Bacterias y Achaeas (procariotas), exhiben una diversidad metabólica
tan sorprendente que difícilmente podremos encontrarla en animales,
plantas, hongos u otros organismos "superiores" (eucariotas).
Los procariotas, literalmente, mantienen su sistema biológico
utilizando y reciclando, una y otra vez, todos los elementos
minerales necesarios para su soporte vital.
Toda la vida sobre la Tierra podría clasificarse en función de
las fuentes de carbono y energía de las que depende cada organismo:
la energía puede obtenerse de reacciones luminosas (fotótrofos)
o de oxidaciones químicas (a partir de compuestos orgánicos o
inorgánicos); el carbono para la síntesis celular puede obtenerse
del CO2 (autótrofos) o de compuestos orgánicos preformados (heterótrofos).
Combinando estas categorías tendremos las cuatro estrategias
básicas de los seres vivos: fotoautótrofos (plantas), quimioheterótrofos
(animales, hongos), fotoheterótrofos y quimioautótrofos. Sólo
entre las bacterias se pueden encontrar estas cuatro estrategias
básicas de la vida.
Dos famosos microbiólogos fueron pioneros en el estudio de estos
procesos: Sergei Winogradsky (1856-1953) y Martinus Willen Beijerinck
(1851-1931). En contraste con los estudios sobre cultivos puros
de otros microbiólogos como Louis Pasteur o Robert Koch, estos
investigadores se centraron en estudiar las relaciones entre
diferentes tipos de microorganismos en comunidades mixtas.
La columna de Winogradsky es una demostración clásica de cómo
los microorganismos ocupan "microespacios" altamente específicos
de acuerdo con sus tolerancias medioambientales y sus necesidades
vitales (requerimientos de carbono y energía) y que, además,
ilustra cómo diferentes microorganismos desarrollan sus ciclos,
y la interdependencia que llega a existir entre ellos (las actividades
de un microorganismo permite crecer a otro y viceversa). Esta
columna es un sistema completo y autónomo de reciclamiento, mantenido
sólo por la energía de la luz.
La columna aquí descrita se enfoca sobre todo al ciclo del azufre,
pero se podría desarrollar igualmente la reproducción de otros
ciclos biogeoquímicos equivalentes para nitrógeno, carbono y
otros elementos.
El montaje consta de un cilindro ancho de cristal que se llena
con lodos ricos en materia orgánica hasta 1/3 de su volumen.
Se añaden restos orgánicos de diferente orígen (tiras de papel
de periódico, serrín, restos de raices de plantas, carne piada,
etc). Se añade a la mezcla un suplemento compuesto de SO4Ca y
CO3Ca (que actúan como fuente de sulfato y tampón respectivamente).
La mezcla, bien apretada para que no queden burbujas de aire,
se cubre con agua procedente de un lago, estanque, acequia (o
alguna fuente similar), se cubre con papel de aluminio y se deja
en una ventana donde reciba la luz del sol.
A lo largo de la columna se desarrollan diversos organismos:
En la zona inferior de lodos se desarrollan organismos que desarrollan
procesos fermentativos que producen alcohol y ácidos grasos como
subproductos de su metabolismo. Estos productos de "desecho"
son a su vez el sustrato para el desarrollo de bacterias reductoras
de sulfato. Como resultado se liberan sulfuros que difunden a
la zona superior oxigenada creando un gradiente en el que se
desarrollan bacterias fotosintéticas que utilizan el azufre.
Por encima de esta zona pueden desarrollarse las bacterias púrpura
que no utilizan el azufre.
Cianobacterias y algas crecen en la parte superior y liberan
oxígeno que mantiene aerobia esta zona.
Vamos a ver esto procesos de forma un poco más amplia: microbiología
de la columna de Winogradsky
