Métodos de identificación polifásica aplicados a la búsqueda de microorganismos con potencial industrial / Polyphasic identification methods applied in searching for microorganisms with industrial potential

Introducción: La bioprospección de metabolitos de interés antropogénico emplea métodos de recolección de microorganismos en ecosistemas extremófilos o endémicos. La microbiota aislada en estos lugares puede o no incluir microorganismos patógenos. Es imprescindible un enfoque interdisciplinario que permita abordar la búsqueda de las especies de interés mientras se preserva la buena salud de los investigadores. Objetivo: Identificar molecular, bioquímica y morfológicamente microorganismos patógenos humanos en cepas celulolíticas de importancia industrial almacenadas en el banco de cepas del Laboratorio de Investigación de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Central del Ecuador, procedentes del Yasuní, la Antártida y Balzapamba. Métodos: Se realizó un estudio de bioprospección de bacterias celulolíticas empleando técnicas de microbiología ambiental. Se evaluaron las características morfológicas mediante tinciones, como por ejemplo Gram. Además, se realizaron pruebas bioquímicas y antibiogramas para bacterias Gram-negativas y Gram-positivas. Las pruebas moleculares utilizaron extracción de ADN bacteriano para la secuenciación Sanger del gen 16S. Resultados: Se encontraron las especies Klebsiella pneumoniae (Y2 y Y3r) y Nocardia asteroides (Y1 y Y3p) en las muestras de material lignocelulósico recolectadas en Yasuní, mientras que las especies aisladas en la Antártida y en Balzapamba corresponden a Bacillus subtillis. Conclusiones: Se identificaron cepas pertenecientes a diferentes géneros bacterianos. Las bacterias del género Klebsiella, en las muestras colectadas en Yasuní, podrían tener un potencial patógeno. Eso se puede corroborar con técnicas de genotipificación. Por lo tanto, puede existir riesgo para los seres humanos que realizan bioprospección en ese ecosistema y se deben tomar medidas de bioseguridad.

Abstract Background: The bioprospection of metabolites of anthropogenic interests employs methods of collecting microorganisms in extremophile or endemic ecosystems. The microbiota isolated in these places may or may not include pathogenic microorganisms. Therefore, an interdisciplinary approach is essential to address the search of the species of interest while the good health of the researchers is preserved. Objective: To identify in molecular, biochemical and morphologically ways some human pathogenic microorganisms in cellulolytic strains of industrial importance stored in the strain bank of the Research Laboratory of the Faculty of Chemical Engineering at the Central University of Ecuador, from Yasuní, Antarctic and Balzapamba. Methods: IA bioprospecting study of cellulolytic bacteria was performed using environmental microbiology techniques. Morphological characteristics were assessed by Gram staining. In addition, biochemical tests and antibiograms were performed for Gram-negative and Gram-positive bacteria. The molecular tests used extraction of bacterial ADN for 16S gene Sanger sequencing. Results: The species Klebsiella pneumoniae (Y2 and Y3r) and Nocardia asteroides (Y1 and Y3p) were found in samples of lignocellulosic material collected in Yasuni, while the isolated species in Antarctica and Balzapamba correspond to Bacillus subtillis. Conclusions: Strains belonging to different bacterial genera were identified. The bacteria of the genus Klebsiella from the samples collected in Yasuní could have a potential pathogen. This can be corroborated with genotyping techniques. Therefore, there could be a risk to humans who perform bioprospecting in that ecosystem and biosecurity measures should be taken.

Apendicectomía Profiláctica. Cuestiones Éticas y Consentimiento Informado / Prophylactic Appendectomy. Ethical Issues and Informed Consent

Introducción: La apendicitis aguda es la más frecuente afección abdominal que requiere cirugía en forma urgente. En expediciones antárticas la posibilidad de desarrollar un abdomen agudo inflamatorio de resolución quirúrgica existe. Debe realizarse una evaluación del riesgo-beneficio de la apendicectomía profiláctica en la preparación para este tipo de expediciones. Las cuestiones éticas, siendo que lo que se está realizando es la amputación de un órgano sano, con posibles eventos adversos graves, merecen un capítulo aparte en la discusión de la apendicectomía profiláctica. Objetivos: Analizar el correcto cumplimiento del consentimiento informado en apendicectomías profilácticas y comparar la casuística del procedimiento con series internacionales. Material y Método: Descriptivo, retrospectivo, observacional. Se realizaron: un análisis de los consentimientos informados otorgados previo a la realización de una apendicectomía profiláctica; y una revista del promedio de estadía hospitalaria y las complicaciones que sufrieron los pacientes. Resultados: De los 19 pacientes intervenidos quirúrgicamente para la realización de apendicectomía profiláctica desde septiembre de 2009 a noviembre de 2014, el 100% poseía el consentimiento informado firmado. Todos los formularios de consentimiento poseían detalladas las posibles complicaciones de la intervención. Conclusiones: Ninguna intervención quirúrgica es inocua para el cuerpo humano. La exéresis de tejido sano debe ser evaluada mediante un minucioso equilibrio riesgo-beneficio. Asimismo el consentimiento informado a ejecutar no debe ser considerado como cualquier otro, debe estar exhaustivamente detallado el procedimiento, remarcando el hecho de la amputación de un órgano sano y las posibles graves complicaciones a las que el sujeto se expone. (AU)

