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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN Facultad de Ciencias Agropecuarias – Escuela de Agronomía

Las Bacterias en Aguas Termales 1. Concepto: Las aguas termales presentan una gran diversidad de microorganismos autóctonos característicos de cada tipo de agua y que dependen de sus propiedades fisicoquímicas (temperatura, pH, composición). Predominan las bacterias heterótrofas oligotróficas de los géneros: Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Enterobacter, Acinetobacter y Arthrobacter. En menor número se encuentran microorganismos autótrofos (quimilitotrofos y fototrofos). También puede haber en ellas microorganismos alóctonos, procedentes de otros hábitats, considerados contaminantes, que coexisten con los anteriores, pero es rara la presencia de indicadores fecales y bacterias patógenas. En los manantiales hipertermales predominan las bacterias Gram positivas mientras que en los mesotermales son los bacilos Gram negativos y los cocos Gram positivos. 2. Microorganismos Autóctonos: La población microbiana total, en el punto de emergencia de estos manantiales, puede ser alta, con una media de 106 por ml, pero muchos de estos microorganismos están en estado durmiente, son metabólicamente inactivos y no se multiplican por lo que el número de los viables suele ser pequeño, de 10-103 por ml, dependiendo de la temperatura de incubación y de los medios de cultivo empleados en su detección. Las bacterias autóctonas de las aguas crecen mejor en medios pobres en carbono y con tiempos de incubación prolongados. El número de bacterias esporuladas es bajo, de 10 a 102 por ml. Hay bacterias termófilas que crecen a más de 45ºC, pero la mayoría son mesófilas con temperaturas óptimas a 37ºC, que se adaptan a estas condiciones de elevada temperatura. Según sus requerimientos nutricionales predominan las bacterias heterótrofas oligotróficas, con escasos requerimientos de carbono y nitrógeno (oligocarbofílicas y oligonitrofílicas). En menor número se han encontrado microorganismos autótrofos, tanto quimiolitotrofos como fototrofos (cianobacterias, bacterias verdes y rojas). La mayoría son aerobios o anaerobios Microbiología Agrícola

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN Facultad de Ciencias Agropecuarias – Escuela de Agronomía facultativos, de pequeño tamaño, móviles y con pigmentos. Las bacterias heterótrofas no suelen fermentar los azúcares, pero son proteolíticas, amilolíticas, amonificantes y en menor número celulolíticas. Estos tipos de bacterias se consideran beneficiosas ya que intervienen en la autodepuración de las aguas si, de una forma accidental, sufren un aporte de materia orgánica En manantiales de aguas sulfurosas se encuentran bacterias que oxidan el azufre y el sulfhídrico (Beggiatoa, Thermothrix, Thiobacillus), así como bacterias sulfatorreductoras (Des- 155 Panorama actual de las Aguas Minerales y Minero-medicinales en España Adobe InDesign ulfotomaculum, Desulfovibrio). Estas últimas se consideran perjudiciales ya que pueden producir corrosión en las conducciones de hierro debido a la producción de sulfhídrico. En aguas ferruginosas es frecuente la presencia de bacterias que oxidan el ión ferroso a férrico obteniendo energía (Clonothrix, Leptothrix, Leucothrix, Sphaerotilus). Muchas de ellas son filamentosas y producen precipitados de óxido e hidróxido férrico que pueden originar obstrucciones y biocorrosiones en las conducciones. En manantiales clorurado sódicos e hipertónicos es frecuente la presencia de bacterias halófilas moderadas (Halomonas, Micrococcus, Vibrio) y halotolerantes (Alcaligenes, Flavobacterium, Planococcus) que resisten una elevada osmolaridad debido a complejos mecanismos de regulación interna. En relación con las bacterias heterótrofas, las aguas hipertermales presentan una mayor proporción de bacterias Gram positivas mientras que en las mesotermales predominan los bacilos Gram negativos y los cocos Gram positivos. La elevada temperatura de las aguas hipertermales puede ser la causa de esta diferencia ya que las bacterias Gram positivas son más resistentes al calor. Los principales géneros identificados han sido: Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Enterobacter, Acinetobacter y Arthrobacter (Mosso et al. 1994). El género Pseudomonas es muy ubicuo y se encuentra en ambientes acuáticos con pocos nutrientes, considerando a las especies del grupo fluorescente encontradas en estas aguas, como P. fluorescens y P. putida, población autóctona de manantiales meso e hipotermales. En estas aguas con menor temperatura también es frecuente la presencia de otros bacilos Gram negativos como Acinetobacter, Alcaligenes, Flavobacterium, Vibrio, Aeromonas. Las numerosas especies del género Bacillus están ampliamente distribuidas y pueden proceder del suelo o de las propias aguas. La presencia de los cocos Gram positivos, Staphylococcus y Micrococcus, es frecuente en aguas minerales ya que Microbiología Agrícola

