Tamizaje de bacterias cultivables de suelos antárticos para evaluar el crecimiento en medios suplementados con hidrocarburos a baja temperatura

Autores/as

  • Joselyne Silva-Cueva Escuela de Ciencias Biológicas e Ingeniería, Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay, Ecuador. https://orcid.org/0000-0001-7552-2709
  • Abigail Montero-Calderón Escuela de Ciencias Agrícolas y Agroindustriales, Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay, Ecuador https://orcid.org/0000-0001-8219-8695
  • Mariela Pérez-Cárdenas Escuela de Ciencias Biológicas e Ingeniería, Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay, Ecuador https://orcid.org/0000-0003-0593-9896
  • Daniela G. Navas-León Escuela de Ciencias Químicas e Ingeniería, Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay, Ecuador. https://orcid.org/0000-0002-9361-1841
  • Hortensia Rodríguez Escuela de Ciencias Químicas e Ingeniería, Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay, Ecuador. https://orcid.org/0000-0001-6910-5685
  • Alejandro Traverso-Ponce Facultad de Ingeniería en Ciencias Agrícolas y Ambientales, Universidad Técnica del Norte, Ecuador. https://orcid.org/0009-0003-5959-2848
  • Carlos Esteban Pazmiño Arias Escuela de Ciencias Agrícolas y Agroindustriales, Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay, Ecuador. https://orcid.org/0000-0002-7327-9191

DOI:

https://doi.org/10.15649/2346075X.6477

Palabras clave:

Antarctic microorganisms, bioremediation, hydrocarbons, cold-adapted bacteria

Resumen

Introducción. La contaminación accidental por hidrocarburos constituye una preocupación mundial debido a sus efectos adversos sobre la salud humana y los ecosistemas. Incluso regiones remotas y protegidas, como la Antártida, se han visto afectadas por actividades antrópicas relacionadas con el transporte marítimo y el suministro de combustible. La biorremediación en estos ambientes extremos enfrenta limitaciones asociadas con las bajas temperaturas, la reducción en la producción de metabolitos bacterianos y la disminución de la diversidad bacteriana. Objetivos. Obtener grupos mixtos de aislados bacterianos de suelos antárticos mediante medios suplementados con hidrocarburos, como estrategia de tamizaje para la bioprospección con fines de biorremediación. Materiales y métodos. Se recolectaron muestras de suelo en seis sitios de la isla Rey Jorge, Antártida. El aislamiento bacteriano inicial se realizó a 9 °C durante 6 semanas en agar arginina–glicerol y agar extracto de levadura–malta. Posteriormente, se evaluó cualitativamente el crecimiento en agar Bushnell–Haas suplementado con benceno, ciclohexano, diésel, diclorometano, n-hexano y tolueno. Resultados. Se obtuvieron 34 grupos mixtos de aislados morfológicamente distintos. Los grupos recuperados de los puntos más cercanos a la estación de investigación antártica (P4–P6, particularmente P5) mostraron crecimiento en medios suplementados con hidrocarburos, especialmente con diésel (100% de los ensayos) y tolueno (50%). Conclusiones. Los suelos antárticos albergan grupos bacterianos nativos capaces de crecer en medios suplementados con hidrocarburos a bajas temperaturas. Aunque estos resultados sugieren potencial para estrategias de biorremediación en ambientes polares y otras regiones frías, se requieren estudios adicionales para confirmar su capacidad de degradación de hidrocarburos.

Referencias

1. Truskewycz A, Gundry TD, Khudur LS, Kolobaric A, Taha M, Aburto-Medina A, et al. Petroleum hydrocarbon contamination in terrestrial ecosystems—fate and microbial responses. Molecules. 2019;24(18):3400. https://doi.org/10.3390/molecules24183400

2. Andrews N, Bennett NJ, Le Billon P, Green SJ, Cisneros-Montemayor AM, Amongin S, et al. Oil, fisheries and coastal communities: a review of impacts on the environment, livelihoods, space and governance. Energy Res Soc Sci. 2021;75:102009. https://doi.org/10.1016/j.erss.2021.102009

3. Bargagli R, Rota E. Environmental contamination and climate change in Antarctic ecosystems: an updated overview. Environ Sci Adv. 2024;3(4):543–560. https://doi.org/10.1039/D3VA00113J

4. Calisto N, Gómez C, Astorga MS. Hidrocarburos en suelos antárticos. Boletín Antártico Chileno [Internet]. 2010 [cited 2025 Oct 6];29(2):17–18. Available from: https://www.inach.cl/wp-content/uploads/2023/08/bach-29-n2-2010.pdf

5. Kennicutt MC II. Oil spillage in Antarctica: initial report of the National Science Foundation-sponsored Quick Response Team on the grounding of the Bahia Paraiso. Environ Sci Technol. 1990;24(5):620–624. https://doi.org/10.1021/es00075a601

6. Gran-Scheuch A, Ramos-Zuñiga J, Fuentes E, Bravo D, Pérez-Donoso JM. Effect of co-contamination by PAHs and heavy metals on bacterial communities of diesel contaminated soils of South Shetland Islands, Antarctica. Microorganisms. 2020;8(11):1749. https://doi.org/10.3390/microorganisms8111749

7. Valdivia MJ, Sánchez S, Saa J, Bastías R, Higuera G, Fleming ZL, et al. Emission of polycyclic aromatic hydrocarbons in the north-west Antarctic Peninsula region. Environ Sci Pollut Res Int. 2024;31(56):64950–64960. https://doi.org/10.1007/s11356-024-35535-5

8. Secretariat of the Antarctic Treaty. Protocol on Environmental Protection to the Antarctic Treaty [Internet]. 1991 [cited 2025 Oct 6]. Available from: https://www.ats.aq/e/protocol.html

9. Ruberto LAM, Martínez Álvarez LM, Massot F, Mac Cormack WP. Management and bioremediation of hydrocarbon-polluted soils in Antarctica. Antarctic Affairs [Internet]. 2020 [cited 2025 Oct 6];7:53–64. Available from: https://antarcticaffairs.org/management-and-bioremediation-of-hydrocarbon-polluted-soils-in-antarctica/

10. Acuña A, Pucci G, Morales MJ, Pucci O. Biodegradación de petróleo y sus derivados por la comunidad bacteriana en un suelo de la Patagonia Argentina. Rev Soc Venez Microbiol [Internet]. 2010 [cited 2025 Oct 6];30(1):29–36. Available from: https://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1315-25562010000100007

11. Sowani H, Kulkarni M, Zinjarde S. Uptake and detoxification of diesel oil by a tropical soil actinomycete Gordonia amicalis HS-11: cellular responses and degradation perspectives. Environ Pollut. 2020;263(Pt B):114538. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114538

12. Abbasian F, Lockington R, Mallavarapu M, Naidu R. A comprehensive review of aliphatic hydrocarbon biodegradation by bacteria. Appl Biochem Biotechnol. 2015;176(3):670–699. https://doi.org/10.1007/s12010-015-1603-5

13. Pandolfo E, Barra Caracciolo A, Rolando L. Recent advances in bacterial degradation of hydrocarbons. Water. 2023;15(2):375. https://doi.org/10.3390/w15020375

14. Das N, Chandran P. Microbial degradation of petroleum hydrocarbon contaminants: an overview. Biotechnol Res Int. 2011;2011:941810. https://doi.org/10.4061/2011/941810

15. Naether DJ, Slawtschew S, Stasik S, Engel M, Olzog M, Wick LY, et al. Adaptation of the hydrocarbonoclastic bacterium Alcanivorax borkumensis SK2 to alkanes and toxic organic compounds: a physiological and transcriptomic approach. Appl Environ Microbiol. 2013;79(14):4282–4293. https://doi.org/10.1128/AEM.00694-13

16. Núñez-Montero K, Barrientos L. Advances in Antarctic research for antimicrobial discovery: a comprehensive narrative review of bacteria from Antarctic environments as potential sources of novel antibiotic compounds against human pathogens and microorganisms of industrial importance. Antibiotics (Basel). 2018;7(4):90. https://doi.org/10.3390/antibiotics7040090

17. da Silva AC, Rachid CTC da C, de Jesus HE, Rosado AS, Peixoto RS. Predicting the biotechnological potential of bacteria isolated from Antarctic soils, including the rhizosphere of vascular plants. Polar Biol. 2017;40(7):1393–1407. https://doi.org/10.1007/s00300-016-2065-0

18. Jurelevicius D, Alvarez VM, Peixoto R, Rosado AS, Seldin L. Bacterial polycyclic aromatic hydrocarbon ring-hydroxylating dioxygenases (PAH-RHD) encoding genes in different soils from King George Bay, Antarctic Peninsula. Appl Soil Ecol. 2012;55:1–9. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2011.12.008

19. de Melo Carlos L, Camacho KF, Duarte AW, de Oliveira VM, Boroski M, Rosa LH, et al. Bioprospecting the potential of the microbial community associated to Antarctic marine sediments for hydrocarbon bioremediation. Braz J Microbiol. 2024;55(1):471–485. https://doi.org/10.1007/s42770-023-01199-5

20. Rizzo C, Conte A, Azzaro M, Papale M, Rappazzo AC, Battistel D, et al. Cultivable bacterial communities in brines from perennially ice-covered and pristine Antarctic lakes: ecological and biotechnological implications. Microorganisms. 2020;8(6):819. https://doi.org/10.3390/microorganisms8060819

21. Ławniczak Ł, Woźniak-Karczewska M, Loibner AP, Heipieper HJ, Chrzanowski Ł. Microbial degradation of hydrocarbons—basic principles for bioremediation: a review. Molecules. 2020;25(4):856. https://doi.org/10.3390/molecules25040856