Immune response of the Antarctic sea urchin Sterechinus neumayeri: cellular, molecular and physiological approach / Respuesta inmune del erizo de mar Antártico Sterechinus neumayeri: un enfoque celular, molecular y fisiológico

Abstract In the Antarctic marine environment, the water temperature is usually between 2 and - 1.9 °C. Consequently, some Antarctic species have lost the capacity to adapt to sudden changes in temperature. The study of the immune response in Antarctic sea urchin (Sterechinus neumayeri) could help us understand the future impacts of global warming on endemic animals in the Antarctic Peninsula. In this study, the Antarctic sea urchins were challenged with lipopolysaccharides and Vibrio alginolitycus. The cellular response was evaluated by the number of coelomocytes and phagocytosis. A significant increase was observed in red sphere cells and total coelomocytes in animals exposed to LPS. A significant rise in phagocytosis in animals stimulated by LPS was also evidenced. Moreover, the gene expression of three immune related genes was measured by qPCR, showing a rapid increase in their expression levels. By contrast, these immune genes showed a depression in their expression by a thermal effect at 5 and 10 °C. In addition, during bacterial injection, the oxygen consumption was higher in challenged animals. Our results showed that the immune response in the Antarctic sea urchin may be affected by acute thermal stress and that this immune response has a metabolic cost. Rev. Biol. Trop. 63 (Suppl. 2): 309-320. Epub 2015 June 01.

Resumen En el medio ambiente de la Antártica la temperatura del agua es de entre 2 y - 1.9 °C. Por consecuencia ciertas especies han perdido la capacidad de adaptarse a los cambios repentinos de la temperatura del agua. El estudio de la respuesta inmune del erizo antártico (Sterechinus neumayeri) podría ayudar a comprender los futuros impactos en los animales endémicos del cambio climático en la Península Antártica. En este estudio nosotros hemos evaluado la respuesta inmunitaria de S. neumayeri respecto de estimulaciones con bacterias (Lipopolisacáridos y Vibrio alginolitycus) asi como durante el estrés térmico a 5 y 10 °C. La respuesta del erizo fue evaluada en relación al número de celomocitos circulantes, capacidad fagocítica de estos y por el análisis de la expresión de tres genes inmunitarios. Después de la estimulación con LPS un aumento significativo de células esferoidales rojas, de amebocitos fagocíticos y de celomocitos totales fue observado después de las primeras horas de estimulación, de la misma manera que la capacidad fagocítica. Por otra parte los tres genes inmunes medidos mostraron un aumento significativo de su expresión por qPCR después de la estimulación con LPS. El estrés térmico de 5 °C produjo un aumento de la expresión de estos tres genes inmunitarios, por el contrario a una temperatura más alta (10 °C) se produce la reducción de dos de entre ellos. Adicionalmente un aumento del consumo de oxígeno fue observado durante la estimulación bacteriana. Nuestros resultados muestran que la respuesta inmunitaria en el erizo antártico puede ser afectada por el estrés térmico agudo y que la respuesta inmune en invertebrados antárticos tendría un costo metabólico.

Echinoderm diversity in the Southwestern Atlantic / Diversidad de equinodermos del Atlántico suroccidental

