CEP (MICROBIANA): CARACTERÍSTIQUES, IDENTIFICACIÓ, AÏLLAMENT - BIOLOGIA - 2025

Una soca microbiana és el conjunt de descendents provinents d'un únic aïllat microbià, el qual és crescut en un mitjà pur i usualment es compon d'una successió d'organismes que deriven d'una mateixa colònia inicial.

Una soca, a més, representa un conjunt d'individus d'una població d'una espècie microbiana que comparteix certes característiques fenotípiques i / o genotípiques que el diferencia lleugerament d'altres de la seva mateixa espècie, però les diferències no són suficients per categoritzar-com espècies diferents.

Fotografia d'una placa de Petri amb medi de cultiu sòlid suplementat amb antibiòtics on creixen els microbis resistents (Font: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

El cep és la "base" per a qualsevol estudi microbiològic, ja que garanteix als científics que els paràmetres i característiques que s'investiguin sobre una espècie de microbi són específics només d'aquesta espècie. A més, els permet assegurar, de certa manera, la reproductibilitat de les investigacions.

Per exemple, per als estudis taxonòmics en microbiologia el primer objectiu és obtenir "el cep" de l'organisme que es vol classificar, ja que d'aquesta manera es poden definir de forma precisa quines són cadascuna de les característiques taxonòmiques que diferencien aquest subconjunt dins d'una població d'una espècie de qualsevol altra mena de microbi.

El cep permet mantenir viva i aïllada una mena de microbi in vitro durant llargs períodes de temps, és a dir, lluny del seu ambient natural. Es poden obtenir soques de molts microorganismes de tipus diferents, com bacteris, fongs, virus, protozous, algues, entre d'altres.

Per al manteniment dels ceps aquestes s'han de mantenir en un aïllament estricte, que eviti al cep tenir contacte amb qualsevol agent contaminant com poden ser les espores de fongs o qualsevol agent de microorganismes extern.

Característiques dels ceps

Totes les soques, sense importar el tipus de microorganisme (l'espècie) que representen, han de complir alguns paràmetres bàsics, entre els quals destaquen:

- Han de ser línies genètiques estables o posseeixen alta fidelitat genètica

És important que tots els individus que es mantinguin dins el medi de cultiu siguin el més propers possible entre ells, genèticament parlant. És a dir, que tots derivin de el mateix individu o, al menys, de la mateixa població.

- Han de ser de fàcil manteniment o cultiu

Els individus que pertanyen a una soca han de ser fàcils de mantenir en un entorn in vitro. En altres paraules, no tots els microbis són capaços d'aïllar-del seu entorn natural. Si aquests resulten difícils de conrear en mitjans externs, la seva biologia pot alterar fàcilment amb canvis mínims de l'ambient en el qual es mantenen aïllats al laboratori.

- Cal que tinguin un creixement i un desenvolupament ràpid en condicions òptimes

Si els microbis aïllats no es desenvolupen ràpidament dins el medi de cultiu que s'empra per a tal fi, aquests poden ser difícils de preservar per al seu estudi, ja que poden esgotar els nutrients del seu entorn, canviar de fase o comprometre la seva supervivència en aquestes condicions.

- Hauran de presentar característiques i paràmetres definits

Una soca de microorganismes aïllats ha de tenir característiques comunes que la relacionin de forma idèntica i específica amb els individus que són idèntics a aquesta. Aquestes característiques han de ser constants en el temps.

- De fàcil manipulació

En general, els ceps utilitzades en les investigacions rutinàries no requereixen eines o protocols massa rigorosos o complicats. Això assegura que tant els estudiants com els nous investigadors puguin mantenir la continuïtat dels estudis en el temps.

identificació

identificació molecular

Hi ha diferents mètodes per identificar una soca recentment aïllada. No obstant això, en l'actualitat la tècnica més precisa, ràpida i senzilla per determinar la identitat de gairebé qualsevol espècie és l'anàlisi d'algunes poques regions de les seqüències genètiques que componen el genoma d'l'individu.

Usualment aquestes anàlisis es realitzen amplificant regions específiques de l'ADN amb la tècnica de PCR (Reacció en Cadena de la Polimerasa). Aquestes tècniques varien segons el tall, la família i el tipus de microorganisme de el qual es desitja conèixer la identitat. En general aquestes regions són:

- Les regions que codifiquen per als ARNs ribosomals

- Els gens que codifiquen per a les subunitats proteiques que participen en la respiració (sobretot si l'organisme és aeròbic)

- La regió genètica que codifica per als microfilaments d'actina (part de l'citoesquelet)

- Algunes regions genètiques de l'cloroplast o les subunitats proteiques que participen en la fotosíntesi (per a algunes algues i cianobacteris i per a totes les plantes)

Una vegada que aquests fragments de l'genoma s'han amplificat amb èxit són seqüenciats per conèixer l'ordre dels nucleòtids que componen aquestes regions de l'genoma. Això es realitza a través de tècniques NGS (de l'anglès Next Generation Sequencing) amb equips especialitzats coneguts com seqüenciadors.