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN Facultad de Ciencias Agropecuarias – Escuela de Agronomía resisten concentraciones altas de sal, aunque no se detectan especies propias del hombre. Otros géneros de cocos presentes en estas aguas son Vagococcus, Planococcus y Marinococcus, típicos de ambientes acuáticos dulces y marinos. El género Enterobacter, a pesar de su pertenencia a la familia enterobacteriaceas, se considera que forma parte de la micropoblación autóctona ya que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza. En ocasiones, principalmente en aguas hipertermales o carbónicas, se encuentran bacilos Gram positivos irregulares como Arthobacter, Kurthia, Corynebacterium, Cellulomonas, Exiguobacterium, Rubrobacter, y otros difíciles de identificar, cuyo hábitat puede ser el suelo pero que se han adaptado a vivir en condiciones adversas. 3. Microorganismos Alóctonos: Desde un punto de vista sanitario, las aguas termales no suelen tener bacterias patógenas ni indicadores fecales pero en algunos manantiales se han detectado coliformes, enterococos, Clostridium sulfito reductores y Pseudomonas aeruginosa. La presencia de coliformes no fecales no es un riesgo sanitario ya que pueden proceder del suelo o de los vegetales y sobreviven en ambientes acuáticos por su facilidad de adaptación formando “biofilms”. Por otro lado, existe controversia para considerar a los enterococos y Clostridium sulfito reductores indicadores de una contaminación fecal cuando aparecen ocasionalmente como único indicador, debido a su mayor supervivencia ya que se han encontrado en ambientes donde no ha habido aporte fecal por lo que en aguas poco contaminadas, como los manantiales minerales, se recomienda utilizar varios indicadores, siendo Escherichia coli el más significativo. La presencia de P. aeruginosa en estas aguas mineromedicinales no es deseable ya que es un patógeno oportunista y puede producir infecciones en personas inmunodeprimidas. Su presencia puede indicar una escasa protección del manantial, aunque puede colonizar ambientes acuáticos y encontrarse en aguas subterráneas no contaminadas por el hombre (Leclerc y Mossel, 1989). En cuanto a los microorganismos eucariotas se han encontrado en escasa proporción, algas y hongos, principalmente mohos de los géneros: Penicillium, Aspergillus y Alternaria. Estos géneros se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza y no afectan a la calidad sanitaria de las aguas cuando se encuentran en número bajo.

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4. Microorganismos que habitan en las aguas termales: 4.1. Pseudomonas: Los pseudomonas constituyen un género específico de los bacilos, formado por bacterias oxidasa positivas (es decir, que producen esta enzima) y Gram negativas (ya que no adquieren una tonalidad azulada cuando se les aplica la coloración de Gram). Para reconocer a los pseudomonas, los biólogos prestan atención a una serie de particularidades que, para aquellos que no son expertos en la materia, resultan muy difíciles de comprender. Debido a que exhiben metabolismos muy variados, existen pseudomonas diferentes entre sí, una condición que complica aún más su descripción. Estos bacilos, que pueden desplazarse a través del uso de flagelos, no producen esporas (células reproductoras que se caracterizan por su resistencia y la facilidad de dispersión en distintos ambientes). Una de las características más sobresalientes de los pseudomonas es que pueden cultivarse in vitro con relativa facilidad, algo que convierte a estas bacterias en un organismo de gran interés para los científicos, ya que las pueden emplear en diversos trabajos investigativos. Cabe destacar que hay pseudomonas que son patógenos humanos, como el Pseudomonas aeruginosa (que puede atacar a personas que han desarrollado el síndrome de inmunodeficiencia adquirida –SIDA– o que sufren fibrosis quística) 4.2. Bacillus: Bacillus es un género de bacterias en forma de bastón y gram positiva. El género Bacillus pertenece a la División Firmicutes. Son aerobios estrictos o anaerobios facultativos. En condiciones estresantes forman una endospora de situación central, que no deforma la estructura de la célula a diferencia de las endoesporas clostridiales. Dicha forma esporulada es resistente a las altas temperaturas y a los desinfectantes químicos corrientes.