Abstract Studies of biodiversity of echinoderms from South America have increased in recent years. Here we summarize sampling done on three expeditions along the Argentinean coast (35º - 55º S) and near the Antarctic Peninsula. The first campaign, Mejillón II (M-II; 2009), was carried out between 35º - 39º S and covered a depth range between 10 to 140 m. The second was part of the Summer Antarctic Campaign 2011 (CAV-III; 2011) that took place around the Antarctic Peninsula, South Shetland and South Orkney Islands (depth range between 67 to 754 m). The last cruise was the final stretch of the Summer Antarctic Campaign 2011 (CAV-IV; 2011), from 39º - 55º S and between 30 - 140 m depth. As result, 74 stations have been studied, of which 68 had at least one echinoderm specimen. From the total number of stations, the occurrence percentages for each class were Asteroidea (68 %), Echinoidea (64 %), Ophiuroidea (55 %), Holothuroidea (51 %) and Crinoidea (20 %). In the M-II campaign, echinoderms were presented in 94 % of the sampled stations, with Echinoidea most frequent (74 %). In the CAV-III campaign echinoderms were presented in all the stations; Ophiuroidea were found in all stations. The lowest occurrence of echinoderms was found in the CAV-IV campaign (82 %), where Asteroidea was present in the 73 % of the samples, and crinoids were absent. Rev. Biol. Trop. 63 (Suppl. 2): 115-120. Epub 2015 June 01.

Resumen En los últimos años se han incrementado los estudios sobre la biodiversidad de equinodermos de Latinoamérica. En el presente trabajo, se exponen los resultados sobre muestras obtenidas en tres expediciones a lo largo de la costa argentina (35 - 55º S) y cerca de la Península Antártica. La primera campaña analizada, Mejillón II (M-II; 2009), se llevó acabo entre 35º - 39º S cubriendo profundidades entre 10 y 140 m. La segunda, parte de la Campaña Antártica de Verano 2011 (CAV-III; 2011), tuvo lugar en el área de la Península Antártica, Shetland del Sur e islas Orcadas del Sur (profundidad entre 67 hasta 754 m). La última expedición analizada en este trabajo fue el último tramo de la Campaña Antártica de Verano (CAV-IV; 2011) desde 39º - 55º S y entre 30 - 140 m de profundidad. Como resultado, 74 estaciones fueron estudiadas, en las cuales en 68 se encontró al menos un espécimen del Phylum Echinodermata. Considerando todas las estaciones, el porcentaje de encuentro para cada clase fue Asteroidea (68 %), Echinoidea (64 %), Ophiuroidea (55 %), Holothuroidea (51 %) and Crinoidea (20 %). En la campaña M-II, los equinodermos estuvieron presentes en el 94 % de las estaciones muestreadas, siendo Echinoidea el más frecuente (74 %). En relación a la Campaña CAV-III, los equinodermos estuvieron presentes en todas las estaciones muestreadas; Ophiuroidea fue la clase más representativa en número de estaciones (100 %). El valor más bajo de aparición de equinodermos fue encontrado en la campaña CAV-IV (82 %), donde Asteroidea estuvo presente en el 73 % de las muestras, y los crinoideos estuvieron ausentes.

Rich bacterial assemblages from Maritime Antarctica (Potter Cove, South Shetlands) reveal several kinds of endemic and undescribed phylotypes / Una rica colección de bacterias marinas antárticas (Caleta Potter, islas Shetlands del Sur) revela diversos filotipos endémicos y previamente no descritos

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Bacterial richness in maritime Antarctica has been poorly described to date. Phylogenetic affiliation of seawater free-living microbial assemblages was studied from three locations near the Argentinean Jubany Station during two Antarctic summers. Sixty 16S RNA cloned sequences were phylogenetically affiliated to Alphaproteobacteria (30/60 clones), Gammaproteobacteria(19/60 clones), Betaproteobacteria and Cytophaga-Flavobacteriia- Bacteroides (CFB), which were (2/60) and (3/60) respectively. Furthermore, six out of 60 clones could not be classified. Both, Alphaproteobacteria and Gammaproteobacteria, showed several endemic and previously undescribed sequences. Moreover, the absence of Cyanobacteria sequences in our samples is remarkable. In conclusion, we are reporting a rich sequence assemblage composed of widely divergent isolates among themselves and distant from the most closely related sequences currently deposited in data banks.

Weddellian marine/coastal vertebrates diversity from a basal horizon (Ypresian, Eocene) of the Cucullaea I Allomember, La Meseta formation, Seymour (Marambio) Island, Antarctica

The La Meseta Formation crops out in Seymour/Marambio Island, Weddell Sea, northeast of the Antarctic Peninsula and contains one of the world's most diverse assemblages of Weddellian marine/coastal vertebrates of Early Eocene (Ypresian) age. The La Meseta Formation is composed of poorly consolidated, marine sandstones and siltstones which were deposited in a coastal, deltaic and/or estuarine environment. It includes marine invertebrates and vertebrates as well as terrestrial vertebrates and plants. The highly fossiliferous basal horizon (Cucullaea shell bed, Telm 4 of Sadler 1988) of the Cucullaea I Allomember is a laterally extensive shell bed with sandy matrix. The fish remains, including 35 species from 26 families, of the Ypresian Cucullaea bed represent one of the most abundant and diverse fossil vertebrate faunas yet recorded in southern latitudes. Stratigraphic distribution and phylogenetic relationships of the Weddellian sphenisciforms are consistent with a first radiation of this group in the Early Eocene. The first inquestionable archaeocete from Antarctica is recorded in this unit and is referred to a new taxon

