Pais: Brasil

Fecha: 20 de Julio del 2020

Se encuentran nuevos microorganismos de interés económico en los ríos amazónicos por Embrapa, Brasil

Se viajaron más de 6,000 km de ríos amazónicos para recolectar sedimentos de los cuales se extrajeron los microorganismos.

Se seleccionaron hongos y bacterias de interés agrícola capaces de combatir fitopatógenos y proporcionar nutrientes para las plantas.

Las enzimas producidas por ellos también pueden ser útiles en industrias como textiles, alimentos y papel.

Es el primer estudio a gran escala que utiliza microorganismos de sedimentos cultivables y no cultivables de la cuenca del Amazonas.

Los científicos de Embrapa, en Manaus (AM), están realizando investigaciones con microorganismos recolectados de sedimentos de los ríos amazónicos y han identificado bacterias y hongos con potencial biotecnológico. Estos pequeños seres pueden generar moléculas valiosas para uso médico y agrícola o para su aplicación en procesos industriales, según el investigador de  Embrapa Western Amazon Gilvan  Ferreira da Silva , quien coordina el trabajo. Señala que este es el primer estudio a gran escala que utiliza microorganismos cultivables y no cultivables presentes en los sedimentos de la cuenca del Amazonas. 

Según el científico, el trabajo combina diferentes herramientas en una investigación multidisciplinaria que integra microbiología, química y genómica (secuenciación de genomas completos, edición de genes y metagenómica). "El interés no es solo en la identificación de microorganismos con potencial biotecnológico", explica el investigador, y agrega que para el grupo es importante hacer la identificación química de las moléculas con bioactividad e identificar los genes y las vías de biosíntesis de estos compuestos. Con esto, será posible maximizar la producción de los compuestos de interés a través de la edición de genes.

Casi siete mil kilómetros fluviales

Al llevar a cabo la recolección de sedimentos para este trabajo de investigación, Embrapa Amazônia Ocidental se asoció con el Instituto de Pesos y Medidas de Amazonas ( Ipem / AM ), un órgano delegado del Instituto Nacional de Metrología, Calidad y Tecnología ( Inmetro ). Las expediciones de recolección se realizaron en la Unidad de Inspección e Investigación Flamenca Básica de Ipem / AM. En este bote, se realizaron viajes que cubrieron aproximadamente 6.850 km de ríos amazónicos. La colección se realizó cada 50 km, en cuatro ríos amazónicos: Madeira, Purus, Solimões y Juruá. Para recorrer esta ruta había viajes largos, algunos de más de 30 días de navegación en cada río.

Después de la recolección, el equipo del Laboratorio de Biología Molecular de Embrapa Amazônia Ocidental realizó el análisis de más de mil microorganismos obtenidos de los sedimentos de los ríos.

En el Laboratorio de Biología Molecular de  Embrapa Amazônia Ocidental  (AM), se están realizando aislamientos de microorganismos cultivables y extracciones de ADN para estudios de metataxonomía y metagenómica funcional. Se estima que solo el 5% de los microorganismos son cultivables. Para ellos, el objetivo para este año es obtener el genoma completo de más de 60 bacterias ya seleccionadas.

Silva informa que en el caso de microorganismos no cultivables (aquellos que no pueden crecer en medio de cultivo) y que son la mayoría de la microbiota, el proyecto intenta extraer el ADN de los sedimentos y, a través de diferentes plataformas de secuenciación, obtener los genomas ambientales y mediante la identificación de genes y vías metabólicas. El grupo ha ido adquiriendo experiencia en el análisis de genomas destinados a la producción de metabolitos.

Buscando moléculas con acción antiparasitaria y anticancerígena

El año pasado, se secuenciaron nueve genomas completos de hongos aislados de la Amazonía con potencial biotecnológico, de los cuales cinco son especies nuevas. Estos genomas se están analizando para identificar vías metabólicas relacionadas con la producción de moléculas de interés, principalmente de acciones antimicrobianas, antiparasitarias y anticancerígenas.

