Este documento presenta la ecología microbiana y los organismos genéticamente modificados (OGM). Explica la distribución de los microorganismos en la biosfera y su papel en los ciclos de nutrientes. También describe los principales grupos microbianos presentes en el suelo, agua y aire, y las aplicaciones y riesgos de los OGM.

1. ECOLOGÍA MICROBIANA
Y OGM´S
CURSO DE MICROBIOLOGÍA UNIVERSIDAD DE LAS AMÉRICAS UDLA
ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

2. OBJETIVOS
• Conocer la distribución de los microorganismos en la biosfera y su
rol en el flujo de materia y energía.
• Identificar los principales grupos microbianos presentes en las
distintas geosferas planetarias.
• Resaltar las aplicaciones prácticas de los microorganismos, su rol
positivo y negativo en la economía de la sociedad.
• Valorar los riesgos y las oportunidades que presentan los OGMs
para la economía y para la estabilidad de los ecosistemas.
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3. CONTENIDO
1.¿QUÉ ESTUDIA LA ECOLOGÍA MICROBIANA?
2.¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA?
3.LOS MICROORGANISMOS Y EL CICLAJE DE NUTRIENTES
4.MICROORGANISMOS DEL SUELO, AGUA Y AIRE.
5.¿QUÉ SON OGMS?
6.¿CUÁLES SON LOS CAMPOS DE SU APLICIÓN?
7.¿CUÁLES SON LOS RIESGOS AMBIENTALES?
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4. Ecología Microbiana
• Es la rama de la Ecología que estudia a los microorganismos en
su ambiente natural, quienes mantienen el flujo permanente de
materia y energía entre los organismos vivos y el ambiente
(metabolismo).
• Estudia el mantenimiento de los ciclos que constituyen la base de
la vida en cada una de las geosferas y ecosistemas terrestres, que
en conjunto garantizan la homeostasis de la Biosfera.
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5. Importancia de la Ecología Microbiana
• La importancia radica en el hecho, que permite conocer la diversidad de
microorganismos involucrados en los distintos procesos bioquímicos que
ocurren en los ecosistemas, las condiciones bajo las cuales estas se
producen y sus efectos a nivel local (Ecosistema) y global (biosfera).
• Aspecto que en la actualidad reviste gran importancia en vista al proceso
acelerado de deterioro de los ecosistemas, el conocimiento profundo de
la ecología permitirá desarrollar técnicas, políticas y programas de
conservación adecuadas a nivel local y regional.
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6. Ciclos de nutrientes
• Un ciclo de nutrientes (o reciclaje
ecológico) es el movimiento e intercambio
de materia orgánica e inorgánica para
regresar a la producción de materia viva.
El proceso es regulado por los caminos de
la red trófica que descomponen la materia
en nutrientes minerales.
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7. 7

8. Microorganismos edáficos
• En el suelo se pueden encontrar una enorme cantidad de
organismos diferentes, de tamaño y funciones muy variable.
• A escala microscópica se encuentran bacterias, algas, protozoos y
hongos.
• Muchos de ellos realizan su ciclo biológico completo en el suelo,
mientras que otros sólo son habitantes ocasionales, o en determinada
fases.
• Se calcula que el valor de los servicios ecosistémicos proporcionados por
los seres vivos del suelo es de 17,1 billones de dólares por la
formación de suelo y 2,3 billones por el reciclaje de nutrientes.
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9. El papel bioquímico de los microorganismos
• La transformación de materia orgánica, Degradan moléculas complejas de materia
orgánica, formando humus. El humus se asocia con las arcillas para formar el
complejo arcillo-húmico, que favorece la aireación, el almacenamiento de agua y la
fertilidad.
• La Solubilización de los minerales, para volverlos asimilables para las plantas.
• Fijación de nitrógeno, tanto por microrganismos libres como simbiontes, que son
capaces de fijar el nitrógeno atmosférico.
• La mayor concentración de microorganismos se encuentra en la zona cercana
a las raíces en lo que se conoce como en nombre de rizosfera.
• Descontaminación edáfica.
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10. Microorganismos edáficos
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11. Microorganismos acuáticos
 Virus
 Bacterias
 Algas
 Protozoos
 Hongos microscópicos
Habitan en:
 Aguas naturales
 Aguas dulces
 Estuarios
 Aguas saladas
 Aguas termales
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12. PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN EL AGUA
• Reciclaje de nutrientes por microorganismos.
1.Son la base de las cadenas tróficas acuáticas
2.Reciclan la materia haciéndola disponible para otros organismos
3.Mineralización
4.Producción de proteína microbiana
5.Mayor productividad por metro cuadrado en el agua que en el
suelo.
