Estudio taxonómico polifásico de bacterias procedentes de ambientes antártidos: descripción de cuatro nuevas especies

Abstract

EN CASTELLANO:<br/><br/>Se presenta un estudio basado en la caracterización morfológica, fisiológica, quimiotaxonómica y análisis filogenético de 16 aislamientos obtenidos a partir de muestras procedentes de la Isla del Rey Jorge y la Isla de Livingston. Ambas son las islas de mayor superficie de las Shetland del Sur en la Antártida. Las muestras fueron proporcionadas por científicos españoles en el transcurso de las campañas científicas llevadas a cabo durante los veranos australes de los años 1987-88, 1988-1989 y 1990-91.<br/><br/>El contenido de este trabajo se inicia con un recorrido histórico de la taxonomía bacteriana desde sus orígenes, los grandes hitos que han marcado su avance así como las perspectivas actuales de esta disciplina. Se señalan las aportaciones de Müller, Ehrenberg, Cohn, Migula, Orla-Jensen, Lehmann y Neumann, Buchanan, Bergey, Prévot, Krassilnikov, Murria, Kimura, Woese y Stackebrandt, entre otros.<br/><br/>Como resultado de este estudio polifásico se ha logrado establecer la posición taxonómica de estos 16 aislamientos. Tres de las cepas aisladas (NF12, NF22 y NF24) corresponden a bacilos Gram negativos, psicrotrofos, móviles mediante flagelación polar monotrica y anaerobios facultativos. La composición de bases del DNA presenta un valor entre 41-42 mol % (G+C). En cuanto al perfil de ácidos grasos es similar al perfil que presentan otras especies del género <I>Shewanella</I>. Todas las cepas contienen ubiquinonas, menaquinonas y pequeñas cantidades de metilmenaquinonas al igual que otras shewanellas. Los estudios filogenéticos basados en la secuenciación del rRNA 16S y los experimentos de hibridación DNA-DNA confirman que estos aislamientos pertenecen al género <I>Shewanella</I>. Dos de ellos (NF12 y NF24) se ubican a nivel de la especie <I>Shewanella firigidimarina</I> mientras que NF22T ocupa una posición separada de las especies conocidas en el género <I>Shewanella</I>, corresponde por tanto a una nueva especie a la que se ha designado como <I>Shewanella livingstonensis</I>.<br/><br/>El segundo grupo caracterizado comprende 11 biotipos que corresponden a cocobacilos Gram negativos, halotolerantes, inmóviles y con un metabolismo estrictamente oxidativo. El contenido en G+C presenta un rango entre 44-47 mol %. El perfil de ácidos grasos predominantes que se ha detectado concuerda con el presentado por el género <I>Psychrobacter</I>. Los estudios filogenéticos basados en la composición del rRNA 16S confirman que estas cepas pertenecen al género <I>Psychrobacter</I>. En cuanto a los experimentos basados en las hibridaciones DNA-DNA entre estos 11 biotipos y las especies de <I>Psychrobacter</I> filogenéticamente más próximas, nos han permitido establecer grupos de homología y concluir que 5 de los aislamientos (NF18, NF19, NF20, EN1 y EN2) se sitúan a nivel de <I>Psychrobacter immobilis</I>, 3 aislamientos (NF1, NF7 y NF8) corresponden a representantes de <I>Psychrobacter glacincola</I> y los otros 3 aislamientos corresponden a nuevas especies del género <I>Psychrobacter</I>a las que se ha denominado <I>Psychrobacter luti</I> (NF11T) y <I>Psychrobacter fozii</I>(NF23T y EN4). <br/><br/>El último grupo estudiado está constituido por los biotipos 20CM y 20CO, aislados a partir de sedimentos e identificados como miembros del género <I>Paenibacillus</I>. Estos microorganismos psicrotolerantes, aerobios o facultativos, presentan un Gram variable y forman endosporas ovales, terminales o subterminales, deformantes del esporangio. El perfil de ácidos grasos coincide con el descrito para el género <I>Paenibacillus</I>, siendo el ácido graso saturado C15:0 el mayoritario. La composición de bases del DNA es de 40.7 mol % (G+C). Los estudios basados en la secuencia del rRNA 16S sitúan la cepa 20CMT en el género <I>Paenibacillus</I>, con un índice de similitud del 99.5 % respecto a la especie <I>Paenibacillus macquariensis</I> DSM 2T. Sin embargo, los estudios de hibridación DNA-DNA entre ambas cepas dan unos niveles de reasociación muy bajos (47 %), lo que nos permite confirmar que el biotipo 20CMT corresponde a una nueva especie del género <I>Paenibacillus</I> para la que hemos propuesto el nombre de <I>Paenibacillus antarcticus</I>.

