Bacillus subtilis Primera Parte: Contexto del ser vivo Es una bacteria Gram positiva, aeróbica, que se encuentra comúnmente en el suelo. Pertenece al reino: Bacteria, clase: Bacilli, género: Bacillus, especie subtilis. Entre las características destacadas de este microorganismo está su capacidad para controlar ciertas enfermedades en cultivos vegetales. Para esto se ha descubierto que produce ciertos compuestos de bajo peso molecular con mucha afinidad por el hierro, evitando la germinación de las esporas de hongos patógenos. Además, produce antibióticos muy efectivos contra los hongos y, cuando se instala en las raíces y hojas, induce a la planta a producir fitoalexinas que confieren resistencia al ataque de hongos y nematodos patógenos. Esta es una característica que tiene muchas ventajas en comparación con los fungicidas químicos, ya que no es toxico para humanos, animales y plantas y no constituye un contaminante ambiental. Una segunda característica es que puede ser usada para el control de enfermedades de los animales, como la salmonelosis, la cual constituye enfermedades zoonóticas (que pueden ser transmitidas al humano) de interés en salud pública. Esta característica está relacionada a su capacidad para desplazar y competir por el sustrato que las bacterias patógenas necesitan para crecer y secretando sustancias con características antibióticas. Además, modifica el pH intestinal, impidiendo el desarrollo de las salmonelas. Otra característica dice relación con la producción de ciertas enzimas que pueden ser usadas como aditivos en detergentes mejorando sus capacidades de limpieza. Esta enzima se ha investigado un lipopeptido con características surfactantes, es decir, que reduce la tensión superficial del agua, lo que es una cualidad deseable en los detergentes.

Segunda parte: principios de funcionamiento de las características 1. Actividad antifúngica en cultivos vegetales: De las moléculas producidas por el Bacillus subtilis que han demostrado tener un efecto antifúngico se pueden mencionar: la Bacilisina, que es un dipéptido que inhibe el crecimiento de levadura, también la fengimicina, que es un lipopolipéptido que ha demostrado tener actividad contra los hongos filamentosos (Loeffler et all, 1986) y la proteína llamada Bacisubina, la cual exhibió una actividad inhibidora del crecimiento de Magnaporthe grisease,Sclerotinia sclerotiorum, Rhizoctonia solani, Alternaria oleracea, A. brassicae y Botrytis cinerea (Yongfeng and cols., 2007) La utilidad práctica de estos compuestos tiene relación con el control de este tipo de microorganismos que afectan tanto a cultivos como a frutos. 2. Control de enfermedades bacterianas en animales: La salmonelosis en las especies animales usadas para alimentación humana, tiene el carácter de una enfermedad zoonótica, es decir, puede transmitirse desde los animales a las personas. De aquí la importancia de investigar metodologías de control de estas patologías en los animales. De las especies de consumo más frecuentes se pueden citar las aves, cerdos, bovinos y ovinos, todos los cuales son afectados por especies de salmonelas que pueden ser contaminantes de las carnes y enfermar gravemente a los humanos. En las aves de engorda, se ha demostrado que el Bacillus subtilis (Bs) posee actividad probiótica, es decir, en las aves alimentadas con esta bacteria e inoculadas posteriormente con salmonela, la multiplicación de esta bacteria se ve reducida, pues el (Bs) estimula la proliferación de linfocitos CD 4 y CD 8 en el intestino de las aves (Camargo et all, 2012). También se ha demostrado la actividad probiótica contra especies de salmonelas como: Salmonella enteritidis, Salmonella typhimurium, Salmonella minnesota y otras bacterias patógenas como: Escherichia coli, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes y Vibrio cholerae (Mongkol and Narin, 2012). En otras investicaciones se ha demostrado que el (Bs) produce más de una docena de

sustancias con actividad antibiótica, dentro de las cuales hay péptidos sintetizados en los

ribosomas y otros compuestos extrarribosomales, como aminoazúcares y fosfolípidos

(Stein, 2005).

3. Producción de enzimas con actividad surfactante: Los surfactantes o tensoactivos son sustancias que se caracterizan por influir a través de la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos fases, por ejemplo, dos líquidos insolubles. Los surfactantes tienen diversos usos, ya sea en productos de limpieza como en procesos industriales o de laboratorios. Se ha descrito que el (Bs) produce sustancias que tienen actividad surfactante, al respecto se puede mencionar la investigación realizada por Angelini y cols. En la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en 2009, en el cual describe al lipopéptido: “surfactina”, que tiene el efecto de bajar la tensión superficial del medio que rodea a las colonias bacterianas, permitiendo una rápida diseminación en el medio de cultivo. Los medios de cultivo utilizados para la obtención de surfactina son por ejemplo: Glucosa, 40; NH4HCO3, 13.5; K2HPO4, 10.5; NaH2PO4, 1.5; MgSO4·7H2O, 0.5; MnSO4·4H2O, 0.05; con un Ph inicial de 8.0 y temperatura de 30°C (Hee-Sik and cols. 1997)

Tercera parte: Aplicación de las características como beneficio para el ser humano

1. Control biológico de hongos y bacterias en cultivos: Las ventajas del control biológico sobre los productos químicos es que son más limpios ecológicamente, no dejan residuos, son biodegradables y no generan resistencia, como los antibióticos.

En relación a plagas bacterianas se ha descrito que controlan efectivamente enfemedades en distintos cultivos, como:

Tomate: Mancha bacteriana (Xanthomonas campestris), peca bacteriana (Pseudomonas syringae), tizón tardío (Phytophtora infestans) y cancro bacterial (Clavibacter michiganensis)

En las papas almacenadas: Pudrición acuosa (Erwinia carotovora) Carozos: cáncer bacterial (Pseudomonas syringae)

2. Control de enfermedades entéricas de especies animales productivas que tienen

carácter de zoonosis y tienen importancia desde el punto de vista de la salud pública:

Control de la Salmonelosis en especies de aves y cerdos cuya carne es de consumo humano: Salmonella enteritidis, Salmonella typhimurium, Salmonella Minnesota.

Control de otras enfermedades intestinales de especies animales de consumo humano: Escherichia coli, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes y Vibrio cholerae.

3. Producción de surfactantes de uso industrial: Se ha descrito que el Bacillus subtilis produce sustancias que tienen actividad surfactante, como el lipopéptido: “surfactina”. Entre las ventajas de estas sustancias es su carácter biodegradable y no producir residuos químicos con las previsibles consecuencias negativas en el medioambiente, como el exceso de fosfatos que se acumulan en los ambientes acuáticos, produciendo un excesivo crecimiento de algas y alta demanda de oxígeno, afectando a las especies animales que allí habitan, proceso conocido como eutroficación.

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