Microbiología Ambiental sobre el estudio de
microorganismos microorganismos en una “COLUMNA DE WINOGRADSKY” Crisht Martinez Gonzales.a*, Micol Aimituma Franco.a*,1 Vivian Lozano.a*, Karen Aire Lopez. a*, Jasmin Puente.a* a
EP. Ingeniería Ambiental, Facultad de Ingeniería y Arquitectura, Universidad Peruana Unión
Resumen
El objetivo del siguiente estudio tiene como objetivo diferenciar y reconocer los grupos microbianos presentes en el microambiente para comparar la columna en diferentes de sus tiempos para luego relacionar la diversidad microbiana presente en el mismo. La metodología que usamos para realizar este trabajo fue dividir el estudio por medio de una progresión calendarizada. Para este estudio también se usó: Rotulador, Microscopio, Porta objetos, cubre objetos. La columna de Winogradsky es la representación “in vitro” de un ecosistema. un ecosistema. En ella se establecen sistemas altamente específicos en donde los microorganismos crecen de acuerdo con sus necesidades vitales. En estos est os se encontraron; la euglena, Paramecio, volvox y flagelados estos son microorganismos que dependiendo de cuál sea, pueden vivir en una zona aerobia, micro aerobio y anaerobio. Por otro lado también se pudo contemplar los cambios físicos y químicos que tuvo lugar a lo largo de la progresión calendarizada, donde se ve que nos encontramos frente a un gradiente de oxigeno que implica gradiente de un potencial oxido reducción y así también gradiente de la energía solar dentro de la columna. Por lo cual deducimos que el uso de la energía solar disminuye a medida que bajamos en la columna, presentándose en actividad fotótrofos en la superficie y una actividad quimiotrofos en la ba se. Palabras Clave: columna de winogradsky; Microbiologia; cambio físico; cambio químico; anaerobia; aerobia. Abstract
The objective of the following study aims to differentiate and recognize the microbial groups present in the microenvironment to compare the column in different of its times and then to relate the microbial diversity present in the same. The methodology we used to carry out this work was to divide the study by means of a timed progression. For this st udy we also used: Pen, Microscope, Object holder, covers objects. The Winogradsky column is the "in vitro" representation of an ecosystem. It establishes highly specific systems where microorganisms grow according to their vital needs. In these the y were found; the euglena, Paramecium, volvox and flagellate these are microorganisms that depending on what, they can live in an aerobic zone, micro aerobic and anaerobic. On the other hand it was also possible to contemplate the physical and chemical changes that took place along the timed progression, where where it is seen that we are faced with an oxygen gradient that implies a gradient of a potential oxidation reduction and thus also energy gradient Solar within the column. So we deduce that the use of solar
energy decreases as we go down in the column, with phottrophs on the surface and a chemotrophic activity at the base.
Keywords: Winogradsky column; Microbiology; physical change; Chemical change; anaerobic; Aerobic.
1. Introducción:
La columna de Winogradsky es un dispositivo sencillo que permite el cultivo de una gran diversidad de microorganismos. (García Fernández, 2013-2014).
Además de ello es útil para estudiar y demostrar las relaciones entre diferentes tipos de microorganismos en distintas comunidades, y constituye una forma de observar cómo los microorganismos ocupan “microespacios” específicos, tomando en cuenta sus tolerancias medioambientales y sus necesidades vitales, como los requerimientos de energía y carbono, así como la interdependencia, de forma tal que la actividad metabólica de un microorganismo posibilita el crecimiento de otros y viceversa.
La columna de Winogradsky provee de una extremadamente sencilla pero efectiva vía para simular ambientes sedimentarios naturales en el laboratorio y provee la presión selectiva necesaria para enriquecer un microorganismo específico a partir de una microflora inicial diversa. (Zuñiga, 2004).
