Aspergillus ( / ˌ æ s p ər dʒ ɪ l ə s / ) es un género que consta de unos pocos cientos de molde especies encontrados en varios climas alrededor del mundo.
Aspergilo | |
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Cabeza conidial de Aspergillus niger | |
clasificación cientifica | |
Reino: | Hongos |
División: | Ascomycota |
Clase: | Eurotiomicetos |
Pedido: | Eurotiales |
Familia: | Trichocomaceae |
Género: | Aspergillus Micheli (1729) |
Especies | |
Aspergillus fue catalogado por primera vez en 1729 por el sacerdote y biólogo italiano Pier Antonio Micheli . Al ver los hongos bajo un microscopio, Micheli recordó la forma de un aspergillum (aspersor de agua bendita), del latín spargere (rociar), y nombró el género en consecuencia. [1] Aspergillum es una estructura asexual formadora de esporas común a todas las especies de Aspergillus ; también se sabe que alrededor de un tercio de las especies tienen una etapa sexual. [2] Si bien se sabe que algunas especies de Aspergillus causan infecciones fúngicas, otras son de importancia comercial.
Taxonomía
Especies
Aspergillus consta de 837 especies de hongos. [3]
Crecimiento y distribución
Aspergillus se define como un grupo de hongos conidiales , es decir, hongos en estado asexual. Sin embargo, se sabe que algunos de ellos tienen un teleomorfo (estado sexual) en Ascomycota . Con evidencia de ADN, todos los miembros del género Aspergillus son miembros de Ascomycota .
Los miembros del género poseen la capacidad de crecer donde existe una alta presión osmótica (alta concentración de azúcar, sal, etc.). Las especies de Aspergillus son altamente aeróbicas y se encuentran en casi todos los ambientes ricos en oxígeno, donde comúnmente crecen como mohos en la superficie de un sustrato, como resultado de la alta tensión de oxígeno. Por lo general, los hongos crecen en sustratos ricos en carbono como los monosacáridos (como la glucosa ) y los polisacáridos (como la amilosa ). Las especies de Aspergillus son contaminantes comunes de los alimentos con almidón (como el pan y las papas) y crecen en muchas plantas y árboles. [ cita requerida ]
Además del crecimiento en fuentes de carbono, muchas especies de Aspergillus demuestran oligotrofia donde son capaces de crecer en ambientes con agotamiento de nutrientes o ambientes con una completa falta de nutrientes clave. Aspergillus niger es un excelente ejemplo de esto; se puede encontrar creciendo en paredes húmedas, como un componente principal del moho .
Varias especies de Aspergillus , incluidas A. niger y A. fumigatus , colonizarán fácilmente los edificios, [4] favoreciendo las áreas cálidas y húmedas o húmedas como los baños y alrededor de los marcos de las ventanas . [5]
Los Aspergillus se encuentran en millones en almohadas. [6]
Importancia comercial
Las especies de Aspergillus son importantes desde el punto de vista médico y comercial. Algunas especies pueden causar infección en humanos y otros animales. Algunas infecciones que se encuentran en animales se han estudiado durante años, mientras que otras especies que se encuentran en animales se han descrito como nuevas y específicas de la enfermedad investigada, y otras se conocen como nombres que ya se utilizan para organismos como los saprófitos . Más de 60 especies de Aspergillus son patógenos de relevancia médica. [7] Para los humanos, se encuentran una variedad de enfermedades como infecciones del oído externo, lesiones cutáneas y úlceras clasificadas como micetomas .
Otras especies son importantes en las fermentaciones microbianas comerciales. Por ejemplo, las bebidas alcohólicas como el sake japonés a menudo se elaboran con arroz u otros ingredientes con almidón (como la mandioca ), en lugar de con uvas o cebada malteada. Los microorganismos típicos que se utilizan para producir alcohol, como las levaduras del género Saccharomyces , no pueden fermentar estos almidones. Por lo tanto, el moho koji como Aspergillus oryzae se usa para descomponer primero los almidones en azúcares más simples. [8]
Los miembros del género también son fuentes de productos naturales que pueden usarse en el desarrollo de medicamentos para tratar enfermedades humanas. [9] Aspergillus spp. son conocidos por producir antraquinona que tiene importancia comercial debido a su antibacteriano y
propiedades antifúngicas. [10]
Quizás la aplicación más grande de Aspergillus niger es como fuente principal de ácido cítrico ; este organismo representa más del 99% de la producción mundial de ácido cítrico, o más de 1,4 millones de toneladas por año. [ cita requerida ] A. niger también se usa comúnmente para la producción de enzimas nativas y extrañas , incluyendo glucosa oxidasa , lisozima y lactasa . [11] En estos casos, el cultivo rara vez se cultiva en un sustrato sólido, aunque esto sigue siendo una práctica común en Japón, pero se cultiva más a menudo como un cultivo sumergido en un biorreactor . De esta manera, se pueden controlar estrictamente los parámetros más importantes y se puede lograr la máxima productividad. Este proceso también hace que sea mucho más fácil separar la sustancia química o enzima de importancia del medio y, por lo tanto, es mucho más rentable.
Investigar
A. nidulans ( Emericella nidulans ) se ha utilizado como organismo de investigación durante muchos años y fue utilizado por Guido Pontecorvo para demostrar la paraexualidad en hongos. Recientemente, A. nidulans fue uno de los organismos pioneros en tener su genoma secuenciado por investigadores del Broad Institute . A partir de 2008, sehan secuenciado los genomas deotras sieteespecies de Aspergillus : A. niger (dos cepas), A. oryzae y A. terreus , deutilidad industrial, y los patógenos A. clavatus , A. fischerianus ( Neosartorya fischeri ), A. flavus y A. fumigatus (dos cepas). [12] A. fischerianus casi nunca es patógeno, pero está estrechamente relacionado con el patógeno común A. fumigatus ; fue secuenciado en parte para comprender mejor lapatogenicidad de A. fumigatus . [13]
Reproducción sexual
De las 250 especies de aspergilli, alrededor del 64% no tiene ningún estado sexual conocido. [14] Sin embargo, muchas de estas especies probablemente tengan una etapa sexual aún no identificada. [14] La reproducción sexual ocurre de dos formas fundamentalmente diferentes en los hongos. Estos son el cruzamiento (en hongos heterotálicos ) en el que dos individuos diferentes aportan núcleos, y la autofecundación o autofecundación (en hongos homotálicos ) en los que ambos núcleos se derivan del mismo individuo. En los últimos años, se han descubierto ciclos sexuales en numerosas especies que antes se pensaba que eran asexuales. Estos descubrimientos reflejan un enfoque experimental reciente en especies de particular relevancia para los humanos.
A. fumigatus es la especie más común que causa enfermedades en humanos inmunodeficientes . En 2009, se demostró que A. fumigatus tiene un ciclo sexual heterotálico y completamente funcional. [15] Se requieren aislamientos de tipos de apareamiento complementarios para que ocurra el sexo .
A. flavus es el principal productor de aflatoxinas cancerígenas en los cultivos de todo el mundo. También es un patógeno oportunista para humanos y animales , que causa aspergilosis en individuos inmunodeprimidos. En 2009, se descubrió que surgía un estado sexual de este hongo heterotálico cuando se cultivaban juntas cepas de tipos de apareamiento opuestos en condiciones adecuadas. [dieciséis]
A. lentulus es un patógeno humano oportunista que causa aspergilosis invasiva con altas tasas de mortalidad . En 2013,se descubrió que A. lentulus tiene un sistema de reproducción sexual funcional heterotálico. [17]
A. terreus se utiliza comúnmente en la industria para producir importantes ácidos orgánicos y enzimas, y fue la fuente inicial del fármaco lovastatina para reducir el colesterol . En 2013, se descubrió que A. terreus era capaz de reproducirse sexualmente cuando se cruzaron cepas de tipos de apareamiento opuestos en condiciones de cultivo adecuadas. [18]
Estos hallazgos con las especies de Aspergillus son consistentes con la evidencia acumulada, de estudios de otras especies eucariotas , de que el sexo probablemente estaba presente en el ancestro común de todos los eucariotas . [19] [20]
A. nidulans , un hongo homotálico, es capaz de autofertilizarse. La autofecundación implica la activación de las mismas vías de apareamiento características del sexo en especies cruzadas, es decir, la autofertilización no evita las vías necesarias para el cruzamiento sexual, sino que requiere la activación de estas vías dentro de un solo individuo. [21]
Entre las especies de Aspergillus que exhiben un ciclo sexual, la inmensa mayoría en la naturaleza son homotálicas (autofertilizantes). [22] Esta observación sugiere que las especies de Aspergillus generalmente pueden mantener el sexo, aunque la autofecundación homotálica produce poca variabilidad genética . A. fumigatus , un hongo heterotálico (cruzamiento externo) que ocurre en áreas con climas y ambientes muy diferentes, también muestra poca variabilidad genética dentro de las regiones geográficas o en una escala global, [23] nuevamente sugiriendo que el sexo, en este caso cruzando el sexo, puede mantenerse incluso cuando se produce poca variabilidad genética.