La Formación La Meseta aflora en la Isla Seymour/Marambio, Mar de Weddell, noreste de la Península Antártica y contiene una de las asociaciones de vertebrados costeros/marinos de edad Eoceno temprano (Ypresiano) más diversa que se conoce a nivel mundial. Esta unidad está compuesta por areniscas marinas pobremente consolidadas las cuales fueron depositadas en ambientes costeros, deltaicos y/o estuarinos. Esta incluye invertebrados y vertebrados marinos así como plantas y vertebrados terrestres. El horizonte basal (el banco de Cucullaea, Telm 4) del Alomiembro Cucullaea I es lateralmente extensor y altamente fosilífero. Los restos de peces del banco de Cucullaea (Ypresiano) incluyen 35 especies con 26 familias y representa una de las más abundantes y diversas fauna de vertebrados fósiles registradas en latitudes altas. La distribución estratigráfica y las relaciones filogenéticas de los pingüinos fósiles (Sphenisciformes) son consistentes con la primera radiación de este grupo en el Eoceno temprano. El primer incuestionable Archaeoceti de Antártida es registrado en esta unidad y es referido un nuevo taxón

Production of an extracellular protease by an Antarctic bacterial isolate (Bacillus sp. JSP1)as a potential feed additive / Proteasa extracelular de un aislado bacteriano Antartico (Bacillus sp. JSP1) con uso potencial como aditivo alimenticio para animales / Produção de proteasa extracelular por bactérias antárcticas isoladas, Bacillus sp. JSP1 como um aditivo potencial em concentrado

Extracellular proteolytic activity was found in JSP1, an Antarctic bacterial isolate. The strain was related to Bacillus sp, based on 16S rRNA gene sequence analysis. The JSP1 protease was partially purified by ammonium sulfate precipitation. Optimal enzyme activity occurred at 40 C and pH 7.4. Enzyme activity was significantly enhanced in the presence of Mg2+ and Ca2+ and was completely inactivated in presence of Cu2+, Zn2+, Hg2+, EDTA and SDS. The enzyme hydrolyzed casein the most effectively among the protein substrates tested. The enzyme also exhibited relatively high activity on keratin and gluten, and was active against peptidyl conjugates such asL-Leu-p-Nitroanilide and N-Succinyl-L-Phe-p-Nitroanilide. This study suggests that JSP1 protease could be utilized as a potential environmentally-friendly feed additive in animal production.

Se reporta haber encontrado actividad proteolítica extracelular en una bacteria antártica denominada JSP1. Con base en el análisis de secuencia genética 16S ARNr, la cepa fué relacionada con Bacillus sp. La proteasa JSP1 fué parcialmente purificada por precipitación con sulfato de amonio. La actividad óptima de la enzima se produjo a 40 ºC y pH 7,4. La actividad enzimática fue significativamente mayor en presencia de Mg2+ y Ca2+ y se inactivó completamente en presencia de Cu2+, Zn2+ , Hg2+ , EDTA y SDS. Entre todos los sustratos ensayados, el más eficientemente hidrolizado por la enzima fue la caseína. La enzima tuvo actividad relativamente alta sobre la queratina y el gluten, y participó activamente contra conjugados peptídicos como la L-Leu-p-nitroanilida y la N-succinil-L-fenilalanina-p-nitroanilida. La enzima podría ofrecer potencial para su uso como aditivo alimenticio ecológico en producción animal.

A actividade proteolítica extracelular foi encontrada a partir de uma bactéria antárctica denominada JSP1, mediante uma análises de sequencia do gene 16S rRNA, a cepa foi relacionada para Bacillus sp. A proteasa JSP1 foi parcialmente purificada por precipitação com sulfato de amônia. Uma óptima actividade enzimática ocorreu em 40 ºC e pH 7,4. A actividade da enzima foi significativamente maior na presença de Mg2 + e Ca2 +, e foi completamente inactivada em presença de Cu2 + Zn2 +, Hg2 +, EDTA e SDS. A enzima hidrolisada de caseína foi mais eficaz entre os substratos de proteína testados, apresentando maior actividade na queratina e no glúten e foi activo contra os peptidil conjugados como L-Leu-p Nitroanilida e N-succinil-L-Phe-p-Nitroanilida. A enzima pode ser utilizado como aditivo ambiental na alimentação animal.

