Anaerobios Obligados
Definición de Anaerobios Obligados
Los anaerobios obligados son organismos que sólo pueden vivir en ambientes que carecen de oxígeno. A diferencia de la mayoría de los organismos del mundo, estos organismos se envenenan con el oxígeno. Los anaerobios obligados suelen ser bacterias y viven en una gran variedad de lugares de forma natural. Muchos anaerobios obligados viven en el cuerpo humano, en lugares como la boca y el tracto gastrointestinal, donde los niveles de oxígeno son muy bajos. A veces, estas bacterias pueden depositarse accidentalmente donde no deben estar, causando una infección grave. Algunos anaerobios obligados son las bacterias que causan gangrena y otras infecciones. A continuación se muestra una lámina de microscopio con el género de bacterias Clostridium, responsables de la gangrena, el tétanos, el botulismo, la colitis y otras infecciones graves.
¿Por qué los anaerobios obligados se matan con el oxígeno?
A diferencia de los aerobios obligados, que requieren oxígeno para sobrevivir, los anaerobios obligados se ven envenenados por él. A diferencia de muchos organismos que prosperan en entornos oxigenados, los anaerobios obligados no tienen varias enzimas clave necesarias para desintoxicar el oxígeno en la célula. El propio oxígeno, en presencia de agua, produce varios subproductos, como el peróxido de hidrógeno (H2O2). El peróxido de hidrógeno es un ácido débil y afecta a una serie de enzimas dentro de las células anaeróbicas. En niveles altos de oxígeno, la célula se vuelve tan ácida que ya no puede funcionar.
Esto es por lo que los anaerobios obligados típicamente sólo se encuentran en áreas con poco o ningún oxígeno. A este nivel, sus enzimas metabólicas no se ven suficientemente obstaculizadas por los cambios que provoca el oxígeno. Las bacterias aerobias y los eucariotas tienen una serie de mecanismos de defensa contra el oxígeno. Entre ellos se encuentran las enzimas superóxido dismutasa, catalasa y peroxidasa, que ayudan a tratar los subproductos del oxígeno manteniéndolos como gas de oxígeno o convirtiéndolos en moléculas de agua inofensivas.
Significado evolutivo de los anaerobios obligados
La existencia de anaerobios obligados es una pista importante en la teoría de los orígenes de la vida en el planeta Tierra. Aunque nuestra atmósfera tiene ahora una cantidad significativa de oxígeno, puede que no haya sido siempre así. La presencia de anaerobios obligados en la actualidad sugiere que la atmósfera tuvo en su día mucho menos oxígeno, lo que permitió a las bacterias sobrevivir sin las enzimas que facilitan el oxígeno. La teoría sugiere que con el surgimiento de los organismos fotosintéticos, también se produjo un aumento del nivel de oxígeno en el ambiente.
Donde existen los anaerobios obligados
Hoy en día, los anaerobios obligados existen en muchos ambientes, todos los cuales tienen una cualidad definitoria de bajos niveles de oxígeno. Muchos anaerobios obligados existen en el suelo, lejos de las capas superiores que están altamente expuestas al oxígeno. Otros anaerobios obligados se encuentran en el intestino, la boca y el tracto reproductivo de los animales. En estos lugares, hay poco o ningún oxígeno porque no están expuestos a los vasos sanguíneos.
A veces, se puede causar una infección grave cuando estas bacterias acceden a las zonas internas estériles del cuerpo. Esto suele ocurrir cuando un organismo se hiere, lo que permite a las bacterias acceder a las zonas normalmente cerradas. Si la herida se cierra rápidamente y de forma estéril, las bacterias morirán en presencia de la sangre oxigenada que llega a la zona. Si la herida no tiene flujo sanguíneo y está expuesta a los anaerobios obligados, les da un lugar para reproducirse y crecer. Muchos de estos anaerobios obligados liberan toxinas que destruyen el tejido normal. Esto hace que la infección empeore y permite que las bacterias se propaguen. Muchas infecciones causadas por anaerobios obligados pueden ser mortales si no se tratan.
