Cianobacterias

Las Cianobacterias son organismos microscópicos, son bacterias Gram-negativas que contienen clorofila, lo que les permite realizar fotosíntesis. Estas son las únicas bacterias procariontes que llevan a cabo ese tipo de fotosíntesis, por lo que también se les conoce como oxifotobacterias. También se las ha identificado como algas verde-azules y están presentes en aguas dulces, saladas, salobres y en zonas de mezcla de estuarios.

Las cianobacterias fueron designadas durante mucho tiempo como algas cianófitas (Cyanophyta, o "plantas azules") o cianofíceas, castellanizándose a menudo como algas verde-azuladas o azul verdosas. Cuando se descubrió la distinción entre célula procariota y eucariota se constató que éstas eran las únicas "algas" procariotas, y por eso el término de "Cyanobacteria" (se había llamado siempre bacterias a los procariontes conocidos). Las cianobacterias son bacterias gramnegativas, y lo son también, en algún sentido, sus descendientes que por endosimbiosis dieron lugar a los plastos.

Las cianobacterias más comunes son unicelulares y cocoides (esferoidales), a veces agregadas en una vaina mucilaginosa, o formando filamentos simples o tricomas. Los filamentos pueden aparecer agregados envueltos por mucílago, o de una manera que aparenta ramificación (ramas falsas). Existen además cianobacterias que forman filamentos con ramificación verdadera. El mucilago también tiene excreciones de sustancias poliméricas extracelulares lo que le confiere a la cianobacteria capacidad de adhesión al substrato, protección contra los rayos UV, atrapamiento de detritos y exclusión competitiva de otros microorganismos.

La presencia de cianobacterias es un fenómeno que se está dando en la actualidad en nuestro lago de Maracaibo (https://tinyurl.com/2pzuvncy). Se sabe que ellas suelen aparecer por la presencia aumentada de nitrógeno y de fósforo en cuerpos de agua como lagos, embalses, ríos, o lagunas, cuyas temperaturas son altas, en días con poco viento sin gran oleaje, y suficiente luz solar. Este proceso, es conocido como eutrofización, y es un fenómeno natural, pero puede estar acelerado por factores antropogénicos y climáticos.

La producción de clorofilas y foto pigmentos en las cianobacterias varía en dominancia y proporción y como resultado, su color celular puede variar del rojo al verde, del cian al azul, así como marrón y esencialmente negro. Tal variación puede estar influenciada por la luz disponible en cualquier microhábitat particular, por lo que las cianobacterias tienen plasticidad y adaptación cromática. Al fenómeno de su aparición se le conoce como “floración” y se produce por el crecimiento rápido de la densidad de la población de cianobacterias en el agua, alcanzando niveles que son observables a simple vista.

Las cianobacterias comparten con distintas bacterias la habilidad de tomar el nitrogeno (N2) del aire, donde es el gas más abundante, y reducirlo a amonio (NH4+). La enzima que realiza la fijación del nitrógeno es la nitrogenasa, que es inhibida por el oxígeno, con lo cual se hace incompatible con la fotosíntesis. Es por ello que en muchas cianobacterias los dos procesos se separan en el tiempo, realizándose la fotosíntesis durante las horas de luz y la fijación de nitrógeno solamente por la noche. Algunas especies han solucionado el problema mediante los heterocistes, que son unas células más grandes y con una pared engrosada con celulosa y que se encargan de la fijación del nitrógeno.

Algunas cianobacterias son mixótrofas, es decir pueden ser tanto autótrofas (obtener energía de la luz) como heterótrofas (obtener energía de materia orgánica). Se ha documentado que especies como Synechococcus pueden hacer fermentación en la noche para obtener energía. Las cianobacterias solo respiran durante la noche (o en la oscuridad) porque las instalaciones utilizadas para el transporte de electrones se usan en reversa para la fotosíntesis mientras están a la luz.