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN Facultad de Ciencias Agropecuarias – Escuela de Agronomía La mayoría de especies dan positivo a la prueba de la catalasa y son saprófitas. Viven en el suelo, agua del mar y ríos, aparte de alimentos que contaminan con su presencia. Aunque generalmente son móviles, con flagelos peritricos, algunas especies de interés sanitario, como B. anthracis, (causante del carbunco) son inmóviles. Hay especies productoras de antibióticos. Muchas especies de Bacillus pueden producir grandes cantidades de enzimas que se asegure su utilización en diferentes industrias. Algunas especies de 'Bacillus' pueden formar inclusiones intracelulares de polihidroxialcanoatos bajo ciertas condiciones ambientales adversas, como en una falta de elementos tales como fósforo, nitrógeno, u oxígeno combinado con un suministro excesivo de fuentes de carbono.subtilis ha demostrado ser un valioso modelo para la investigación. Otras especies de Bacillus son importantes patógenos, causando enfermedades como el carbunco e intoxicación alimentaria. 4.3. Micrococcus: Micrococcus es un género de bacterias del filo Actinobacteria. Se encuentran en ambientes diversos, incluyendo agua y suelo. Son bacterias Gram-positivas con células esféricas de diámetro comprendido entre 0,5 y 3 micrómetros que típicamente aparecen en tétradas. Micrococcus tiene una gruesa pared celular que puede abarcar tanto como el 50% de la materia celular. Su genoma es rico en guanina y citosina (GC), típicamente en porcentaje del 65 al 75% de contenido GC. A menudo contienen plásmidos (de tamaño comprendido entre 1 y 100MDa) que proporcionan al organismo características útiles. 4.4.Staphylococcus: Bacteria gram-positiva del género Staphylococcus. Son organismos saprófitos de la epidermis y mucosas de los hombres y de otros vertebrados homeotermos, pero en ciertas condiciones poden actuar como patógenos. S. aureus es la especie implicada con más frecuencia en procesos infecciosos y que puede atacar gravemente los tejidos óseos, cartilaginosos y conjuntivos, después de haber penetrado en el organismo a través de una

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN Facultad de Ciencias Agropecuarias – Escuela de Agronomía herida. Durante las infecciones liberan una sustancia tóxica, las estafilotoxinas*, que incrementa su virulencia. 4.5. Enterobacter: El enterobacter es un tipo de bacteria que forma parte de la familia de las Enterobacteriaceas. Es un bacilo (bacteria de forma alargada) cuyo hábitat privilegiado es el intestino humano y animal. También podemos encontrarla en las materias fecales, las aguas residuales o sucias y los productos lácteos. Existen varios tipos de bacterias del género Enterobacter. Algunas pueden causar infecciones urinarias y nosocomiales (infecciones que se contraen en un establecimiento de salud). 4.6. Acinetobacter: Acinetobacter es un género de bacterias Gram-negativas que pertenece al filo Proteobacteria. Las especies de Acinetobacter son bacilos estrictamente aerobios no fermentantes, no móviles, oxidasa-negativos que se presentan en pares al microscopio. Se distribuyen ampliamente en la naturaleza, son importantes en el suelo y contribuyen a su mineralización. Acinetobacter es también una importante fuente de infección en los hospitalespara los pacientes debilitados. Son capaces de sobrevivir en diversas superficies (tanto húmedas como secas) en el ámbito hospitalario. Ocasionalmente son aislados de los productos alimenticios y algunas cepas son capaces de sobrevivir sobre diversos equipos médicos e incluso sobre la piel humana sana. 4.7. Arthrobacter: Arthrobacter es un género de bacterias comúnmente encontradas en el suelo. Todas las especies de este género son bacterias Gram-positivas, aerobias obligadas y con forma de bacilo durante la fase de crecimiento exponencial y de coco durante la fase estacionaria. Los cocos son resistentes a la desecación y a la falta de nutrientes. El género se distingue por su inusual hábito de "snapping division" en la que la pared celular exterior se rompe por una juntura (de aquí su nombre), de tal forma que los bacilos se rompen en cocos. Bajo el microscopio estas células en división Microbiología Agrícola

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN Facultad de Ciencias Agropecuarias – Escuela de Agronomía aparecen con forma de "V". Otra característica notable es la utilización de 2-piridona como única fuente de carbono. 4.1.7. Características generales:  Extraordinariamente resistentes a la desecación y falta de nutrientes  No forman esporas  Ciclo de vida en el que alteran las formas de coco y bacilos  Degradan moléculas de difícil degradación, tales como herbicidas, fenoles, pesticidas y derivados del petróleo

