Definición
El Bacillus subtilis, bacilo del heno o bacilo de la hierba fue una de las primeras bacterias Gram positivas que se estudiaron. Se trata de un microorganismo aerobio, formador de esporas en forma de bastón, que puede propagarse en ambientes de frío extremo, calor e incluso desinfectados. Se transfiere al tracto gastrointestinal de los animales y los seres humanos a través del suelo. Existen más de 200 especies de Bacillus; la mayoría no causan enfermedades. Las formas no patógenas se utilizan a menudo en el sector de la biotecnología, incluido el Bacillus subtilis.
Morfología del Bacillus subtilis
La morfología del Bacillus subtilis describe las bacterias Gram positivas con forma de bastón que aparecen en las técnicas de tinción de Gram positivas y negativas. Una varilla bacteriana es un cilindro simétrico con extremos redondeados. Una diferencia significativa de presión a través de la membrana citoplasmática empuja la pared celular hacia una forma específica.
La bacteria Bacillus subtilis tiene paredes celulares rígidas compuestas por un grueso peptidoglicano (molécula de azúcar y aminoácidos) llamado mureína. Esta rigidez ayuda a mantener la forma de varilla de la célula y puede soportar una alta presión intracelular. La imagen de abajo muestra cómo las bacterias Gram positivas tienen una capa de peptidoglicano mucho más gruesa (en púrpura).
B. subtilis contiene sólo una molécula de ADN de doble cadena contenida en un cromosoma circular. Un cromosoma circular es típico de las bacterias, las mitocondrias y los cloroplastos de las plantas. Las proteínas formadoras de filamentos, descubiertas recientemente, recorren el eje más largo de las células con forma de varilla y empujan el ADN original y el replicado hacia cada extremo durante la división celular. La forma de varilla también ayuda a las bacterias a deslizarse o moverse por entornos acuosos y proporciona formas regulares de bloques de construcción que facilitan la formación de biopelículas.
Los grupos de bacterias pueden clasificarse según disposiciones específicas. Una disposición es un término microbiológico que se refiere a las comunidades de bacterias específicas de cada especie. Una disposición puede ser de dos bacterias (diplo), de cadenas (strepto) o de empalizadas (agrupaciones de lado a lado), por ejemplo. B. subtilis suele tener una disposición singular.
La tinción de Gram, llamada así por su creador Hans Christian Gram, es un método de identificación morfológica. En las cepas de bacterias Gram positivas, el peptidoglicano de la pared celular se vuelve azul violáceo cuando se tiñe con violeta de cristal. Esta reacción también se produce en las bacterias Gram negativas; sin embargo, los niveles significativamente más bajos de peptidoglicano hacen que las muestras celulares no permanezcan de color púrpura cuando se añade una contratinción rosa (safranina).
Los bacilos Gram positivos son especies con forma de bastón que producen esporas y que pueden sobrevivir en entornos extremadamente duros durante largos periodos. Esto se debe a que, cuando están sometidas a estrés, estas bacterias (incluida B. subtilis ) se transforman en esporas y se vuelven inactivas. Una colonia de Bacillus subtilis sobrevivió en el exterior de un satélite de la NASA durante seis años.
La morfología de la colonia de B. subtilis se refiere a cómo aparece en grandes cantidades. Como grupo, esta bacteria se observa como ramas dentadas de pelusa blanca opaca o amarilla pálida.
Usos del Bacillus Subtilis
Los usos del B. subtilis abarcan la investigación y la inclusión parcialmente probada en suplementos dietéticos. Los laboratorios utilizan B. subtilis cuando estudian y encuentran nuevos tratamientos para las infecciones. La bacteria también se utiliza en las industrias de la salud y la restauración, especialmente cuando se comprueba el grado de limpieza de determinadas superficies de trabajo y materiales. También se puede ver el Bacillus subtilis en la etiqueta de muchos probióticos.
