Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

Creación de una columna Winogradsky
 

Creación de una columna Winogradsky: Un método para enriquecer las especies microbianas en una muestra de sedimento

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

La mayoría de los microorganismos de la Tierra no se pueden cultivar en un laboratorio, a menudo porque dependen de otros microbios dentro de sus comunidades nativas. Una columna Winogradsky, llamada así por su inventor Sergei Winogradsky, es un ecosistema en miniatura y cerrado que enriquece las comunidades microbianas dentro de una muestra de sedimentos, lo que permite a los científicos estudiar muchos de los microbios que desempeñan un papel vital en la Tierra procesos biogeoquímicos, sin necesidad de aislarlos y cultivarlos individualmente.

Por lo general, el barro y el agua de un ecosistema, como un estanque o un pantano, se mezclan. Como experimento opcional, se puede añadir sal a esta mezcla para enriquecer varias especies halófilas. A continuación, una pequeña porción de la mezcla se complementa con carbono, generalmente en forma de celulosa del periódico, y azufre, por lo general de una yema de huevo. Para otro experimento opcional, se puede añadir un clavo a esta mezcla para enriquecer ciertas especies de Gallionella. Esta nueva mezcla se agrega a una columna transparente, de modo que la columna esté un cuarto llena. Finalmente, el resto de la mezcla de barro y más agua se añade a la columna hasta que esté la mayor parte del camino lleno.

La sucesión, que se refiere al desarrollo consecutivo de diferentes comunidades microbianas a lo largo del tiempo, se puede observar en tiempo real con una columna Winogradsky. A medida que los microbios crecen dentro de la columna, consumen sustratos específicos y cambian la química de su entorno. Cuando sus sustratos se agotan, los microbios originales mueren y los microbios con diferentes necesidades metabólicas pueden florecer en el ambiente alterado. Con el tiempo, las capas visiblemente distintas comienzan a formarse, cada una de las cuales contiene partes de una comunidad bacteriana con diferentes necesidades microambientales.

Por ejemplo, los microbios fotosintéticos, compuestos en gran medida por cianobacterias, forman capas verdes o de color marrón rojizo cerca de la parte superior de la columna. Dado que la fotosíntesis produce oxígeno, a menudo visto como burbujas en la parte superior de la columna, se forma un gradiente con las concentraciones más altas de oxígeno cerca de la parte superior, y la más baja hacia la parte inferior. Dependiendo de los sustratos disponibles, diferentes comunidades microbianas pueden crecer en la capa inferior anaeróbica. Las burbujas en esta capa pueden indicar la presencia de metanogenos, que crean gas metano a través de la fermentación. Aquí, la fermentación microbiana de la celulosa da como resultado ácidos orgánicos. Los reductores de sulfato oxidan esos ácidos para producir sulfuro, y su actividad está indicada por sedimentos negros. El sulfuro se difunde hacia arriba en la columna, creando otro degradado donde las concentraciones de sulfuro son más altas hacia la parte inferior de la columna, y las más bajas cerca de la parte superior. Hacia el centro de la columna, los oxidantes de azufre utilizan el oxígeno desde arriba y sulfuro desde abajo. Con una luz adecuada, se desarrollan oxidantes fotosintéticos de azufre, como bacterias de azufre verde y púrpura. Las bacterias de azufre verde toleran mayores concentraciones de sulfuro. Por lo tanto, crecen directamente debajo de las bacterias de azufre púrpura. Directamente por encima de esta capa, las bacterias púrpuras no azufre forman una capa de color rojo-naranja. Los oxidantes de azufre no fotosintéticos están indicados por la presencia de filamentos blancos.

Las condiciones como la luz y la temperatura también pueden variar para enriquecer a otras comunidades. En este video, aprenderás a construir una columna de Winogradsky, y variarás las condiciones de cultivo y sustratos para enriquecer comunidades microbianas específicas.

En primer lugar, localice un ecosistema acuático apropiado, como un estanque o un pantano. Las muestras de sedimentos deben provenir de la zona cercana al borde del agua, y estar completamente saturadas de agua. Luego, usa una pala y un cubo para recoger de uno a dos litros de lodo saturado. A continuación, obtener aproximadamente tres litros de agua dulce de la misma fuente y volver al laboratorio con las muestras de campo.

En el laboratorio, ponte el equipo de protección personal adecuado, incluyendo una capa de laboratorio y guantes. Ahora, transfiera aproximadamente 750 mililitros de barro a un tazón de mezcla. Luego, tamúdela a través del barro para eliminar grandes rocas, ramas u hojas y usa una cuchara para romper cualquier grumos. A continuación, agregue un poco de agua dulce al tazón de mezcla y revuelva con una cuchara grande. Agregue agua hasta que la consistencia de la mezcla de agua y lodo sea similar a un batido. Continúe asegurándose de que no haya grumos.

Como experimento opcional, seleccione para bacterias halofílicas agregando de 25 a 50 miligramos de sal a la mezcla de barro.

Luego, transfiera aproximadamente 1/3 de la mezcla de agua y lodo a un segundo tazón de mezcla. Agregue una yema de huevo y un puñado de periódico rallado al tazón. A continuación, agregue esta mezcla a la columna, hasta que esté aproximadamente 1/4 lleno. A continuación, añadir la mezcla de agua y lodo sin el huevo y el periódico a la columna, hasta que esté aproximadamente 3/4 lleno. Luego, agrega más agua a la columna, dejando un espacio de 1/2 pulgada en la parte superior. Cubra la columna con una envoltura de plástico y fíjela con una banda de goma.

Incubar la columna en la luz cerca de una ventana a temperatura ambiente durante las próximas cuatro a ocho semanas. A lo largo del período de incubación, monitorizar los cambios en la columna Winogradsky al menos una vez a la semana para el desarrollo de diferentes capas de colores y la formación de burbujas. Además, registre el tiempo que tardan en desarrollarse las diferentes capas.

Otra modificación que se puede hacer es incubar la columna cerca de un radiador para seleccionar las bacterias termofílicas, o en un refrigerador para seleccionar para las bacterias psifilaífilas. Varíe las condiciones de luz colocando diferentes columnas en alta luz, poca luz u oscuridad para incubar. Alternativamente, limite la longitud de onda de la luz entrante cubriendo la columna con diferentes tonos de celofán para determinar qué colores seleccionan para diferentes grupos bacterianos. Para otro experimento opcional, para enriquecer las bacterias oxidantes del hierro, agregue un clavo a la mezcla de barro y agua antes de la adición de periódico y una yema de huevo.

Después de una a dos semanas, el crecimiento de la capa cianobacteriana está indicado por una película verde o marrón rojizo en la parte superior de la capa de barro de la columna clásica de Winogradsky. Con el tiempo, se controla la apariencia y evolución de las diferentes capas, cada una indicativa de los diferentes tipos de bacterias presentes. Al comparar una columna cultivada en la oscuridad con una columna tradicional de Winogradsky, vemos que el tratamiento oscuro produce la capa negra en la parte inferior de la columna, indicativa de bacterias que reducen el sulfato.

La columna oscura también puede producir otras capas, dependiendo de otras condiciones de incubación. Además, la columna oscura no produce la capa cianobacteriana verde, ni las capas rojas, púrpuras o verdes indicativas de bacterias púrpuras no azufre, azufre púrpura y azufre verde respectivamente. Estos grupos dependen de la luz para el crecimiento.

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter