Sintrofismo o interacción sintrofia: definición, ejemplos

Definición de sintrofismo

El sintrofismo o sintrofia es un tipo especial de interacción entre dos organismos metabólicamente diferentes donde interactúan mediante la transferencia de metabolitos a corta distancia.

• Este tipo de asociación permite a los organismos implicados realizar una función metabólica que ninguno de ellos puede realizar por sí solo.
• El crecimiento de un organismo depende de los nutrientes, los factores de crecimiento y el sustrato proporcionado por el otro.
• El grado de dependencia entre las diferentes especies puede variar considerablemente cuando uno de los organismos depende del otro para el suministro de nutrientes y, al mismo tiempo, ayuda a eliminar los productos metabólicos.
• La sintrofia puede describirse como un mutualismo de tipo recurso-servicio, ya que uno de los socios proporciona un compuesto químico al otro a cambio de una recompensa.
• La definición y el concepto de sintrofia han sido un tema de discusión durante mucho tiempo. El término ahora está restringido para indicar interacciones en las que los socios dependen unos de otros para realizar la actividad metabólica y la dependencia no se puede superar simplemente agregando un co-sustrato o un nutriente particular.
• El sintrofismo se usa a menudo en microbiología para indicar la relación simbiótica entre diferentes especies bacterianas.
• La transferencia de hidrógeno entre microorganismos se considera el corazón de la sintrofia, ya que sirve como un portador eficiente en el metabolismo reductor.
• La transferencia de electrones puede ocurrir de diferentes formas, ya sea por transferencia de compuestos químicos o por mediadores orgánicos e inorgánicos.
• Diferentes estudios han indicado que los microbios involucrados en la asociación sintrófica a menudo han desarrollado mecanismos moleculares para establecer una comunicación que conduzca a una cooperación metabólica eficiente.
• El sintrofismo es más común en ambientes anóxicos, lo que ayuda a estudiar el funcionamiento de la vida microbiana con ganancias de energía mínimas.
• La asociación funciona convirtiendo reacciones endergónicas en exergónicas para explotar los recursos mínimos y apoyar la supervivencia y proliferación de las especies involucradas.
• Uno de los socios mantiene baja la concentración de los productos intermedios a través del consumo activo para que el otro pueda degradar aún más el sustrato.

1. Degradación sintrófica de hexosas

• La degradación anaeróbica de los azúcares hexosa es un proceso exergónico, pero el proceso no produce suficiente energía para apoyar el crecimiento de las bacterias.
• Para lograr un nivel de energía suficiente, se debe reducir la presión de hidrógeno en el sistema.
• En ambientes anóxicos con comunidades microbianas complejas que consisten en metanógenos y homoacetógenos, estas bacterias trabajan juntas para mantener una presión de hidrógeno baja mientras aumentan la energía por mol de sustrato.
• El aumento en el rendimiento de energía facilita la fermentación completa de hexosas en acetato, CO ₂ , y H ₂ . Estos productos finales son luego metabolizados por socios metanogénicos y homoacetogénicos.
• En ausencia de tales interacciones, la fermentación se desplaza hacia la producción de butirato, etanol y lactato.

2. Degradación sintrófica de aminoácidos

• La degradación de las proteínas produce una mezcla de aminoácidos y péptidos más pequeños que luego son metabolizados posteriormente por microbios anaeróbicos.
• En condiciones anóxicas, la degradación de los aminoácidos se obtiene mediante el acoplamiento de la oxidación y la reducción de aminoácidos para producir ácidos carboxílicos.
• Durante este proceso, la producción de hidrógeno puede ocurrir en ausencia de aceptores de electrones. En una comunidad microbiana compleja, sin embargo, los electrones se eliminan transfiriéndolos a bacterias reductoras de sulfato, homoacetogénicas o metanogénicas.
• La transferencia ayuda a mantener el nivel de hidrógeno, facilitando así la degradación de otros aminoácidos.

3. Bacterias en el rumen

• El rumen de los rumiantes consiste en un grupo complejo de microorganismos, la mayoría de los cuales son sintróficos.
• La degradación anaeróbica de compuestos orgánicos en el rumen da como resultado la producción de ácidos grasos e hidrógeno.
• La acumulación de hidrógeno en el rumen inhibe la capacidad de los microorganismos para continuar la degradación de la materia orgánica.
• Sin embargo, la comunidad microbiana consiste en microbios consumidores de hidrógeno en una asociación sintrófica para permitir una mayor degradación.
• Los microbios consumidores de hidrógeno incluyen metanógenos, acetógenos y reductores de sulfato.
• Por tanto, la asociación sintrófica entre los microbios consumidores de hidrógeno y los fermentadores permite la degradación continua de los compuestos orgánicos y el crecimiento de ambos socios.