Les regions seqüenciades són comparades amb les seqüències dels microorganismes d'aquest tipus ja reportades anteriorment, el que és possible mitjançant l'ús de, per exemple, la base de dades que es troba dipositada al lloc web GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

identificació morfològica

En els laboratoris que no compten amb eines de biologia molecular per analitzar les característiques genètiques s'utilitzen altres paràmetres fenotípics per a la identificació de les soques de molts microorganismes. Un cop més, les característiques fenotípiques que s'estudien varien depenent de l'organisme, el tall, de la família i de l'espècie que es consideri. Entre aquests paràmetres s'estudien:

- Les característiques morfològiques de l'microbi en el medi de cultiu. S'observen trets com: el color, la forma, la textura, el tipus de creixement, entre d'altres aspectes.

- Anàlisi de productes metabòlics utilitzant eines bioquímiques. S'estudia la producció de metabòlits secundaris, compostos químics excretats, entre d'altres.

- Caracterització i cristal·lització de proteïnes. S'extreuen les proteïnes internes dels microorganismes i s'estudien de forma independent.

El típic en els estudis microbiològics és realitzar la caracterització de les soques amb ambdós tipus d'identificació, és a dir, tant mitjançant observacions morfològiques com anàlisis moleculars.

Aïllament de soques

L'aïllament de soques implica diverses tècniques que també s'utilitzen per separar una mena de microbi d'una altra. La capacitat d'aïllar la soca d'una espècie d'interès és essencial per determinar amb exactitud les característiques que la defineixen.

La majoria de les tècniques d'aïllament de soques van ser creades en el transcurs de l'segle XIX pels pares de la microbiologia Louis Pasteur i Robert Koch. Tots dos s'esforçaven obsessivament en obtenir cultius cel·lulars purs (ceps) dels microorganismes que estudiaven.

Font: Sentebrinka / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) via Wikimedia Commons

Per obtenir aquests cultius cel·lulars van explorar una gran diversitat de tècniques i eines, des de l'ús d'escuradents estèrils fins variacions en la composició dels mitjans de cultiu on es disposaven a créixer els microbis que estudiaven.

Tècniques d'aïllament de soques

En l'actualitat s'han reunit totes les tècniques desenvolupades i utilitzades per aquests investigadors i algunes altres més modernes en 6 tipus diferents, que són:

- Ratllat, ratlles o ratllades: utilitzant un instrument fi i punxegut es toca el lloc on es troba el microorganisme (especial per a cultius crescuts in vitro en medi sòlid). Amb l'extrem amb què es va tocar a el microorganisme es realitzen ratlles un mitjà sòlid estèril ric en nutrients.

- Immersió o fusió en el medi: es pren una petita mostra de microbis (pot ser com la que es va prendre en la tècnica anterior) i es col·loca a l'interior de l'mitjà de creixement en estat líquid, s'agrega agar perquè solidifiqui i es s'espera que refredi. Les colònies només s'observaran quan el microorganisme es troba molt desenvolupat.

- Dilucions seriades: una mostra de el lloc original d'on es colectó l'espècie es dilueix es forma consecutiva en un medi estèril lliure d'altres microorganismes. Les dilucions es "sembren" en mitjans sòlids i s'espera que apareguin les colònies.

- Mitjans de cultiu exclusius: són mitjans de cultiu que permeten el creixement de només el tipus de microbi d'interès; és a dir, que posseeix components o nutrients que només permeten el creixement del cep que es desitja aïllar.

- Separació manual o mecànica: es col·loca una petita mostra de l'microbi que es desitja aïllar ia través d'un microscopi s'intenta separar un sol individu de l'espècie de la resta d'individus que l'envolten.

Algunes d'aquestes tècniques són més fàcils d'utilitzar que altres. No obstant això, els investigadors les empren segons siguin les característiques biològiques de l'espècie d'estudi.

referències

1. De Kruif, P. (1996). Microbe hunters. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Strain, clone and species: comments on three basic concepts of Bacteriology. Journal of medical microbiology, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Microbiology: the road to strain-level identification. Nature methods, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Prescott s principles of microbiology. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.
5. Williams, JA (Ed.). (2011). Strain engineering: methods and protocols (Vol. 765, pp. 389-407). New York: Humana Press.