Sin embargo, el más interesante de los usos potenciales de esta bacteria es como alternativa a los medicamentos antimicrobianos. Con el aumento de la resistencia a los antibióticos, las nuevas terapias para las infecciones bacterianas están recibiendo mucha atención. La capacidad de B. subtilis para producir bacteriocinas -péptidos que poseen actividad antimicrobiana- la convierten en un tratamiento potencial contra la infección bacteriana.
Las bacteriocinas pueden soportar amplias fluctuaciones de temperatura y ralentizar el crecimiento o incluso destruir colonias de otros tipos de bacterias. Este texto nos dice que hasta el 5% del genoma de B. subtilis está dedicado a la producción de compuestos antimicrobianos (AMC). Esto da a los investigadores mucho material con el que trabajar en la carrera por producir un bacteriocida al que las bacterias patógenas no se vuelvan resistentes.
Las bacteriocinas de B. subtilis incluyen el antibiótico péptido que contiene lantonina (péptido lantibiótico) llamado subtilina y un antibiótico llamado subtilosina. La subtilosina tiene una actividad antimicrobiana demostrada contra bacterias Gram negativas y Gram positivas, así como contra microorganismos anaerobios y aerobios. Es especialmente eficaz contra Enterococcus faecalis, Enterobacter aerogenes, Streptococcus pyogenes y Shigella sonnei. La subtilina suele ser más eficaz contra las bacterias Gram negativas y los hongos. Ambas requieren la presencia de un cofactor de zinc para ser eficaces.
Las bacteriocinas de Bacillus subtilis pueden afectar a una gama mucho más amplia de bacterias potencialmente patógenas que las bacteriocinas de otras bacterias más utilizadas, como Lactobacillus. Los científicos han utilizado con éxito las bacteriocinas del Bacillus subtilis para tratar las úlceras del pie diabético. Aunque la investigación actual sobre los fármacos bacteriocinas intravenosas, intranasales, intraperitoneales y subcutáneas aún está en fase de prueba, estos agentes antibacterianos intracelulares ya han llegado a las estanterías de los supermercados en forma de bebidas o píldoras probióticas que contienen B. subtilis.
Los suplementos dietéticos de tipo probiótico son baratos de fabricar y no requieren refrigeración cuando se envasan en forma de esporas. Una vez en el intestino, estas esporas se activan y colonizan. Como las biopelículas de Bacillus subtilis en los intestinos de las lombrices parecen alargar la vida de éstas, muchos usuarios humanos esperan el mismo efecto.
Otro uso de B. subtilis es el tratamiento de aguas residuales. Las aguas residuales deben tener su pH normalizado, tener menores concentraciones de demanda química de oxígeno (DQO) y de sólidos suspendidos totales (SST), y estar libres de exceso de cloruro. En el laboratorio, las enzimas naturales de B. subtilis fueron capaces de normalizar el pH, reducir la DQO en más de un 87%, disminuir los SST en más de un 90% y eliminar casi el 50% del cloruro. Estos resultados han contribuido a las nuevas técnicas de biodegradación para el tratamiento de aguas residuales, ayudando a desarrollar un proceso conocido como bioaumentación.
Bacillus subtilis también puede degradar el polietileno (polímeros plásticos). B. subtilis y algunos otros tipos de bacterias son capaces de utilizar el polietileno como su única fuente de carbono (energía). A medida que estas bacterias extraen carbono y producen calor, los polímeros de plástico se degradan lentamente.
Sin el apoyo de productos químicos sintéticos, B. subtilis no es la cepa más rápida – reduce el peso seco del plástico en alrededor de un 1,75% en un plazo de 30 días. Sin embargo, cuando se empareja con otra bacteria llamada Pseudomonas aeruginosa ambos tipos de bacterias tienen un rendimiento más eficiente.
El futuro puede ofrecer una solución para los microplásticos en forma de combinaciones bacterianas específicas en las que, del mismo modo que combinamos fármacos citotóxicos para combatir formas específicas de cáncer, se puedan utilizar combinaciones que digieran plásticos para degradar diferentes tipos de polietileno.