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13. PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN EL
AGUA
Bacterias que causan cambios organolépticos en el agua.
1.Bacterias que obstruyen conducciones de agua Principalmente:
• Ferrobacterias y
• Sulfobacterias
• Bacterias que producen olor y sabor en el agua
4FeCO3 + O2 + 6H2O  4FeOH + 4CO2 + 40 cal
Las bacterias que producen color en el agua
Bacterias que al oxidar Fe++ y Mn++ producen indirectamente alteraciones de color en el agua
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14. Origen de la flora microbiana
• La flora del agua atmosférica es
proporcionada por el aire y es lavada
con la lluvia en las partículas.
• La flora de las aguas superficiales
llega al agua periódicamente
• La flora de las aguas subterráneas es
afectada por procesos de filtración.
• del aire
• del arrastre superficial de tierra
• de vertimientos domésticos e
industriales
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15. Distribución de los microorganismos en el medio
acuático
• Los microorganismos pueden estar a cualquier profundidad
• Hasta en las fosas oceánicas.
• Las capas superiores y los sedimentos del fondo albergan las
mayores poblaciones de microorganismos, particularmente en
aguas profundas
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16. Distribución de los microorganismos en el medio
acuático
Microorganismos
planctónicos
• Floración: crecimiento excesivo,
explosivo
• Dan color aparente al agua: rojo,
pardo, verde, ambar, amarillo
• Oscillatoria erytrea Mar Rojo
Microorganismos
bentónicos
• Algunos forman biopelículas
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17. Microorganismos planctónicos y bentónicos
( fotosintéticos y heterótrofos )
Planton: Fotótrofas y hetrótrofas
Epiliton: heterótrofas bentónicas sobre partículas
Bentos:
Fotótrofas y
hetrótrofas
Bentos: hetrótrofas, muchas
anaeróbicas
ZONA LITORAL
ZONA PROFUNDA
Sedimentación
ZONA LIMNÉTICA
Nivel de compensación
Oxidantes del Azufre
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18. Sistema fluvial
Aguas bien aireadas,
metabolismo oxidativo. Gran
variedad cualitativa pero no
cuantitativa de especies
Dominio de las algas
verde-azuladas,
flagelados y bacterias
micro aerófilas.
Producción de CH4, FeS.
Etapas terminales: ausencia
de eucariotas excepto
protozoos anaerobios (Bodo
spp.), y ocasionalmente
metazoos como Tubifex spp.
Muy pocas especies.
Potencial de oxido reducción
Predominio de bacilos gram-
negativos anaerobios facultativos.
Reducción de N03
-. Reducción de
Mn y de Fe(lll) puede liberar P
soluble. Poblaciones de
diatomeas y clorofíceas. Cesa la nitrificación, producción de H2 y productos de la
fermentación. Reducción de S04
2- Afloramiento de bacterias
fototróficas que crecen con H2S.Producción de FeS a partir de
Fe (lll) reducido.
Predominio completo de anaerobios y desaparición de
microaerófilos y la mayoría de anaerobios facultativos 18

19. Enfermedades producidas por
microorganismos acuáticos
• Bacterias:
• Coliformes
• Estreptococos fecales
• Especies de Bacillus, Proteus,
Clostridium, Thiothrix, Thiobacillus,etc
• Patógenos causantes de
infecciones del tracto intestinal
En áreas de polución doméstica predominan
Organismos patógenos transportados por el agua
Bacterias Virus Protozoos
Escherichia Enterovirus Entamoeba
Salmonella Hepatitis A Acanthamoeba
Shigella Adenovirus Giardia
Vibrio Coxsackie A y B Schistosoma
Leptospira Reovirus
Mycobacterium Parvovirus
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20. Propagación de virus humanos en el agua
Excretas humanas
HOMBRE
Impregnación de suelos Abono con lodos de depuradorasAguas residuales
Mares Ríos y lagos Agua de riegoAgua subterránea
Mariscos Recreación Agua potable Verduras Aerosoles
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21. Microorganismos del aire
Los microorganismos pueden ser transportados
rápidamente, en forma de bioaerosoles, El transporte se
realiza sobre partículas de polvo, fragmentos de hojas se-
cas, piel, fibras de la ropa, en gotas de agua o en gotas
de saliva eliminadas al toser, estornudar o hablar.
Los microorganismos por su metabolismo o trasformando
la materia orgánica, son la fuente principal de los gases
producidos biológicamente en la atmósfera: amoníaco,
óxido nítrico, óxido nitroso, sulfhídrico, anhídrido
carbónico.