Además de contribuir al estudio de la biodiversidad amazónica y la identificación de nuevas especies de microorganismos, la investigación está permitiendo la capacitación y un mayor dominio en el uso de tecnologías de vanguardia en biología molecular y también el avance de resultados con aplicación práctica para diversos segmentos industriales.

Silva informa que los microorganismos fueron seleccionados de acuerdo con su actividad. "Los más prometedores se están identificando a través de la morfología y la filogenia molecular", agrega.

Posible aplicación agrícola y textil.

Algunos tienen actividad antimicrobiana contra fitopatógenos de interés agrícola. Como ejemplo, se seleccionaron productores de moléculas antimicrobianas con potencial de aplicación en diversas cadenas de producción agrícola, como el control de fitopatógenos para cultivos de guaranazeiro, frutales amazónicos (cupuaçu, cacao) y vegetales. El control de enfermedades en los cultivos agrícolas, por ejemplo, es capaz de mejorar la producción y los ingresos de los pequeños y grandes agricultores y también reducir el uso de pesticidas químicos con los consiguientes impactos positivos sobre el medio ambiente y la salud humana.

Se seleccionaron microorganismos que actúan en la producción de enzimas, tales como proteasa, amilasa, lipasa y celulasa, que a su vez tienen aplicación en varias industrias. Las celulasas se usan para suavizar las fibras de jeans y para la industria de la celulosa y también para su uso en bioetanol. La lipasa, además de su aplicación en el sector textil, también se utiliza en la producción de detergentes, la industria del cuero y aromatizantes alimentarios. La amilasa se usa en la industria alimentaria y la proteasa tiene varias aplicaciones, como en la producción de detergentes y biodiesel.

También se seleccionaron microorganismos que actúan en la producción de sideróforo (moléculas quelantes de iones férricos que permiten la asimilación del hierro del suelo). Estas moléculas de sideróforos forman enlaces estables con el hierro, lo que lo hace soluble y lo transporta a lugares de interés.

También se han encontrado microorganismos que actúan en la solubilización de fosfatos, es decir, permiten la disponibilidad de fósforo, que normalmente se encuentra en su forma insoluble en los suelos. Estas actividades son importantes para que los nutrientes estén disponibles para las plantas.

Silva señala que en estos estudios, se está adoptando la integración de técnicas de vanguardia, como la secuenciación a gran escala para obtener genomas completos y la edición de genes a través de CRISPR-CAS9, combinado con la identificación química de moléculas producidas por la microbiota amazónica. "Esta integración nos permite avanzar en el análisis funcional de las rutas bioquímicas relacionadas con las moléculas de interés y en la obtención de cepas de microorganismos que son superproductores de moléculas de alto valor, así como en estudios de vanguardia que integran la genómica y la química", explica.

La aplicación futura de estos resultados servirá para el desarrollo de bioproductos basados ??en la microbiota amazónica. Además, el trabajo es de importancia científica, ya que permite avances en las áreas de biología molecular, química y genómica aplicada a la microbiología.

Esfuerzo conjunto para prospectar bioactivo amazónico

Este trabajo en  Embrapa Amazônia Ocidental  (AM) tiene más de 20 estudiantes, incluidos académicos postdoctorales, doctorales, de maestría y de pregrado, que trabajan en el Laboratorio de Biología Molecular, coordinado por el investigador Gilvan Ferreira da Silva (foto a la derecha ) . La investigación se lleva a cabo en asociación con más de diez instituciones nacionales y extranjeras.

Las actividades comenzaron con el proyecto " Microoma - Microbiomas amazónicos: un enfoque de sostenibilidad y prospección de sustancias bioactivas ", que llevó a cabo una investigación dirigida a identificar moléculas y vías metabólicas relacionadas con la producción de compuestos de interés biotecnológico.

Traducido del portugués.

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