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Ecología Microbiana

If I could do it all over again, and relieve my vision in the twenty-

first century, I would be a microbial ecologist.......

Edward O. Wilson

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Ecología: la ciencia que explora las interrelaciones entre los organismos y su medio ambiente biótico y abiótico

Ecología Microbiana: la ciencia que específicamente examina las relaciones entre los microorganismos y su medio

ambiente biótico y abiótico

oikos=casa

logos= estudio (Haeckel, 1886)

Ecología: la ciencia que explora las interrelaciones entre los organismos y su medio ambiente biótico y abiótico

Representa una nueva visión holística que reconoce la importancia de todos los organismos vivos en el mantenimiento

del balance ecológico

Ecología Microbiana: la ciencia que específicamente

examina las relaciones entre los microorganismos y su medio ambiente biótico y abiótico

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comunidad

población

Organismo (ESPECIES)

ecosistema

órganos

sistemas

células

moléculas

átomos

biósfera

Niveles de organización Ciencias de estudio

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El rápido desarrollo tecnológico que se inicio con la revolución industrial trajo aparejado

� Avances en las ciencias médicas, reducción de la tasa de mortalidad EExxpplloossiióónn ddeemmooggrrááffiiccaa

� Producción industrial, extracción de recursos y la agricultura intensiva RRááppiiddaa ddiissmmiinnuucciióónn

ddee llooss rreeccuurrssooss nnoo rreennoovvaabblleess

� Producción de materiales sintéticos

DDeetteerriioorroo ddeell mmeeddiioo aammbbiieennttee

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Las proyecciones de científicos y economistas sobre crecimiento de población, consumo

contaminación.

El impacto social de la publicación del libro “Silent Spring” de Rachel Carson

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Es considerado el padre de la microbiología del suelo

La Ecología Microbiana en el Siglo XX

� Sergei Winogradsky (finales del siglo XIX). � Aisla las bacterias nitrificantes.

� Desarrolla un sistema para crecimiento de las bacterias microaerófilas y fotosintéticas del suelo (Columna de Winogradsky).

� Describe la oxidación microbiana de el sulfídrico y del ferroso, se describe la vida quimiolitrótofa.

� Describe la fijación del nitrógeno y la simbiosis con plantas.

� Clasifica a los microorganismos del suelo: autóctonos y zimogenos

Es considerado el padre de la microbiología del suelo

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� Martinus Beijerinck (principios del siglo XX)

“La forma en que yo enfoco la microbiología….puede exponerse brevemente como el estudio de la

ecología microbiana, es decir la relación entre las condiciones ambientales y las formas especiales de

vida que les corresponde”

� Aisla agentes simbióticos y la simbiosis con plantas. � Ciclo del nitrógeno y del azufre.

� Reconoce la ubicuidad de los microorganismos y la influencia selectiva de las condiciones ambientales

desarrolla técnicas de enriquecimiento.

� Funda una escuela dedicada al estudio de la diversidad y la fisiología bacteriana.

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� Kluyver A., van Niel C. y Stanier R: mayor compresión del papel de los microorganismos en los procesos de reciclado. Fisiología Microbiana.

� 1970: Comité de Microbiología Ambiental: reconoce formalmente la disciplina ecología microbiana.

� 1977 I International Symposium on Microbial Ecology

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Flujo de

energía

Productores primarios

Consumidores

Descomponedores

Flujo de Materia y Energía

PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN EL FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS

RRReeeccciiiccclllaaadddooo dddeee

nnnuuutttrrriiieeennnttteeesss

Productores primarios

Consumidores

Algas eucarióticas Cianobacterias Anoxifotobacterias

Bacterias quimiolitotrofas

Protozoos, Algas mixotrofas Bacterias (loop microbiano)

Descomponedores Hongos, Bacterias

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Todos los seres vivos de la Tierra dependen de la vida procariota

� Miembros esenciales de la biosfera, hacen posible el funcionamiento de los ciclos biogeoquímicos.

� Están presentes en todos los lugares en los que pueda existir vida.

� -Tamaño pequeño: gran capacidad de dispersión.

�- Variabilidad y flexibilidad metabólica: tolerar y adaptarse a las condiciones ambientales.

�- Plasticidad genética (transferencia horizontal de genes): recombinar y recolectar las características positivas.

�

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Los microorganismos juegan un importante rol en la resolución de problemas ambientales y económicos

Si bien existen interacciones desfavorables entre la actividad humana y los microorganismos: enfermedad, degradación, etc.

Los microorganismos juegan un importante rol en la resolución de problemas ambientales y económicos

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Además....

EEssttee uunniivveerrssoo ddee vviiddaa ““iinnvviissiibbllee”” rreepprreesseennttaa uunn vvaassttoo tteerrrreennoo ttooddaavvííaa

iinneexxpplloorraaddoo ddee ccoonnoocciimmiieennttoo yy ddiivveerrssiiddaadd bbiioollóóggiiccaa..

No sabríamos de la vida en condiciones

extremas

La fotosíntesis sería aerobia y

oxigénica

Los seres vivos más longevos no superarían los 1000 años

Sin el conocimiento de los microorganismos la biología sería muchos más limitada

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Los microorganismos constituyen el principal componente de la biodiversidad

pero....

Se requieren herramientas apropiadas para cuantificar y evaluar:

� La diversidad (microorganismos presentes)

� La distribución (heterogeneidad espacial y temporal de las comunidades en su ambiente).

� La actividad (funciones de los microorganismos) 11

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Estos estudios estuvieron limitados durante años a la microbiota que puede ser

cultivada en el laboratorio:

� Condiciones ambientales artificiales que solo permite el desarrollo de unos pocos microorganismos.

� Los resultados dependen de la habilidad,

persistencia y ssuueerrttee?? del investigador.

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• G J Olsen, D J Lane, S J Giovannoni, N R Pace, D A Stahl.1986. Microbial Ecology and Evolution: A Ribosomal RNA Approach. Annu. Rev. of Microbiol.,

• N R Pace, D A Stahl, D J Lane, G J Olsen.1986.The Analysis of Natural Microbial by ribosomal sequences.En Advances in Ecology. Vol. 9. K.C. (Ed.). Plenum Press, pp.

Metodología que liberó a la

microbiología de la “esclavitud” del cultivo en placa

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Ecología

Microbiana

Colonización de otros planetas

Ecología de ecosistemas (suelo, lago, rumen, etc.)

Interacciones microbianas y Evolución

Aplicada

Bioquímica y Fisiología

Microbiología Suelo, agua, etc.

Genética y Biología Molecular

Tratamiento de agua

Trat de residuos sólidos

Biorremediación

Control de enfermedades

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Desafío del siglo XXI

Convertir estas “piezas inanimadas de información”

(genes) en conocimiento de la actividad celular

Integración de los estudios tradicionales de fisiología, genética

y ecología con las modernas genómica y proteómica