5. Reproducción a altas temperaturas:

Es uno de los factores ambientales más importantes que influyen en la proliferación y supervivencia de los microrganismos. A medida que la temperatura aumenta, se incrementan también sus reacciones enzimáticas y las tasas de reproducción, Sim embargo lo anterior tiene un limiten donde las proteínas y los ácidos nucleicos se pueden inactivar de manera irreversible. De la misma manera, bajas temperaturas limitan el crecimiento hasta su detención. Así pues, para cada organismo existe una temperatura máxima, por encima del cual no es posible el crecimiento; una mínima, por debajo de la cual no tiene lugar la proliferación y una óptima en que se produce el crecimiento más rápido. Dentro de estos límites euritermicos, dependiendo de la especie. También existen las denominaciones de psicrófilos para designar aquellos organismos que tienen su punto óptimo de desarrollo a bajas temperaturas, mesófilos, los que tienen a temperaturas medias( más o menos entre 20° y 40°C); y termófilos, cuyo punto óptimo está por encima de los 40°C. En las aguas termales del parque Yellowstone se han detectado crecimientos masivos de algas fotosintéticas ( principalmente cianobacterias y bacterias verdes). Un aspecto aun no estudiado en el trópico americano es la presencia de bacterias en los numerosos termales Microbiología Agrícola

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN Facultad de Ciencias Agropecuarias – Escuela de Agronomía azufrados existentes a lo largo de la cordillera de los Andes. Posiblemente las bacterias sulfurosas como Thiopedia harán pate de la flora microbiana allí presente. Se a observado que, en general, los organismos procarioticos son capaces de crecer a la temperatura más altas que los eucarióticos igualmente, pueden crecer mejor a altas temperaturas los organismos no foto sintetizadores. Estudios ecológicos de microorganismos que viven en aguas termales has demostrado velocidades de reproducción extraordinariamente rápidas, con tiempos de duplicación entre 2 y 7 horas. Bacterias termófilas son, por ejemplo, Bacillus, Clostridium Thermooactinonyces y Methanobacterium. Bacterias termófilas que se encuentran en manantiales de aguas con temperaturas superiores a 55°C también se han detectado en calentadores domésticos e industriales. Se cree que ellas pueden resistir estas altas temperaturas a causa de la naturaleza de su membrana celular, conformada enlaces hidrofóbicos mucho más fuertes que los ácidos grasos insaturados. 6. Conclusiones: Los manantiales termales poseen una gran diversidad microbiana, aunque no es específica de cada uno de ellos. Sin embargo, se observa una cierta relación entre algunos microorganismos y las aguas con características fisicoquímicas más extremas de pH, temperatura, salinidad y radiactividad. Los manantiales con pH alcalino tienen poca diversidad microbiana, encontrándose Pseudomonas, Bacillus y Exiguobacterium que pueden vivir a estos pH y los de pH ácido presentan un número de bacterias muy pequeño, principalmente bacilos Gram positivos irregulares. En los manantiales hipertermales predominan las bacterias Gram positivas y en los hipertónicos, con alto contenido en cloruro sódico, abundan los microorganismos halófilos moderados. Los manantiales carbónicos presentan mayor proporción de bacterias anaerobias facultativas que aerobias estrictas ya que la cantidad de oxígeno disuelto es bajo y en algunos manantiales radiactivos se ha aislado Rubrobacter radiotolerans , una bacteria radio tolerante

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7. Bibliografía:  Diversidad de bacterias en aguas termales; autores Maria del Carmen de la Rosa Jorge y Maria Ángeles Mosso Romero, visualizado en: http://aguas.igme.es/igme/publica/pdfart3/diversidad.pdf  Bacterias halotolerantes productoras, autores: Jackelyn E Borja, Amparo I Zavaleta, Víctor Izaguirre, Fecha de publicacion 2012, visualizado en: http://sisbib.unmsm.edu.pe/BVRevistas/ciencia/v15_n2/pdf/a03v15n2 .pdf  Pseudomonas, Autor Julián Pérez Porto y Ana Gardey, fecha de publicación 2013, fecha de actualización 2015, visualizado en; https://definicion.de/pseudomonas/  Estafilococo, sin nombre del autor, sin fecha de publicación, visualizado en: http://www.doctissimo.com/es/salud/diccionariomedico/estafilococo  Etiopatogenia microbiológica, sin nombre del autor, sin fecha de publicación, visualizado en: http://www.higiene.edu.uy/cefa/2008/Staphylococcus.pdf  Enterobacter, autor Jeff, Fecha de actualización de octubre de 2013 a las 21:41, visualizado en: http://salud.ccm.net/faq/12814enterobacter-definicion  Aciotobacter, fuente wiki org, fecha de actualización sábado 11 de junio del 2011, visualizado en : http://www.teclimza.com/noticiasynovedades/noticiasnovedades/defi nicionacitobacter.html  Genero Arthrobacter, Autora Inés Martín Sánchez, visualizado en: http://www.diversidadmicrobiana.com/index.php?option=com_content &view=article&id=743&Itemid=849

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8. Anexos:

Bacterias Pseudomonas

Bacillus

Micrococcus

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Staphylococcus

Enterobacter

Acinetobacter

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Arthrobacter

Acidithiobacillus

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