Potencial biotecnológico de cianobacterias provenientes de humedales de la región de Leticia, Colombia

Abstract

Las cianobacterias son eubacterias que realizan fotosíntesis oxigénica. Presentes en el planeta desde el inicio de la vida (3.500 millones de años AP), están adaptadas a la mayoría de los ecosistemas acuáticos, terrestres y ambientes extremos. Se caracterizan por desarrollar un gran número de metabolitos secundarios, que en las últimas décadas han sido investigados por sus propiedades farmacológicas y su potencial industrial. Debido a la antigüedad de estos microorganismos, su evolución ha conducido al desarrollo de distintos mecanismos de adaptación, que les ha permitido sobrevivir a las condiciones varias de múltiples ecosistemas. En este caso, se estableció como zona de análisis la región de la Amazonía. Este estudio se realizó en Leticia, Amazonas, en humedales aledaños a la carretera Leticia – Tarapacá. Las muestras recolectadas se aislaron en medio nutritivo BG-11 solido por técnica de rayado en agar y medio nutritivo BG-11 liquido por repliques continuos. Se aislaron e identificaron a partir de clave taxonómica y secuenciación molecular a partir de la subunidad 16s del rRNA, dos especies distintas: Limnothrix vacuolifera. y Limnothrix sp., y se obtuvo un consorcio de Oscillatoria sp. y Lyngbya sp. Se empleó la técnica de pozuelo para determinar cualitativamente la actividad antifúngica y antimicrobiana de los extractos polares y no polares provenientes de las cianobacterias cultivadas. Para ello, en cajas de Petri se sembraron: un hongo (Penicillium) y 3 bacterias, dos gram-negativas (Klebsiella pneumoniae y Escherichia coli) y una gram positiva (Enterococcus faecalis), en las cajas ya inoculadas se agregó 1µl de los extractos en cada pozuelo y se observó la formación de un halo de inhibición alrededor del mismo. Las cepas 5 y 9 presentaron actividad antibacteriana frente a bacterias gram negativas, La cepa 9 correspondiente a la especie Limnothrix sp. inhibió el crecimiento del hongo Penicillium. En las dos especies de Limnothrix sp. se determinó la presencia de genes codificantes para policétidos y péptidos no ribosomales, por amplificación de dominios KS de los PKS y Dominio de A de los NRPS. El consorcio no dio positivo para dichos genes. Finalmente, se realizó una jornada de socialización de los resultados con estudiantes de la Institución Educativa San Juan Bosco, en la cual predominan indígenas Tikuna, Yukuna, Cocamas, Yaguas, Huitoto, Matapí y Bora, con el objetivo de dar a conocer qué son las cianobacterias e ilustrar el potencial existente de la región en referencia a estos organismos. A la jornada asistieron 307 estudiantes entre los cursos sexto, séptimo y octavo grado.

Cyanobacteria are eubacteria that perform oxygenic photosynthesis. Their existence dates back to the beginnings of life (3500 Ma ago), therefore, these organisms are highly adapted to both aquatic and terrestrial ecosystems in addition to external environments. Furthermore, one of the most remarkable characteristics of these organisms is that they develop a large number of secondary metabolites; these substances have been highly studied in last decades due to their pharmacologic properties and industry potential. Due to the antiquity of these organisms, their evolution carried the develop of different adaptation mechanisms, allowing them to survive to the different environmental conditions of various ecosystems. In this case, the analysis zone corresponds to the Amazon region. This study was done in Leticia, Amazonas, specifically in nearby wetlands along Leticia – Tarapacá Road. The collected samples were isolated in BG-11 solid nutrient medium by using Streak Plate Method and in BG-11 liquid nutritive medium by continuous replications. Two different species of cyanobacteria: Limnothrix vacuolifera. and Limnothrix sp. were isolated and then identified by using a taxonomic key (based in morphology) and by using molecular sequencing from subunit 16s of rRNA; additionally, a consortium of Oscillatoria sp. and Lyngbya sp., were also obtained. It was applied the Well diffusion method in order to determine (qualitativately) antifungal and antimicrobial activity of polar and non-polar extracts from cultured cyanobacteria. For this purpose, one fungus (Penicillium) and thee bacteria, 2 gram-positives bacteria (Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli) and one gram-negative bacterium (Enterococcus faecalis). In the previously inoculated petri dishes, it was added 1µl of the extracts of each well and the formation of an inhibition halo around it was observed. Specifically, Strains 5 and 9 presented antimicrobial activity against gram-negative bacteria; strain 9 corresponding to Limnothrix sp. inhibited the growth of Penicillium fungus. In both species of Limnothrix sp., the presence of polyketides and non-ribosomal peptides codifying genes was determined by amplification of KS domains of PKSs and A-domain of NRPS. For those genes, there was no positive result to the consortium. Finally, a day of socialization of the results was carried out with students from the ‘Institución Educativa San Juan Bosco’ School, with the purpose of making a brief introduction about cyanobacteria, and give a presentation of the existing potential in reference to those organisms in the region. Most of the students of the school are Tikuna, Yukuna, Cocamas, Yaguas, Huitoto, Matapí and Bora indigenous people. To the activity they were 307 attendant students from sixth, seventh and eighth grades