La columna aquí descrita se enfoca sobre todo al ciclo del azufre, pero se podría desarrollar igualmente la reproducción de otros ciclos biogeoquímicos equivalentes para nitrógeno, carbono y otros elementos. (Pérez, 2008)
Las columnas de Winogradsky se preparan mayormente con muestras de suelo colectadas en ambientes húmedos, las cuales son enriquecidas con compuestos orgánicos e inorgánicos y finalmente son expuestas a una fuente de luz natural. En ellas se observa que después de 3 ó 4 semanas de incubación aumenta la cantidad de los distintos tipos de microorganismos, mismos 2
que de acuerdo con sus características fisiológicas se establecen en las diferentes zonas a lo largo de la columna, lo que se conoce como sucesión. De esta forma, el resultado es una columna estratificada, tanto en el suelo como en el agua, donde cada estrato se relaciona con un proceso químico-biológico. Una vez que se prepare la columna y se exponga a la luz solar, se desarrollará una sucesión de comunidades bacterianas interrelacionadas metabólicamente, de un modo similar a lo que ocurre en la naturaleza, que se podrán observar fácilmente por su distinta coloración. (Pérez, 2008)
En el presente trabajo se quiere llegara experimentar y obtener resultados para poder así observar el contraste con otras columnas, además de ello aplicamos toda la teoría avanzada en clase, y reconocer e interpretar los diferentes estratos de la Columna de Winogradsky, y sus interrelaciones.
2. Materiales y Métodos
La metodología consiste en el estudio del cambio progresivo que se produce dentro de nuestra columna de winogradsky. Por lo tanto los cambios producidos se tomaran en cuenta bajo una progresión calendarizada que será divido en 8 semanas, para la obtención de resultados claros y favorables con respecto a los ciclos y procesos encontrados.
2.1.
Materiales
Una botella linpia de 1 L. Carbonato de calcio 300 gramos. Sulfato de calcio 150 gramos. Agua. Tierra de jardín o chacra. Guano de oveja. Celulosa 1 gramo (papel higiénico). Porta objetos. Papel aluminio. Varilla. Bolsa negra.
Cinta maskin tape.
Papel aluminio.
3
Rotulador.
Microscopio
Estos materiales fueron indispensables para el avance y recopilación de datos del proceso de cambio en la columna de winogradsky.
2.2.
Procedimiento
Paso 1: Seleccionar la tierra, retirar todo lo que no pertenece (piedras pequeñas, astillas, basura, etc.)
Paso 2: Pesar 300 gramos de carbonato de calcio y 150 gramos de sulfato de calcio.
Paso 3: Cortar en trozos pequeños las hojas de papel Higiénico que viene a ser la celulosa.
Paso 4: Tomar la botella y agregarle tierra de jardín hasta que la botella se llene hasta su cuarta parte.
Paso 5: Agregar los reactivos (Na2SO4, CaCO3) sobre el procedimiento anterior.
Paso 6: Agregar papel filtro o papel higiénico cortado en trozos (fuente de celulosa).
Paso 7: Adicionar la otra porción de tierra + (Guano).
Paso 8: Añadir una porción de agua, solo lo suficiente como para que supere por 1 cm la mezcla anterior.
Paso 9: Mezclar previamente el todo lodo con el carbonato de calcio, el sulfato de calcio y los otros ingredientes moviéndola con la varilla hasta que quede una mezcla homogénea.
Paso 8: Una vez lista nuestra muestra se cubre con el papel aluminio, se envuelve con la bolsa negra toda la probeta y con la cinta de embalaje se sella completamente. 4
Paso 9: Después de estar sellada se le deja 1 mes sin rayos del sol y sin oxígeno pero tiene que estar en un ambiente temperado.
Pasó 10: Luego de haber pasado 1 mes se le quita el sellado y se le saca a los rayos de sol.
2.3.
Análisis de datos
2.3.1.
