Bioprospection of marine microorganisms: biotechnological applications and methods

Bioprospección de microorganismos marinos: aplicaciones biotecnológicas y métodos. Los microorganismos ambientales constituyen una reserva prácticamente inagotable de diversidad genética, acumulada durante millones de años de evolución adaptativa a varias presiones selectivas. En particular, la magnitud de la biodiversidad microbiana en hábitats marinos parece crecer al emerger nuevas técnicas para medirla. Como resultado, se han comenzado a utilizar enfoques novedosos y más complejos para la búsqueda de moléculas y actividades de interés biotecnológico en estos ambientes. En este artículo de revisión, nosotros exploramos los diferentes campos de la biotecnología que utilizan microorganismos, los cuales se superponen parcialmente, y describimos los diferentes hábitats marinos que resultan particularmente atractivos para la bioprospección. Además, revisamos los enfoques metodológicos actualmente utilizados para la bioprospección microbiana, desde las técnicas de cultivo tradicionales hasta modernos enfoques metagenómicos, con énfasis en el medio ambiente marino.

Environmental microorganisms constitute an almost inexhaustible reserve of genetic and functional diversity, accumulated during millions of years of adaptive evolution to various selective pressures. In particular, the extent of microbial biodiversity in marine habitats seems to grow larger as new techniques emerge to measure it. This has resulted in novel and more complex approaches for the screening of molecules and activities of biotechnological interest in these environments. In this review, we explore the different partially overlapping biotechnological fields that make use of microorganisms and we describe the different marine habitats that are particularly attractive for bioprospection. In addition, we review the methodological approaches currently used for microbial bioprospection, from the traditional cultivation techniques to state of the art metagenomic approaches, with emphasis in the marine environment.

Marine spatial planning (MSP): A first step to ecosystem-based management (EBM) in the Wider Caribbean

The rapid decline of coastal ecosystems of the Wider Caribbean is entering its fifth decade. Some of the best science documenting this decline and its causes has been done by the laboratories of the Association of Marine Laboratories of the Caribbean (AMLC). Alarmed at the trends, Caribbean conservation pioneers established marine protected areas (MPAs) which spread throughout the region. Unfortunately, many have little or no protection and are now known to be too small to be effective in sustaining coastal ecosystems. Marine spatial planning (MSP) holds much promise to encompass the large geographic scales of the ecological processes and human impacts that influence coastal ecosystems and adjacent lands. The AMLC, through the scientific expertise and the national political connections of its member institutions, is well-positioned to help implement a pilot project. MSP a first step in ecosystem-based management and has had considerable success elsewhere. It holds our best chance of sustaining human use and conserving the coral reefs and associated ecosystems. Rev. Biol. Trop. 58 (Suppl. 3): 71-79. Epub 2010 October 01.

La rápida disminución de los ecosistemas costeros del Mar Caribe está entrando en su quinta década. Algunos de los mejores aportes científicos que documentan este descenso y sus causas han sido realizados por los laboratorios de la Asociación de Laboratorios Marinos del Caribe (ALMC). Alarmados por las tendencias, los pioneros de la conservación del Caribe establecieron áreas marinas protegidas (MPAs) que se extendieron por toda la región. Desafortunadamente, muchas de estas áreas tienen poca o ninguna protección y ahora se conoce que son demasiado pequeñas para ser efectivas en el mantenimiento de los ecosistemas costeros. La planificación espacial marina (MSP) es promisoria para englobar las grandes escalas geográficas de los procesos ecológicos y los impactos humanos que influyen en los ecosistemas costeros y las tierras adyacentes. La ALMC, a través de los conocimientos científicos y las conexiones políticas nacionales de los miembros de sus instituciones, está bien posicionada para ayudar a implementar un proyecto piloto. MSP es un primer paso en el manejo de ecosistemas y ha tenido un éxito considerable en otros lugares. La misma nos ofrece la mejor posibilidad del manejo de uso humano sustentable y la conservación de los arrecifes coralinos y ecosistemas asociados.

