Actinomicetos

El olor a tierra, el olor del campo después de la lluvia o el olor de la hierba recién cortada son olores producidos por los actinomicetos. Estos microorganismos, al igual que algunas cianobacterias y hongos, producen las geosminas (1,10 dimetil-9-decaloles), sustancia química que significa en griego « olor a tierra », responsables de estos olores tan característicos de nuestros campos y praderas.

Los actinomicetos, también llamados actinobacterias, son bacterias filamentosas Gram+, organismos procariotas con un aspecto muy parecido a los hongos (en cuya clasificación los situaban anteriormente), cuyo crecimiento es en forma de micelios filamentosos que se desarrollan radialmente y forman esporas. Aun así, dos diferencias significativas distinguen los actinomicetos de los hongos: a) los actinomicetos no disponen de núcleo celular (son bacterias, es decir procariotas) y b) forman hifas con un diámetro de 0,5 a 1 mm, siendo éstas mucho más pequeñas que las de los hongos.

Los actinomicetos no son fotosintetizadores y la mayor parte son saprofitos (que se alimenta de materia orgánica en descomposición), desarrollándose en esa misma materia orgánica en descomposición. Aunque cabe destacar que hay actinomicetos patógenos de plantas, animales o humanos (como el causante de la lepra o la tuberculosis), la mayoría de estos microorganismos son inofensivos para el suelo y ayudan en la descomposición de la materia orgánica, e incluso los hay beneficiosos como es el caso del género Frankia, que forma asociaciones con arbustos y árboles fijando nitrógeno.

Puesto que son saprofitos, a medida que aumenta la materia orgánica aumenta la población de actinomicetos, sin embargo estos proliferan en las fases finales de descomposición de la materia. Degradan principalmente sustratos complejos a base de celulosa, hemicelulosa, lignina, parafina y sobretodo quitina, siendo pésimos competidores a la hora de consumir sustratos fácilmente degradables (azúcares simples, proteínas y ácidos orgánicos), aunque también los degradan. Debido a que degradan sustratos complejos, resultan ser organismos importantes en el proceso de transformación de la materia orgánica en humus, considerándose también muy buenos agregadores del suelo, ya que son muy eficientes produciendo sustancias húmicas y, tal y como sucede también con los hongos, con sus micelios unen partículas de suelo.

 

Actinomicetos: Izq.: Actinomyces israelii tintado, drcha.: Streptomyces sp.

 

Hábitat y población

Este grupo de microorganismos constituye de un 10 a un 50% de la microbiota del suelo (los segundos en abundancia, después de las bacterias) con una densidad de población de 10⁵ a 10⁸ propágulos/gramo de suelo (siendo un propágulo cualquier parte de un microorganismo capaz de crecer y reproducirse), pudiendo llegar a 10¹⁰ propágulos/gramo en compost y en situaciones idóneas. Los actinomicetos se suelen encontrar en el compost y en sedimentos, y están más presentes en prados que en campos cultivados. Visto que son saprofitos y requieren de materia orgánica para su desarrollo, su población mengua a mayor profundidad de suelo, aunque en menor medida que otros grupos microbianos, probablemente debido a la resistencia de sus esporas). Así pues, los actinomicetos se pueden reproducir en la paja y los rastrojos residuales del cultivo, por lo que se recomienda dejarlos en el suelo y no quemarlos (a menos que estén contaminados, que entonces se recomienda sacarlos del cultivo y quemarlos).

Los actinomicetos requieren de oxígeno para su crecimiento (son organismos aerobios), aunque hay ciertas excepciones. Así pues, en suelos húmedos no se desarrollan adecuadamente, al igual que no toleran la sequía (sus esporas sí que la toleran, lo que puede reconstituir la población de actinomicetos después de una sequía).

Temperaturas bajas (sobre los 5ºC) producen un crecimiento escaso en la población de actinomicetos, que prefieren suelos cálidos a los fríos. Su crecimiento óptimo se sitúa entre 28 y 37ºC, aunque algunos crecen a mayores temperaturas (hasta 65ºC) en composteras). Gracias a esta tolerancia a temperaturas elevadas, en suelos semi-desérticos los actinomicetos se desarrollan satisfactoriamente.

Los actinomicetos soportan bien las condiciones alcalinas, sin embargo no aguantan las condiciones ácidas a excepción de algunas especies. En un pH inferior a 5, estos microorganismos  conforman menos de un 1% de la población total microbiana del suelo. Esta intolerancia al medio ácido puede servir en ciertos casos, como es el patógeno de la patata Streptomyces scabies que puede controlarse acidificando el suelo.

Las esporas resultan ser resistentes a condiciones extremas de temperatura, acidez y humedad, que les permite germinar cuando se establecen condiciones favorables para su desarrollo.

Ciclo vital de Streptomyces sp.

 

Clasificación

Los actinomicetos se clasifican según diversos aspectos: la química de la pared celular, la composición de los azúcares de la célula completa (que constituye un método de diagnóstico para agrupar actinomicetos) y la hibridación del ADN o el ARN (que caracteriza las relaciones entre actinomicetos por su similitud genética o genotípica).

Cabe destacar algunos géneros de actinomicetos, como son Micromonospora, Nocardia, Streptomyces, Streptosporangium y Thermoactinomyces. El género Streptomyces puede llegar a representar hasta un 90% de la población de actinomicetos del suelo.

En la siguiente lista se muestran distintos géneros de actinomicetos del suelo y el ambiente dónde habitan:

Coyne, Microbiología del suelo, un enfoque exploratorio [Extraído de Wellington y Toth (1994)].

Poder antibiótico

El conocimiento actual en materia de actinomicetos se debe fundamentalmente a que son la fuente natural de antibióticos más conocida (los antibióticos son moléculas orgánicas que tienen propiedades antimicrobianas), aunque cabe destacar que la mayoría de los antibióticos no tienen uso en el ser humano, puesto que resultarían extremadamente tóxicos.

Se han identificado más de 5.000 antibióticos, siendo aislados de los actinomicetos un 75% aproximadamente, y de éstos, aproximadamente un 75% proceden del género Streptomyces (como la estreptomicina, cloranfenicol, aureomicina o tetraciclina). En la siguiente tabla se presentan el número aproximada de antibióticos producidos por distintos grupos microbianos:

Coyne, Microbiología del suelo, un enfoque exploratorio [Extraído de Crueger y Crueger (1982)].

Los actinomicetos no producen antibióticos constantemente (leer el apartado de más abajo acerca de la resistencia a los propios antibióticos), sino que la síntesis de estos empieza cuando el crecimiento se ralentiza o cesa. De esta manera, cabe reprimir la producción de antibióticos mediante una fuente de carbono fácilmente disponible, abundante nitrógeno o altos niveles de fósforo, que contribuyen a mantener un crecimiento constante de los actinomicetos; es decir, que a mayor cantidad de nutrientes disminuye la producción de antibióticos. También existe un vínculo entre esporulación y producción de antibióticos.

Actividad antibiótica de un actinomiceto sobre Staphylococcus aureus (bacteria). Fuente: http://bioresonline.org/article/isolation-and-characterization-of-antibiotics-producing-actinomycetes-from-soil-samples-of-senbagadaruvi-in-western-ghats-2/

Algunos actinomicetos producen antibióticos que inhiben las poblaciones de organismos patógenos y regulan la actividad de estos en las plantas, por lo que se pueden agregar en suelos colonizados con bacterias o hongos fitopatógenos.

 

Resistencia a los antibióticos

Los actinomicetos se adaptan principalmente de dos maneras distintas a los antibióticos que ellos mismos producen: mediante la separación temporal de la producción de antibióticos y de su crecimiento, es decir que mientras crecen no producen antibióticos, y mediante el desarrollo de mecanismos de resistencia (por ejemplo la resistencia puede formar parte de la biosíntesis, de modo que el antibiótico no esté activo hasta que no sea excretado; o sencillamente volverse impermeable al antibiótico y no absorberlo). Por poner un ejemplo, los Streptomyces pueden producir actinomicina en concentraciones de 120 mg/mL aun cuando su crecimiento se detiene a 50 mg/mL.

Y por poner otro ejemplo del uso y abuso indiscriminado de antibióticos en la sociedad moderna, comentar que  tiene una incidencia directa sobre el incremento de microorganismos resistentes. Los antibióticos están perdiendo propiedades frente a la acción de microorganismos patógenos de los seres humanos, un evidente ejemplo del cuál es el microorganismo de la gonorrea, la bacteria Neisseria gonorrhoeae causante de enfermedades de transmisión sexual, que en un porcentaje considerable (50%) han desarrollado resistencias al antibiótico de la cefalosporina, que es el constituyente ampliamente usado para tratar la gonorrea.

 

Funciones de los actinomicetos en el suelo:

• Degradan sustrato rocoso (meteorización) liberando elementos a la solución del suelo.
• Degradan compuestos complejos de carbono presente en la materia orgánica (celulosa, hemicelulosa, lignina, parafina y, sobretodo, quitina).
• Mejoran la acumulación de materia orgánica.
• Retienen nutrientes en su estructura, reduciendo la pérdida de estos al subsuelo.
• Físicamente unen partículas de suelo para formar agregados, previniendo la erosión.
• Son fuente importante de alimento para otros organismos de la cadena alimenticia.
• Compiten con organismos patógenos (en gran parte gracias a la producción de antibióticos).
• Degradan y reducen ciertos tipos de contaminantes, como residuos de pesticidas.
• Algunas especies, como es el caso del género Frankia, forman asociaciones con árboles y arbustos participando en la fijación biológica del nitrógeno.