Identificación filogenética y detección in situ de células microbianas individuales sin cultivo

La discrepancia frecuente entre los recuentos directos microscópicos y el número de bacterias cultivables a partir de muestras ambientales es solo una de varias indicaciones de que actualmente conocemos solo una pequeña parte de la diversidad de microorganismos en la naturaleza. Una combinación de recuperación directa de secuencias de ARNr y sondas oligonucleotídicas de célula entera puede usarse para detectar secuencias específicas de ARNr de bacterias no cultivadas en muestras naturales e identificar microscópicamente células individuales. Se han realizado estudios con ensamblajes microbianos de diversas complejidades que van desde asociaciones endosimbióticas bacterianas simples de dos componentes hasta enriquecimientos multiespecie que contienen bacterias magnetotácticas, hasta comunidades marinas y de suelo altamente complejas. El análisis filogenético de la secuencia de ARNr recuperada de un microorganismo no cultivado revela sus parientes cultivables más cercanos y, junto con información sobre las condiciones fisicoquímicas de su hábitat natural, puede facilitar intentos de cultivo más dirigidos. Para el análisis de comunidades complejas, como biopelículas multiespecie y flóculos de lodos activados, se ha demostrado ventajoso un enfoque diferente. Se aplican conjuntos de sondas específicas para diferentes niveles taxonómicos de manera consecutiva, comenzando con las más generales y terminando con las más específicas (un enfoque jerárquico de arriba hacia abajo), generando así información cada vez más precisa sobre la estructura de la comunidad. No solo las hibridaciones de célula entera dirigidas al ARNr proporcionan datos sobre la morfología celular, recuentos celulares específicos y distribuciones in situ de grupos filogenéticos definidos, sino que también la intensidad de la señal de hibridación refleja el contenido celular de ARNr de células individuales. A partir de la intensidad de la señal conferida por una sonda específica, podrían estimarse tasas de crecimiento y actividades in situ de células individuales para especies conocidas. En muchos ecosistemas, el bajo contenido celular de ARNr y/o la limitada permeabilidad celular, combinado con fluorescencia de fondo, dificultan la identificación in situ de poblaciones autóctonas. Se discuten en detalle enfoques para sortear estos problemas.