Primera Semana:
El agua comienza a tornarse un color amarillento además de que se observa la aparición de pequeñas burbujas. (Fig.1)
F İG . 1. E N E STA İMA GEN SE OB SE RV A L OS CAM BİO S Q UE SUF RİO NUE STR A COLUMNA EN SU PRİMER A S E M AN A
2.3.2.
Segunda Semana y tercera semana:
5
El agua se torna de un color más translucido y se tornan unas bandas oscuras (Fig. 2).
FİG . 2.- OBSERVACİÓN DE LA APARİCİON DE NUEVOS VARİEDADES DE COLOR Y FORMAS .
2.3.3.
Cuarta semana:
Se divide en dos capas una negra y la otra gris, el gua se torna un café muy oscuro, bandas oscuras, cúmulos negros (Fig. 3).
FİG . 3.- E N E STA İMA GEN SE PUE DE VER LA FOR MAC İON D E D O S CAPAS AL SER VİSTAS EN SU CUARTA SEMANA .
2.3.4.
Quinta semana:
6
Formación de cúmulos, agua mucho más turbia y ya no existe rastro de papel en la mezcla (Fig. 4).
A PE L Y OT R OS FİG . 4.- E STA İMA GEN MUE STR A L A D ESA PAR ECİ ON DEL P CAMBİOS DURANTE LA QUİNTA SEMANA.
2.3.5.
Sexta semana:
La fase liquida se reduce considerablemente, aparece un posible desulfovibrio y aumenta en gran cantidad la presencia de burbujas.
F İG . 5.- E N L A S E X T A S E M A N A S E OBSERVA DE DESAPARİCİON DEL AGUA APA RİC İO N E İNC RE MEN T O D E B U R B U J A S .
7
2.3.6.
Séptima semana:
Se observó que ambas capas se combinaron de una forma heterogénea, además de aumentar la presencia de desulfovibrio, tomando así un aspecto muy disparejo.
FİG . 6.- S E M U E S T R A E L P U N TO C U A N D O A M B A S C A P A S S E COMBİNAN ..
2.3.7.
Octava semana:
A este punto la mezcla obtiene un aspecto de uniformidad con respecto a la distribución de tierra entre el guano y se da la aparición de una buena cantidad de biofilm..
2.3.8.
¿Qué microorganismo encontramos en la columna winogradsky?
Al desmontar nuestra columna sacamos 2 porta objetos para así sacar algunas muestras y poderlas observar con la ayuda de un microscopio.
Los microrganismos encontrados fueron:
2.3.8.1.
La Euglena:
8
Las euglenas son protozoos (Phylum Euglenozoa, Orden Euglenales) caracterizados por presentar una cubierta celular o película, algunas especies presentan en sus cloroplastos pirenoides atravesados por varios tilacoides, manchas oculares y en general se mueven mediante flagelos; también presentan movimiento euglenoide conocido como metabolia, que involucra cambios de forma. La película está integrada por la membrana plasmática y por bandas proteicas flexibles dispuestas en forma helicoidal conocidas como mionemas (Vismaraet al. 2000).(Sittenfeld, Vargas, Mora, & Serrano, 2004) (Fig. 7).
F İG . 7.- E N E STA İMA GEN SE OB SE RVA CİO N D E LA EU GLE ME DİA NT E U N MİC RO SCO PİO .
2.3.8.2.
Paramecio:
9
Organismo microscópico unicelular de forma ovalada, con cilios que le permiten desplaz arse y capturar las bacterias de que se alimenta; habita en aguas dulces estancadas (Fig. 8).
FİG . 8.- V İST A M İCR OS COP İCA DE L PAR AME CİO .
2.3.8.3.
Volvox:
Alga de agua dulce que vive formando colonias en las que los individuos están unidos entre sí por comunicaciones protoplasmáticas que forman una intrincada red (Fig. 9).
FİG . 9.- V İST A M İCR OS COP İCA DE L A L G A “ V OLVOX ” .
2.3.8.4.