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22. Microorganismos del aire
• Muchos microorganismos que viven en la hidrosfera y litosfera pueden
encontrarse en el aire. Son microbios alóctonos, procedentes del suelo,
agua y seres vivos que pueblan estos ambientes. Los movimientos del aire y de
los seres vivos son los que sitúan a los microorganismos en la atmósfera.
• A menudo, tanto las esporas como los microorganismos vegetativos entran en la
atmósfera como bioaerosoles, que pueden formarse por muchas causas: El aire:
hábitat y medio de transmisión de microorganismos lluvia, movimiento del agua
en los ríos y mar, tratamiento de aguas residuales, aspersores de riego, aire
acondicionado o secreciones respiratorias del hombre y de los animales.
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23. Microorganismos del aire
• El aire contiene en suspensión diferentes tipos de microorganismos, especialmente
bacterias y hongos. La presencia de uno u otro tipo depende del origen, de la dirección e
intensidad de las corrientes de aire y de la supervivencia del microorganismo.
• En el aire se aíslan frecuentemente bacterias esporuladas de los géneros Bacillus,
Clostridium y Actinomicetos.
• Entre las bacterias frecuentes están: bacilos Gram positivos (Corynebacterium) y los
cocos Gram positivos (Micrococcus y Staphylococcus). Los bacilos Gram negativos
(Flavobacterium, Alcaligenes) su población disminuye con la altura (Gregory,1973;
Pelczar et al., 1993).
• Cladosporium es el hongo que predomina en el aire, tanto sobre la tierra como sobre el
mar, aunque también es frecuente encontrar otros mohos, como Aspergillus, Penicillium,
Alternaria y Mucor (Takahashi, 1997) y la levadura Rhodotorula (Underwood, 1992).
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24. ¿Qué son los OGMs?
• Un organismo genéticamente modificado u organismo modificado
genéticamente OGMs, es un organismo cuyo material genético ha
sido alterado usando técnicas de ingeniería genética. Los OGM
incluyen microorganismos como bacterias o levaduras, plantas,
insectos, peces y otros animales. Estos organismos son la fuente
de los alimentos genéticamente modificados, y son ampliamente
utilizados en investigaciones científicas para producir otros bienes
distintos a los alimentos.
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25. Campos de aplicación
• En investigación: para el estudio de la expresión de genes y la creación
de genotecas.
• En medicina: para la obtención de fármacos o proteínas cuya síntesis es
difícil conseguir "in vitro". También, para la obtención de tejidos u
órganos, o la reparación de anomalías genéticas en humanos.
• En agricultura y ganadería: para la mejora (no de forma tradicional) de
plantas y animales.
• En la industria alimentaria: para la mejora de procesos biotecnológicos
de elaboración de alimentos (pan, vino, cerveza, yogur, etc.) y para la
creación de alimentos nuevos.
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26. Campos de aplicación
• En la biorremediación de contaminantes xenobióticos, se ha
diseñado microorganismos y plantas para degradar PCBs, metales
pesados y compuestos organoclorados.
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27. Riesgos de los OGMs
Alergias e hipersensitividades a OGMs, es un tema importante
cuando se analiza la seguridad de los OGMs. Normalmente, las
proteínas dietéticas que se consumen en una comida son digeridas y
degradadas hasta pequeños péptidos que no inducen una respuesta
inmune [2]. Sin embargo, en ciertas personas con hipersensibilidades,
algunos de estos pequeños péptidos pueden reaccionar como
antígenos provocando una respuesta inmune alergénica [1].
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28. Riesgos de los OGMs
• Desarrollo de resistencia a antibióticos. Diversos marcadores
genéticos son usualmente utilizados incluyendo genes resistentes
a herbicidas y genes resistentes a antibióticos. Genes resistentes a
antibióticos han sido utilizados en el desarrollo de la mayoría de
OGMs en calidad de marcadores de identificación. Esto conlleva a
la posibilidad de transferencia genética de este gen del OGM a la
flora bacteriana habitual de nuestro tracto gastrointestinal, si esto
ocurriera, la eficacia de antibióticos en nuestro organismo se vería
severamente afectada [2].
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29. Riesgos de los OGMs
Toxicidad. OGMs requieren modificaciones en el ADN del
organismo receptor a través del uso de ADN recombinante
(rADN). Este proceso crea modificaciones que típicamente no
ocurrirían en la naturaleza al transferir un determinado gen de
una especie a otra especie completamente diferente [3].
