Jani Pacheco Aranibar^2,3, Julio Bernabé Ortiz^1,2

(1)Universidad Catolica de Santa Maria, Arequipa-Peru

(2)Centro de Biologia Molecular, Universidad Nacional de San Agustin. Arequipa Peru.

(3)Instituto de Biotecnologia del ADN Uchumayo. Arequipa – Peru

RESUMEN: Planococcus sp. una bacteria aislada de rocas de cuarzo del desierto de la Joya, fue caracterizada mediante métodos bioinformáticos, moleculares y microbiológicos. Nuestros estudios en laboratorio demuestran que esta bacteria es capaz  de degradar Benceno en condiciones medioambientales; esta propiedad biodegradativa de Planoccocus, una especie extremofila, es reportada por primera vez y podría explotarse para biorremediacion de suelos y aguas contaminados con hidrocarburos aromáticos.

Palabras clave: Biodegradacion Benceno, Desierto Joya, Planococcus.

ABSTRACT: Planococcus sp. A perilitic bacterium isolated from quartz rocks from the desert of La Joya, was characterized by bioinformatic, molecular and microbiological methods. Our result a laboratory studies level show that this bacterium is capable of degrading Benzene under environmental conditions; This biodegradative property of Planococus, an extremophile  species, is reported for the first time and could be exploited for bioremediation of soils and waters contaminated with aromatic hydrocarbons.

KEYWORDS: Benzene Biodegradation, Joya Desert, Planococcus.

INTRODUCCIÓN

Los hidrocarburos aromáticos monociclicos  (MAH), están constituidos por un anillo benceno y se diferencian entre ellos por las substituciones de radicales, el más simple de los MAH es el Benceno formado por un anillo sin ninguna substitución, otros compuestos más comunes son el Tolueno, metilbenceno, Xileno, etc. Los MAH son relativamente solubles en agua y distribuidos ampliamente en casi todo los ecosistemas, y son considerados agentes mutagénicos y carcinogénicos por la agencia internacional para investigación en cáncer (IARC)(1,2). El benceno fue usado históricamente en la industria de la imprenta, como solvente de compuestos orgánicos de los colorantes, también como aditivo de la gasolina sin plomo (3). En la actualidad se usa mucho para la fabricación de metacrilatos, fenol, cyclohexano, anilina, alquil benceno , chlorobencenos, y otros productos usados en medicinas, colorantes, insecticidas y plásticos (4).Las principales fuentes de emisión de benceno ambiental son el parque automotriz, el humo del tabaco, evaporación de colorantes de impresión, refinación del petróleo; debido a su solubilidad en agua, puede quedarse almacenado en aguas subterráneas, los ríos o suelos y filtrado al subsuelo (5), constituyendo un contaminante peligroso y más aún al catalogarse como un agente  cancerígeno (2). Muchos métodos han sido probados para lograr su degradación; dentro de ellos la biodegradación  están  siendo muy estudiada, a la fecha se ha reportado su degradación utilizando variedad de microorganismos  como  Azoarcus sp (6), y Bacillus cereus (7) y recientemente una bacteria Peptococcaceae (8,9), sin embargo en nuestra región no han sido descrito bacterias que degradan benceno, ni mucho menos extremofilas que habitan en el desierto.  Además es importante explorar por nuevas  bacterias que puedan degradar el benceno  con la misma eficacia y de esta forma poder estudiar la transformación de productos formados durante su biodegradación.

Nosotros identificamos una bacteria aislada en la zona  “mar de cuarzo” que se encuentra en el desierto de la Joya Arequipa- Perú y el principal objetivo en este  trabajo es evaluar su capacidad biodegradativa  frente al benceno, en condiciones de laboratorio.

MATERIAL Y MÉTODOS

Medios para aislamiento y cultivo de Planococcus sp.

Los medios para su aislamiento fue el Minimal Salt Medium (MSM) compuesto por Na2HPO4· 2H2O (3.0 g/l), KH2PO4 (1.5 g/l), (NH4)2SO4 (0.5 g/l), MgCl2·6H2O (0.1 g/l ), CaCl2 (0.02 g/l), y elementos traza I(1 mL/L). la solucion de elementos traza I contiene EDTA (0.5 g/l), FeSO4·7H2O (0.2 g/l), elementos traza II (100 mL). la solucion de elementos traza II contiene H3BO3 (0.3 g/l), MnCl2·4H2O (0.03 g/l), CoCl2· 6H2O (0.2 g/l), ZnSO4·7H2O (0.1 g/l), Na2MoO4·2H2O (0.03 g/l), NiCl2·6H2O (0.02 g/l), and CuCl2· 2H2O (0.01 g/l).  El medio fue esetgerilizado por autoclavado antes de uso y el pH fue mantenido a 7.

Aislamiento y cultivo de Planococcus sp.

Las muestras fueron tomadas de la zona mar de cuarzo, ubicada en el desierto de la joya, departamento de Arequipa – PERU. Una roca de cuarzo fue levantada del suelo del desierto y la zona del cuarzo que estuvo en  contacto con el suelo, aspecto marrón, fue raspada con la ayuda de un bisturí estéril  y la tierra obtenida del raspado fue colectada en un bolsa estéril, rotulada y llevad al laboratorio para su cultivo.

La tierra colectada fue mesclada con 1 ml de PBS  estéril conteniendo 0.01% de tritón X100, después de una agitación vigorosa, y centrifugación, el sobrenadante fue sembrado en medio MSM e incubado a 25°C por 3 días, las colonias que crecieron fueron asiladas y repicadas por 5 veces hasta obtener un cultivo puro.

Identificación Molecular.

Muestras de cultivo puro fueron usadas para el aislamiento de ADN, usando el método fenol-cloroformo. El ADN correspondiente a la región rRNA16S fue amplificado utilizando primers universales  mediante la técnica de PCR, los ampliaciones purificados  fueron utilizados para su secuenciación. La secuencia fue utilizada para encontrar su homólogos mas cercanos mediante el Software Blast.

Caracterización Microbiológica.

Muestras de cultivo puro fueron sembrados en Agar nutritivo para la caracterización microbiológica, pruebas de Gram, TSI LIA,  INDOL, entre otros.

Enzayos de Degradacion de Benceno.

Para la degradacion de benceno se utiliza en metodo espectrofotometrico, y la cuantificacion se hace en base a un factor de calibracion elaborado con diferentes concentraciones de benceno y medidas su absorbancia 261 nm en el espectro UV.

RESULTADOS

Caracterización microbiológica,

la cepa aislada es Gram positiva y presenta las siguientes características para LIA: Producción de CO₂ positivo, Lisina: negativo Descarboxilacion: positivo, Desaminación: negativo y producción de H₂S: negativo. Para TSI: producción de CO₂ positivo, producción de Glucosa: negativo, producción de Lactosa: negativo y  producción de H₂S: negativo, tiene capacidad proteasa.           

Tabla N°1  Pruebas Bioquímicas de la Cepa aislada