22. Zhang H, Tang J, Wang L, Liu J, Gurav RG, Sun K. A novel bioremediation strategy for petroleum hydrocarbon pollutants using salt tolerant Corynebacterium variabile HRJ4 and biochar. J Environ Sci (China). 2016;47:7–13. https://doi.org/10.1016/j.jes.2015.12.023

23. Naeem U, Qazi MA. Leading edges in bioremediation technologies for removal of petroleum hydrocarbons. Environ Sci Pollut Res Int. 2020;27(22):27370–27382. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06124-8

24. Perdigão R, Almeida CMR, Santos F, Carvalho MF, Mucha AP. Optimization of an autochthonous bacterial consortium obtained from beach sediments for bioremediation of petroleum hydrocarbons. Water. 2021;13(1):66. https://doi.org/10.3390/w13010066

25. Salem GS, Baiu SH, Ali AA. Isolation, examination and characterization of actinomycetes as a source of antimicrobial agents from Libyan soil. Adv Biosci Biotechnol. 2023;14(6):322–336. https://doi.org/10.4236/abb.2023.146020

26. Montes López MJ. Estudio taxonómico polifásico de bacterias procedentes de ambientes antártidos: descripción de cuatro nuevas especies [doctoral thesis on the Internet]. Barcelona: Universitat de Barcelona; 2005 [cited 2025 Oct 6]. Available from: https://hdl.handle.net/2445/42390

27. Willey JM, Sherwood LM, Woolverton CJ. Prescott’s microbiology. 8th ed. New York: McGraw-Hill; 2011.

28. Quatrini P, Scaglione G, De Pasquale C, Riela S, Puglia AM. Isolation of Gram-positive n-alkane degraders from a hydrocarbon-contaminated Mediterranean shoreline. J Appl Microbiol. 2008;104(1):251–259. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2007.03544.x

29. Chandwad S, Gutte S. Isolation of actonimycetes from soil sample using different pretreatment methods andits comparative study. Int J Res Anal Rev [Internet]. 2019 [cited 2025 Oct 6];6(2):697–702. Available from: https://www.ijrar.com/upload_issue/ijrar_issue_20543605.pdf

30. Silva LJ, Crevelin EJ, Souza DT, Lacerda-Júnior GV, de Oliveira VM, Ruiz ALTG, et al. Actinobacteria from Antarctica as a source for anticancer discovery. Sci Rep. 2020;10(1):13870. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69786-2

31. Jurelevicius D, Cotta SR, Peixoto R, Rosado AS, Seldin L. Distribution of alkane-degrading bacterial communities in soils from King George Island, Maritime Antarctic. Eur J Soil Biol. 2012;51:37–44. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2012.03.006

32. Aislabie J, Foght J, Saul D. Aromatic hydrocarbon-degrading bacteria from soil near Scott Base, Antarctica. Polar Biol. 2000;23(3):183–188. https://doi.org/10.1007/s003000050025

33. Nie Y, Chi CQ, Fang H, Liang JL, Lu SL, Lai GL, et al. Diverse alkane hydroxylase genes in microorganisms and environments. Sci Rep. 2014;4:4968. https://doi.org/10.1038/srep04968

34. Rojo F. Enzymes for aerobic degradation of alkanes. In: Timmis KN, editor. Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology. Berlin: Springer; 2010. p. 781–797. https://doi.org/10.1007/978-3-540-77587-4_59

35. Kim D, Kim YS, Kim SK, Kim SW, Zylstra GJ, Kim YM, et al. Monocyclic aromatic hydrocarbon degradation by Rhodococcus sp. strain DK17. Appl Environ Microbiol. 2002;68(7):3270–3278. https://doi.org/10.1128/AEM.68.7.3270-3278.2002

36. Muller EEL, Hourcade E, Louhichi-Jelail Y, Hammann P, Vuilleumier S, Bringel F. Functional genomics of dichloromethane utilization in Methylobacterium extorquens DM4. Environ Microbiol. 2011;13(9):2518–2535. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2011.02524.x

37. Silva JB, Centurion VB, Duarte AWF, Galazzi RM, Arruda MAZ, Sartoratto A, et al. Unravelling the genetic potential for hydrocarbon degradation in the sediment microbiome of Antarctic islands. FEMS Microbiol Ecol. 2023;99(1). https://doi.org/10.1093/femsec/fiac143

Descargas

Número

Sección

Artículo original de investigación e innovacion

Publicado

2026-09-24

Cómo citar

Silva-Cueva, J., Montero-Calderón, A., Pérez-Cárdenas, M., Navas-León, D. G., Rodríguez, H., Traverso-Ponce, A., & Pazmiño Arias, C. E. (2026). Tamizaje de bacterias cultivables de suelos antárticos para evaluar el crecimiento en medios suplementados con hidrocarburos a baja temperatura. Innovaciencia, 14(1). https://doi.org/10.15649/2346075X.6477

Descargas

Los datos de descarga aún no están disponibles.

Societal impact