Isolation of Papulaspora halima and a new morphological variety of Halosphaeria tubulifera from seawater of potter cove (King George Island, South Shetland Island, Antarctica) / Aislamiento de Papulaspora halima y de una nueva variedad morfológica de Halosphaeria tubulifera desde agua de mar de Potter Cove (Isla Rey Jorge /25 de Mayo, islas Shetland del Sur, Antártida)

Marine fungi ascribed to the ascomycetes and the hyphomycetes are infrequently reported for the Southern Ocean. For this reason, the main objective of the present work was to detect the presence of these fungi seawater of Potter Cove, King George (25 de Mayo) Island, South Shetland Island, Antarctica. For this purpose marine fungi were grown on wood test panels, placed into plastic nets in the tidal zone, exposed to the Antarctic seawater for different periods of time, which ranged between 2 and 12 months.As a result of this survey, we were able to recover and identify two marine fungi, Papulospora halima (which represents the first report for this environment) and a new morphological variety of Halosphaeria tubulifera.

Los ascomicetes e hifomicetes marinos están escasamente documentados para el océano Atlántico Sur. Por este motivo, el principal objetivo del presente trabajo fue detectar la presencia de dichos hongos en las agua marinas de la Potter Cove, en la isla Rey Jorge/25 de Mayo (islas Shetland del Sur, Antártida). Para este propósito, los hongos marinos se desarrollaron en paneles de madera dentro de una red plástica en la zona tidal, expuestos al agua de mar antártica por diferentes períodos de tiempo que oscilaron entre 2 a 12 meses. Como resultado de este estudio, fuimos capaces de recuperar e identificar 2 hongos marinos, Papulospora halima (que representa el primer reporte para este ambiente) y una nueva variedad morfológica de Halosphaeria tubulifera.

Cambios en la viabilidad de dos bacterias marinas antárticas expuestas a la radiación solar en la columna de agua: influencia de la mezcla vertical / Changes in viability of two Antarctic marine bacteria exposed to solar radiation in the water column: influence of vertical mixing

Se estudió el efecto de la radiación ultravioleta (RUV) sobre dos cepas bacterianas marinas antárticas (UVps y UVvi) en la columna de agua de la caleta Potter (Shetland del Sur, Antártida). Frascos de cuarzo con las cepas en estudio fueron expuestos a la radiación solar en superficie, a 1 m y a 3 m de profundidad. Se realizaron ensayos con exposición directa y con filtros interferenciales que discriminaron la radiación UVA y la UVB. En otros ensayos se simuló una mezcla vertical de 4 m/h. Ambas cepas mostraron una disminución significativa del número de unidades formadoras de colonias, tanto en superficie como a 1 m de profundidad, luego de exponerlas a dosis superficiales de UVB de 8,4 kJ m-2. El estudio con filtros interferenciales mostró una disminución significativa de la viabilidad en ambos tratamientos UV en superficie y a 1 m. La cepa UVps mostró mayor sensibilidad a la UVB que a la UVA. La mezcla vertical amortiguó el daño causado por la UVB cuando la dosis en superficie fue de 4,8 kJ m-2. Este efecto amortiguador no se observó cuando la dosis en superficie fue de 7,7 kJ m-2. Estos resultados muestran que el efecto negativo de la RUV sobre el bacterioplancton sería particularmente importante en el primer metro de profundidad de las aguas costeras antárticas con abundante material particulado en suspensión.

The effect of UV radiation on two Antarctic marine bacterial strains (UVps and UVvi) was studied in the water column of Potter Cove (South Shetland, Antarctica). Quartz flasks were filled with the bacterial suspensions and exposed to solar radiation at 0 m, 1 m and 3 m depth. Assays using flasks exposed to direct solar radiation and others using flasks covered with/by interferential filters which discriminate between UVA and UVB, were performed. In other assays, a vertical mixing of 4 m/h was simulated. Both strains showed a significant decrease in viability (expressed as colony - forming units) when exposed to a surface UVB dose of 8.4 kJ m-2. Studies with interferential filters showed a significant decrease at 0 and 1 m depth under both UV treatments. The UVps strain appeared to be more sensitive to UVB than to UVA. Damage produced by UVB was attenuated by the vertical mixing when the surface UVB dose was 4.8 kJ m-2. This effect was not observed when surface UVB dose was 7.7 kJ m-2. These results show that the negative effect caused by UVB radiation on the bacterioplankton would be significant only in the first meter of water column of the Antarctic coastal waters with high levels of suspended particulate material.