F lagelado: 10
(Protozoo) Que pertenece al subfílum de los flagelados. Su principal característica es la presencia de uno o más flagelos.
F İG . 10.- V İST A MİC ROS CO PİC A D E L PR OTOZOO “F L A G E L A D O”.
2.4.
Zonas de la columna de winogradsky
Esta se divide en tres zonas las cuales son: Aerobia, Microaerobia y Anaerobia.
La zona cercana a la superficie o zona aeróbica dispone de una alta concentración de este gas. Inmediatamente debajo, se localiza la zona de microaerofilia, con una concentración parcial de O2. Por último, la zona anaeróbica o anóxica, constituye el lecho de lodo (Pérez lopez, 2008).
2.5.
Las bacterias encontradas en la columna winogradsky
Se logró encontrar cianobacterias que se la localizo en la parte superior, seguida de una zona de posibles sulfatos reductoras, amaebobacter o desufovibrio y por último en la zona más baja desulfotomaculum o desulfomonas.
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F İG . 11.- E STA İMA GEN MUE STR A TO DOS LOS TİP OS DE BA CTE RİA S E N C O N T R A D A S E N L A U L TİMA SEMANA DE OBSERBACİON .
3. CONCLUSIONES:
•
Los distintos resultados que se encontraron en la columna de winogradsky nos dan a
conocer la diversidad microbiana presente en el micro ecosistema o microambiente creado, en las condiciones específicas para que los micros bacterias puedan desarrollarse en los diferentes ambientes (aerobio. anaerobio y microaerofilo).
•
El ambiente proporcionado por la columna, ayuda a los microorganismos a establecerse
en regiones diferenciadas según su metabolismo, y constituye un modelo de ecosistema, similar a los tapetes microbianos que se hallan en aguas dulces o saladas, donde proliferan microorganismos del medio acuático y delos sedimentos.
•
Para poder generar los productos de fermentación necesarios para las sulfo reductoras en
la columna, El único requerimiento es la fuente de carbono orgánico.
•
Hemos diferenciado los grupos microbianos presentes en un microambiente también
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pudimos comparar los microorganismos que crecen a lo largo de la columna en diferentes tiempos, relacionando la diversidad microbiana presente en un microambiente con algunas de sus características fisiológicas.
•
Esta columna se mantiene en la oscuridad con el fin de poder determinar si en ésta podrán
proliferar microorganismos en la misma cantidad o menor cantidad que en la columna expuesta a la luz solar. Por otro lado, la columna en mención se mantiene tapada para evitar la evaporación.
•
En la zona más alta se pueden ver flagelados, volvox, paramesios y cianobacterias; la
presión controla la cantidad de oxigeno disponible por los microorganismos.
•
La columna Winogradsky es un sistema complejo, y una excelente manera de mostrar a
los estudiantes que no todas las bacterias son patógenos y tienen un papel importante en el ciclo geoquímico de la biosfera; también puede abarcar el nivel de investigación con proyectos que pueden ocupar la imaginación y los estudios de los estudiantes durante meses.
4. Referencias García Fernández, R. (2013-2014). Biotecnologia y Energia Sostenible. 36. Pérez, J. P. (2008). LA COLUMNA DE WINOGRADSKY. UN EJEMPLO DEMICROBIOLOGÍA BÁSICA EN UN LABORATORIO DE EDUCACIÓN. Zuñiga, F. B. (2004). Tecnicas de Muestreo para manejadores. En F. B. Zuñiga. Pérez lopez, J. P. (2008). LA COLUMNA DE WINOGRADSKY. UN EJEMPLO DE MICROBIOLOGÍA BÁSICA EN UN LABORATORIO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA, 373. Sittenfeld, A., Vargas, M., Mora, M., & Serrano, A. (2004). Una nueva especie de Euglena ( Euglenozoa :
Euglenales ) aislada de ambientes extremófilos en las Pailas de Barro del Volcán Rincón de la Vieja , Costa Rica, 52(1), 27 –30.
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