Los nutrientes de “nuestras” cianobacterias provienen de ciclos naturales, y como resultado de actividades humanas que vienen contribuyendo por la contaminación de las aguas del lago con desechos humanos en aguas no tratadas, ricas en nitrógeno y fósforo sumadas a los derrames de petróleo y al cambio climático. En esta floración cianobacterial existe una gran posibilidad de que estemos ante cianobacterias potencialmente tóxicas para los humanos y animales. Muchas especies de cianobacterias producen toxinas, las cuales son contenidas en la célula o exudadas al medio, por lo que pueden aparecer disueltas en el agua. Las cianotoxinas se clasifican según los efectos tóxicos en animales y humanos como: Hepatotoxinas, Neurotoxinas y Dermatotoxinas.

En enero del año 2017 en este blog (https://tinyurl.com/3pj87jtc) relatamos como se habían descubierto unos nuevos organismos, las arqueas de Asgard, con genes que apoyaban la idea de que los Eucariotas evolucionaron desde un grupo de seres vivos muy relacionado con las Arqueas. En 1977 se identificaron las arqueas como el grupo procariota más distante, al descubrir que los metanógenos presentan una profunda divergencia con todas las bacterias estudiadas. Ese mismo año se propondría la categoría de un superreino para este grupo con el nombre de Archaebacteria.

En 2015, científicos escandinavos estaban rastreando las profundidades del océano y descubrieron las arqueas de Loki, a las que bautizaron en honor al dios nórdico y en este blog nos referimos a ellas (http://bit.ly/2jx2WSY ), destacando que tenían, nada más que su ADN, pues resultaba imposible aislar y criar en el laboratorio estos microbios que viven a más de 3.000 metros de profundidad bajo el mar.

En 2020 regresamos con el tema de las bacterias (https://tinyurl.com/3vadtns2) con un nuevo nombre: la arquea Prometeo, mostrando que 2.000 millones de años después, las mitocondrias siguen presentes en todas las células eucariotas con idéntica función. El origen de la vida estaba, concordando con la bióloga Lynn Margulis, quien dijo que las mitocondrias y los cloroplastos ayudan a las plantas a alimentarse de luz y nacieron por simbiosis. En 1999, la bióloga española Purificación López-García, plantearía que los eucariotas aparecieron por unas alianzas sintrofícas con las bacterias de su entorno, que les aportan pequeñas cantidades de oxígeno, planteando que tal vez esa necesidad de oxígeno bacteriano fue mucho mayor hace 2.000 millones de años, cuando la Tierra comenzó a llenarse de este compuesto.

Las cianobacterias fueron las primeras en realizar una variante de la fotosíntesis que ha llegado a ser la predominante, y que ha determinado la evolución de la biosfera terrestre. Se trata de la fotosíntesis oxigénica. Esta fotosíntesis necesita un reductor (fuente de electrones), que es el agua (H2O). Al tomar el Hidrogeno(H) del agua se libera oxígeno. La explosión evolutiva y ecológica de las cianobacterias, que están presentes desde hace al menos 2.700 millones de años, dio lugar a la acumulación de oxígeno en la atmósfera, donde alcanzó concentraciones similares a las actuales hace unos 2.470 millones de años, sentando las bases para la aparición del metabolismo aerobio y la radiación de los organismos eucariontes.

Se ha señalado en la prensa que parte del lago de Maracaibo está invadido por la floración de algas nocivas correspondientes a las cianobacterias Microcystis. En el laboratorio de microbiología agrícola de la Facultad de Agronomía de la Universidad del Zulia se identificó el microorganismo y se explicó que la cianobacteria es capaz de producir microcistinas un grupo de heptapéptidos cíclicos tóxicos de bajo peso molecular cuyo consumo es nocivo para el ser humano y los animales provocando náuseas, vómitos, diarrea y dolores de cabeza como efectos a corto plazo en las personas expuestas a la bacteria.

Es por demás evidente que en el lago hay un exceso de nutrientes de aguas residuales, materia orgánica, que llega sin pasar por ninguna planta de tratamiento. Existe la sospecha de que la expansión sin control de las camaroneras y cangrejeras en el lago, cuyos residuos y desechos lanzan al agua, también ayudan a la proliferación de las cianobacterias.

Maracaibo, jueves 20 de julio del año 2023