Encontrar anaerobios obligados
Los anaerobios obligados sólo pueden encontrarse en entornos con bajos niveles de oxígeno. En un mundo saturado de oxígeno, esto puede parecer que los anaerobios obligados pueden ser difíciles de encontrar. Pero, de hecho, es lo contrario. Los anaerobios obligados pueden encontrarse en casi todos los entornos, escondidos para no exponerse al oxígeno. Para encontrar los anaerobios obligados en cualquier muestra se puede realizar un sencillo experimento como el que se muestra a continuación.
Las cinco imágenes que se muestran arriba representan dónde se pueden encontrar diferentes tipos de bacterias en una muestra cultivada en un tubo de ensayo con tapa suelta. La tapa suelta permite que el oxígeno sature la capa superior de la solución de crecimiento en el tubo. Así, la imagen 1 representa los aerobios obligados, o los organismos que necesitan oxígeno. Los anaerobios obligados, que se ven en la imagen 2, están en el otro extremo del tubo de ensayo.
En este extremo del tubo de ensayo, la concentración de oxígeno es la más baja. Por un lado, tiene que difundirse a través de toda la columna de agua para llegar al fondo del tubo de ensayo. Sin ser perturbado o aireado de ninguna manera, el nivel de oxígeno será naturalmente el más bajo aquí. Además, los organismos del tubo que utilizan el oxígeno tenderán a congregarse hacia la parte superior. Estos organismos tenderán a agotar el oxígeno dentro del tubo de ensayo en todos los niveles. Esto ayuda a impulsar el gradiente de oxígeno hacia la parte superior del tubo. Por lo tanto, los científicos que buscan anaerobios obligados simplemente tienen que buscar en la parte más privada de oxígeno de cualquier muestra. Las otras imágenes (3-5) representan otros tipos de bacterias, como los anaerobios facultativos, que pueden sobrevivir en diversas condiciones y pueden o no necesitar o utilizar el oxígeno.
Cuestionario
1. La siguiente es una lista de bacterias y sus principales funciones metabólicas. Cuáles de ellas son anaerobias obligadas?
- Una bacteria que utiliza el oxígeno para facilitar el metabolismo de la glucosa
- Una bacteria que tolera el oxígeno, pero no lo utiliza en el metabolismo
- Una bacteria que no tolera el oxígeno, y no lo utiliza en el metabolismo
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., . . . Matsudaira, P. (2008). Molecular Cell Biology (6ª ed.). New York: W.H. Freeman and Company.
- Universidad de Comenius. (2018, 3 de octubre). Bacterias anaerobias. Recuperado de Jfmed.uniba.sk: https://www.jfmed.uniba.sk/fileadmin/jlf/Pracoviska/ustav-mikrobiologie-a-imunologie/ANAEROBIC_BACTERIA.pdf
- Widmaier, E. P., Raff, H., & Strang, K. T. (2008). Fisiología humana de Vander: The Mechanisms of Body Function (11ª ed.). Boston: McGraw-Hill Higher Education.
A. Todas las anteriores
B. 2 y 3 solamente
C. 3 solamente
2. Un científico toma una muestra del fondo de un lago cercano. Divide la muestra en tres tubos de ensayo. En el primer tubo de ensayo, añade una bomba de aire. En el segundo tubo de ensayo, sella el tapón y extrae el oxígeno. El tercer tubo lo deja sin sellar y sin alterar. ¿En qué tubos NO crecerán anaerobios obligados?
A. Los tubos 1 y 3
B. El tubo 1 solamente
C. Tubo 2 solamente
D. Tubo 3 solamente
3. Los anaerobios obligados suelen formar esporas, lo que significa que en momentos de estrés las bacterias almacenarán su ADN en un paquete seguro que puede si las condiciones ambientales. ¿Por qué es importante que los anaerobios obligados creen esporas capaces de sobrevivir a condiciones de alto oxígeno?
A. No es importante
B. Estas esporas deben sobrevivir a entornos oxigenados para colonizar zonas con poco oxígeno
C. Estas esporas pueden utilizar el oxígeno para ayudar a reproducir las bacterias