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30. Riesgos de los OGMs
• En primer lugar, estas modificaciones no naturales alteran la
expresión normal de genes del organismo receptor cambiando su
fisiología, fenotipo y genotipo [4].
• En segundo lugar, estas modificaciones no-naturales pueden
activar la producción de toxinas y/o genes que pueden activarse o
desactivarse permanentemente. Esto es un problema de
consideración cuando genes que promueven cáncer, alergias, y/o
otras enfermedades genéticamente inactivas son activados en una
persona [5].
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31. Riesgos de los OGMs
• En tercer lugar, estas modificaciones pueden causar efectos en
diferentes células dependiendo como es que el material genético
se distribuya en el cuerpo humano; así, en personas expuestas a
plantas de tabaco modificadas, levaduras modificas, hormona
bovinas de crecimiento recombinada, y soya modificada, se ha
observado la producción de toxinas[6].
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32. RIESGOS AMBIENTALES
• 1. Contaminación de variedades tradicionales:
• El polen de las especies transgénicas puede fecundar a cultivos convencionales,
obteniéndose híbridos. Este fenómeno ya ocurre con las variedades no transgénicas
hoy en día. Además, la transferencia horizontal a bacterias de la rizosfera es posible.
• 2. Muerte de otros insectos o agentes polinizadores:
Aunque el empleo de recombinantes para toxinas de Bacillus thuringiensis es, por
definición, un método específico, a diferencia de los plaguicidas convencionales, existe
una demanda comercial que provoca el desarrollo de cepas que actúan contra
lepidópteros, coleópteros y dípteros conjuntamente. Podría ser que este hecho afectara
a la fauna accesoria del cultivo, insectos que se alimentan de estas plantas y de otros
agentes polinizadores.
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33. Conclusiones
• Aprendimos que los microorganismos se distribuyen por todas las geosferas y en ellas
participan en los ciclos de nutrientes y ciclos de materia y energía que mantienen el
metabolismo biológico y la homeostasis de los ecosistemas.
• Conocimos de la existencia de organismos degradadores de materia orgánica muerta,
hidrolizadores de minerales, fijadores de nitrógeno, fijadores de CO2 para la producción
de materia orgánica y degradadores de xenobióticos ambientales.
• A más de conocer su rol en la naturaleza, hemos entendido la dependencia de la humanidad
de los microorganismos ,no solo para su propio funcionamiento, sino para, muchos procesos
biotecnológicos.
• Supimos de las potencialidades de los OGMs y de sus riesgos, especialmente para el
ambiente.
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34. CUESTIONARIO
• Diferencia entre Homeostasis y Metabolismo
• ¿En qué se diferencia un ciclo de nutrientes de un ciclo biogeoquímico?
• ¿Cuáles son las funciones de los microorganismos edáficos?
• Rol de los microorganismos acuáticos.
• ¿Cuál es la distribución de los microorganismos acuáticos y edáficos?, establezca
las diferencias.
• Microorganismos del aire, ¿cuáles son sus funciones y procedencia?
• ¿Qué son los OGMs y cómo se los obtiene?
• ¿Dónde se aplican los OGMs?
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35. CUESTIONARIO
• ¿Cuáles son los riesgos para la salud de los OGMs?
• ¿Cuáles son los riesgos ambientales de los OGMs?
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36. BIBLIOGRAFÍA
• [1] Prescott VE, Hogan SP. Genetically modified plants and food
hypersensitivity diseases: usage and implications of experimental models
for risk assessment. Pharmacol Ther 2006; 111 (2):374-83.
• [2] Joint FAO/WHO Expert Consultation on Biotechnology and Food
Safety. 1996.
• [3] “20 Questions on Genetically Modified (GM) Foods.” World Health
Organization. 28 September 2007.
http://www.who.int/entity/foodsafety/publications/biotech/en/20questions_
en.pdf
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37. BIBLIOGRAFÍA
[4] “Genetically Modified Foods (GMF) Fact Sheet 6º.” 2003. World Health
Organization. 1 October 2007. http://www.afro.who.int/des/fos/foods-gmo.pdf.
[5] “GMO.” 2004. Vegan Peace. 27 September 2007
http://veganpeace.net/organic/gmo.htm
[6] Schubert, David. “The Risks of GM Food.” July 2002. 28 September 2007
http://www.saynotogmos.org/scientists_speak.htm#risks_of_gm_food
• Ian L. Pepper, Charles P. Gerba, Terry J. Gentry. (2015). Environmental
Microbiology Third edition. Elsevier Inc.
• Ralph Mitchell and Ji-Dong Gu. (2010). Environmental Microbiology Second
edition. Wiley-Blackwell.
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