del suelo,
la concentración de nutrientes, la textura del suelo y las condiciones climáticas,
pueden afectar significativamente la distribución de las comunidades microbianas
(Fierer &Jackson 2006, Pucci et al. 2012).

Los microorganismos dentro de un nicho ecológico específico forman redes de

interacción complejas (Faust & Raes 2012), la adaptación a las condiciones
ambientales y presencia de contaminantes genera un cambio en comunidad
bacteriana presente, que se puede evidenciar por diferentes métodos como los
genéticos, modificación de los porcentajes de los ácidos grasos de las membranas
(Dauner et al. 2017, Helfrich et al. 2015, Klamer & Baath 1998, Pucci 2004a,2004b,
Zaady et al. 2010).
Compuestos inorgánicos

Los compuestos químicos inorgánicos son aquellos que contienen una estructura
diferente al acrónimo nemotécnico:“CHONX” (Carbono, hidrogeno, oxigeno,
nitrógeno, halógeno). Aunque existen compuestos inorgánicos conformados por
uno omás de los elementos mencionados anteriormente. Como puede ser el
Carbón, el NH3, Hipoclorito.

Podemos establecer que si la estructura central no contiene “CH” es un compuesto

inorgánico con excepción del H2CO3.Las sustancias químicas inorgánicas que
pueden ingresar al suministro de agua por causas naturales o por contaminación se
deben evaluar para determinar, comprender y aplicar los estándares establecidos
por la Autoridad de Salud.

Compuestos inorgánicos en el aire, suelo, agua.

La contaminación atmosférica o contaminación del aire es, por consiguiente, una de

las formas principales en que puede ser degradado o afectado parte del ambiente.
La describe como “la emisión al aire de sustancias peligrosas a una tasa que excede
la capacidad de los procesos naturales de la atmósfera para transformarlos,
precipitarlos y depositarlos o diluirlos por medio del viento y el movimiento del aire”.
Según su origen, puede ser clasificada por causas naturales o antropogénicas.

Las naturales siempre han existido, mientras que las antropogénicas, como su
nombre lo indica, son causadas por las actividades humanas. Entre las principales
fuentes de contaminación atmosférica están:

1. Fuentes naturales: Polvo que contiene materias biológicas, esporas, polen y

bacterias.

2. Fuentes agrícolas: Insecticidas y herbicidas empleados en la agricultura.

3. Fuentes tecnológicas:
• Procesos industriales de todo tipo.

• Consumo industrial y doméstico de combustibles fósiles.

• Vehículos de motor. Existen factores topográficos y meteorológicos que influyen

en la contaminación atmosférica, entre los que se pueden citar:

• Topografía del terreno.

• Edificaciones existentes.

• Vientos: dirección y velocidad.

• Lluvia.• Presión barométrica.

• Espacio de difusión (área sobre la que se mueven los contaminantes y altura

máxima a que pueden llegar las corrientes de aire).

El deterioro de la calidad del aire, ya sea por causas antropogénicas o naturales,

tiene efectos negativos sobre la salud humana y los ecosistemas Según J. Marti. V.
A escala global contribuye al cambio climático.

Las causas antropogénicas son las que hoy tienen más efectos negativos y han
aumentado en las últimas décadas. Aportan a la atmósfera contaminantes como:
dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), dióxido de azufre (SO2),
monóxido de nitrógeno (NO), dióxido de nitrógeno(NO2), ozono (O3) troposférico,
amoníaco (NH3), ácido sulfhídrico (H2S) y partículas de medidas y composición
muy diversa (metales, compuestos inorgánicos, compuestos orgánicos
persistentes, compuestos orgánicos volátiles).

En las partículas, es su tamaño lo que las hace más o menos perjudiciales; las más
peligrosas son las de medida respirable inferior a 10 μg, que pasan fácilmente al
aparato respiratorio, y las de tamaño inferior a 2,5 μg, que del alvéolo pulmonar
pasan a la sangre y pueden afectar a todos los órganos, tejidos y células del
organismo.

Compuestos xenobióticos
Los compuestos xenobióticos no se producen naturalmente, y de ser así, sus
concentraciones son mucho más bajas que las que produce el hombre. Estos
productos, mayormente antropogénicos, son persistentes en el ambiente debido a
su alta estabilidad termodinámica, además, son resistentes a la biodegradación, lo
que se denomina contumaz. Su presencia por causas antropogénicas se debe a su
empleo de manera directa o indirecta a través de procesos industriales o accidentes.
Por ejemplo, los pesticidas, en especial aquellos en campos de cultivo, se depositan
de manera directa y no intencional y en altas concentraciones (Jantunen, 2010).

Los contaminantes orgánicos hidrológicos, que se encuentran persistentes en el

ambiente y tienden a biomagnificarse, este grupo hace referencia a compuestos
tales como bifeniles policloratados, hidrocarburos aromáticos poli cíclicos, cloro
bencenos, furanos y algunos pesticidas, principalmente aquellos usados desde
tiempos atrás como el DDT y la dieldrina (Jantunen, 2010).

Efectos en la salud

Según (Agrawal y Shahi, 2015) indica que pueden tener diversos efectos tóxicos en
la salud humana, entre los que se encuentran sus efectos carcinogénicos, muta
génicos y teratogénicos. Debido a los problemas en los ecosistemas y en la salud
humana causados por compuestos xenobióticos, se han buscado y desarrollado
nuevas estrategias para su remoción de ambientes contaminados.

Biodegradación de compuestos xenobióticos

La biodegradación es un proceso natural que puede usarse para una

biorremediación de ambientes contaminados, puesto que los microorganismos
empleados usan los compuestos como una técnica de supervivencia.

La figura 2 muestra un ejemplo de remoción aerobia y anaerobia de dos compuestos

xenobióticos diferentes. En la mayoría de los casos esta remoción ocurre por medio
de degradación, sin embargo, cuando sus concentraciones delos contaminantes
(Singh, 2008)
Los contaminantes inorgánicos los encontramos en todos el mundo, pero
trataremos solo de la región de Puno, en dicha región encontramos distintos tipos
de contaminantes por diversas actividades industrial y artesanal que se realiza en
el lugar, por ejemplo:
Vertimiento de aguas residuales provenientes de las actividades formales e
infórmales
Vertimiento de aguas residuales domesticas proveniente de la población.-
Residuos sólidos.
Metales pesados provenientes de las actividades mineras.-Actividad industrial
(planta de cemento-Caracoto).
Actividad artesanal (ladrilleras).
Emisión de gases (parque automotor).
Agricultura.
Ganadería.
Los contaminantes xenobioticos los encontramos en distintas actividades
industrial, artesanal y agricultura, que gracias a la industria podemos utilizarlas en
nuestras actividades son utilices pero también son peligrosas aquí tenemos
algunos:
Antibióticos.
Colorantes.
Plaguicidas.
Detergentes.
Plásticos.
Medicamentos.
Cosméticos
Conclusión
De acuerdo a lo investigado se puede afirmar que las interacciones microbianas
son el comienzo en la proliferación y expansión de los contaminantes ya que las
interacciones positivas se refieren a la cooperación en una densidad de población
baja aumenta la tasa de crecimiento y para nuestro caso indicaría mayor
contaminación por otro lado la interacción negativa se efectúa en una densidad de
población alta provocando que los microorganismos tengan mayor número de
huéspedes.
Referencias
Ahumada Arias, M. P., & Gómez Ibarra, R. K. (2009). Evaluación y selección de
bacterias degradadoras de fenol porrespirometría.
Allievi, M. C. (2012). S-layer de Bacillus sphaericus: caracterización, regulación,
análisis funcional y aplicaciones (Doctoraldissertation, Thesis. University of
Buenos Aires. Available: http://bldigital.
Cantini L. R., L Diaz B., S. Davila y L. Soto Q.( 2001) Crecimiento a diferentes
concentraciones de fosforo y nitrógeno de uncultivo puro de baterías
degradadoras de fenantreno.Ciencia