Marine habitats map of "Isla del Caño", Costa Rica, comparing Quickbird and Hymap images classification results

Isla del Caño is a marine protected area on the south Pacific coast of Costa Rica, surrounded by coral reefs and coral communities. The ecology of these coral reefs has been studied for over 20 years, but they have not been mapped. Maps are considered a great research, planning, management and monitoring tool. Medium to high resolution images (HyMap 2005 and Quickbird 2007 respectively) were processed and classified in order to test and compare their accuracy in producing a marine habitat map. Manta tow surveys were performed in the field for identification of 7 marine habitats 1. Coral community; 2. Coral reef; 3. Bed rock; 4. Sand; 5. Sand with boulders; 6. Sand with rodolyths; and 7. Deep water. The overall accuracy was slightly higher using Quickbird (87%) than using Hymap (60%), however the difference was not significant. The map produced using Quickbird was selected to represent the marine habitats of Isla del Caño. This map will help to analyze the adequate size and zoning of the marine protected area. Rev. Biol. Trop. 58 (1): 373-381. Epub 2010 March 01.

Isla del Caño es un área marina protegida en la costa del Pacífico de Costa Rica y está rodeada de arrecifes coralinos. La ecología de estos arrecifes coralinos ha sido estudiada a lo largo de 20 años pero todavía no habían sido mapeados. Los mapas son considerados una buena herramienta de investigación, planificación, manejo y monitoreo. Imágenes de mediana y alta resolución (Hymap 2005 y Quickbird 2007 respectivamente) fueron procesadas y clasificadas con el fin de evaluar y comparar su desempeño en la elaboración de un mapa de hábitats marinos. En el campo se realizaron sondeos tipo Manta para la identificación de siete hábitats marinos: 1. Comunidad coralina; 2. Arrecife coralino; 3. Roca; 4. Arena; 5. Arena con cantos; 6. Arena con rodolitos; y 7. Agua profunda. La exactitud de la clasificación resultó un poco mayor usando Quickbird (87%) que Hymap (60%), sin embargo la diferencia no era significativa. Se seleccionó el mapa resultante de la clasificación con Quickbird para representar los hábitats marinos de Isla del Caño. Este mapa puede ayudar a analizar el tamaño adecuado y la zonificación del área marina protegida.

Estudos microbiológicos e químicos do fungo marinho Scolecobasidium arenarium / Microbiological and chemical studies of the marine fungus Scolecobasidium arenarium

A micologia marinha e uma fonte promissora para a descoberta de novas moleculas bioativas, so que muito pouco explorada. Por este motivo nos incentivamos a dar inicio ao primeiro projeto no Brasil no estudo de um fungo marinho, frente a descoberta de novos produtos naturais provenientes de fungos marinhos. Uma linhagem desconhecida de um fungo marinho, denominado SS99F-6, foi isolada de sedimentos marinhos coletados no litoral norte do Estado de Sao Paulo; Posteriormente foi identificada como sendo o fungo marinho Scolecobasidium arenarium. O fungo foi submetido a fermentacao de pequena escala, objetivando a producao de metabolitos secundarios. Os metabolitos secundarios. Os metabolitos secundarios produzidos foram isolados atraves de varias tecnicas cromatograficas, resultando em 5 moleculas. Tres moleculas foram identificadas como dicetopiperazinas, sendo: a conhecida ciclo [Pro-Val] e duas novas na literatura, a ciclo [Phe-Leu] e a ciclo [Ile-Val]. As outras duas moleculas contem compostos aromaticos, no entanto nao puderam ser caracterizadas totalmente.

Problemas asociados con polyfendes cuando selecciona extractos de algas pardas para la actividad biológica / Problems associative with polyphenols when screening extracts of brown algae for biological activity

High levels of activity were detected when extracts of certain brown algae were tested for the presence of enzyme inhibitiors, lectins and DNA- cleaving compounds. Partial purification of these extacts by dialysis against water revealed that the compounds active in all three test were high molecular weight polyphenols. The active species included ascophyllum nodosum, Fucus serratus and F.versiculosus