<I>This Doctoral Memory presents a study based on evaluation of morphological, physiological, chemotaxonomic and phylogenetic analyses of 16 isolates from samples collected in the South Shetland Islands (Antarctica) by a Spanish scientific expeditions during the Antarctic summers of 1987-88, 1988-89 y 1990-91. <br/><br/>The content of this work begins with an historical overview and taxonomic bacteriology perspectives also. Pointing out the contribution of Müller, Ehrenberg, Cohn, Migula, Orla-Jensen, Lehmann and Neumann, Buchanan, Bergey, Prévot, Krassilnikov, Murray, Kimura, Woese, Stackebrandt and others.<br/><br/>As a result from this study we establish the taxonomic position of these bacteria. Three strains (NF12, NF22 and NF24) of psychrophilic bacteria isolated from Antarctic coastal marine environments were Gram-negative rods, facultatively anaerobic and motile by means of a single polar flagellum. The DNA base content of these bacteria was 41-42 mol % (G+C). The fatty acid profiles of the bacterial isolates were similar to the profiles of other "Shewanella" species. All the strains contained both ubiquinones and menaquinones, like "Shewanella" species. 16S rRNA gene analysis and DNA-DNA hibridization experiments confirmed that isolated strains belonged to the genus "Shewanella" and two of them specifically to "Shewanella frigidimarina" (NF12 and NF24), the other strain (NF22T) occupies a separate position in the genus "Shewanella" and is proposed as a new species, designated "Shewanella livingstonensis sp. nov".<br/><br/>Another group of eleven psychrophilic bacteria isolated correspond to Gram-negative coccobacilli, halotolerant, non-motile with a strictly oxidative metabolism. The DNA (G+C) content ranged from 44 to 47 mol %. The predominant cellular fatty acids detected were typical of the genus Psychrobacter. 16S rRNA gene sequence analysis confirmed that the strains isolated belonged to the genus "Psychrobacter". DNA-DNA hybridization experiments showed six homology groups. The results of the study assigned five isolates (NF18, NF19, NF20, EN1 and EN2) to "Psychrobacter immobilis" LMG 7203T, three isolates (NF1, NF7 and NF8) to "Psychrobacter glacincola" LMG 21282T and three isolates to novel "Psychrobacter" species designated as a Psychrobacter luti sp. nov. (NF11T) and "Psychrobacter fozii sp. nov." (NF23T and EN4).<br/><br/>The last group, constituted by 20CO and 20CM strains, was isolated from sediment and identified as a members of the genus "Paenibacillus". These organisms stained Gram-variable, produced ellipsoidal spores and were facultatively anaerobic. These isolates were psychrotolerant and the fatty acid profile was in accordance with that given in the description of the genus "Paenibacillus", anteiso-branched saturated C15:0 is the predominant fatty acid found. The DNA (G+C) content was 40.7 mol %. Studies based on 16S rRNA gene sequence analysis placed strain 20CMT within the Panibacillus cluster, with a similarity value of 99.5 % to "Paenibacillus macquariensis" DSM 2T. The low DNA-DNA reassociation value of 47 % between these two strains confirmed the distinct position of strain 20CMT within the genus "Paenibacillus". The name "Paenibacillus antarcticus sp. nov". is proposed to the type strain 20CMT.</i>