Genómica
La publicación simultánea de tres manuscritos del genoma de Aspergillus en Nature en diciembre de 2005 estableció al género como el principal género de hongos filamentosos para estudios genómicos comparativos. Como la mayoría de los grandes proyectos de genoma, estos esfuerzos fueron colaboraciones entre un gran centro de secuenciación y la respectiva comunidad de científicos. Por ejemplo, el Instituto de Investigación del Genoma (TIGR) trabajó con la comunidad de A. fumigatus . A. nidulans se secuenció en el Broad Institute. A. oryzae fue secuenciado en Japón en el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada . El Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía ha publicado datos de secuencia para una cepa de A. niger productora de ácido cítrico . TIGR, ahora rebautizado como Instituto J. Craig Venter , encabeza actualmente un proyecto sobre el genoma de A. flavus . [24]
Aspergillus se caracteriza por altos niveles de diversidad genética y, utilizando la divergencia de los protostomas como escala, es tan diverso como el filo Vertebrados, aunque la estructura del genoma tanto inter como intraespecífica es relativamente plástica. [25] Los genomas de algunas especies de Aspergillus , como A. flavus y A. oryzae , son más ricos y alrededor de un 20% más grandes que otros, como A. nidulans y A. fumigatus . Varios mecanismos podrían explicar esta diferencia, aunque la combinación de la duplicación segmentaria, la duplicación del genoma y la transferencia horizontal de genes que actúan de manera fragmentada está bien respaldada. [26]
Los tamaños del genoma para las especies secuenciadas de Aspergillus varían de aproximadamente 29,3 Mb para A. fumigatus a 37,1 Mb para A. oryzae , mientras que el número de genes predichos varía desde aproximadamente 9926 para A. fumigatus hasta aproximadamente 12 071 para A. oryzae . El tamaño del genoma de una cepa de A. niger productora de enzimas es de tamaño intermedio a 33,9 Mb. [1]
Patógenos
Algunas especies de Aspergillus causan enfermedades graves en humanos y animales. Las especies patógenas más comunes son A. fumigatus y A. flavus , que producen aflatoxinas, que es tanto una toxina como un carcinógeno, y que pueden contaminar alimentos como las nueces. Las especies más comunes que causan enfermedades alérgicas son A. fumigatus y A. clavatus . Otras especies son importantes como patógenos agrícolas. Aspergillus spp. causan enfermedades en muchos cultivos de cereales, especialmente maíz , y algunas variantes sintetizan micotoxinas , incluida la aflatoxina. Aspergillus puede causar infecciones neonatales . [27]
Las infecciones por A. fumigatus (la especie más común) son infecciones pulmonares primarias y pueden potencialmente convertirse en una neumonía de necrosamiento rápido con potencial de diseminación. El organismo se puede diferenciar de otras infecciones comunes por mohos basándose en el hecho de que adquiere una forma de moho tanto en el medio ambiente como en el huésped (a diferencia de Candida albicans, que es un moho dimórfico en el medio ambiente y una levadura en el cuerpo).
Aspergilosis
La aspergilosis es el grupo de enfermedades causadas por Aspergillus . La especie más común entre las infecciones de los senos paranasales asociadas con la aspergilosis es A. fumigatus . [28] Los síntomas incluyen fiebre, tos, dolor de pecho o dificultad para respirar, que también ocurren en muchas otras enfermedades, por lo que el diagnóstico puede ser difícil. Por lo general, solo los pacientes con sistemas inmunitarios ya debilitados o que padecen otras afecciones pulmonares son susceptibles.
En los seres humanos, las principales formas de enfermedad son: [29] [30]
- Aspergilosis broncopulmonar alérgica, que afecta a pacientes con enfermedades respiratorias como asma , fibrosis quística y sinusitis.
- Aspergilosis invasiva aguda, una forma que crece en el tejido circundante, más común en personas con sistemas inmunitarios debilitados , como pacientes con SIDA o quimioterapia.
- Aspergilosis invasiva diseminada, una infección que se disemina ampliamente por el cuerpo.
- Aspergiloma , una "bola de hongos" que se puede formar dentro de cavidades como el pulmón
Las infecciones por hongos de las esporas de Aspergillus siguen siendo una teoría de la enfermedad y la muerte prematura de algunos de los primeros egiptólogos y exploradores de tumbas. Las esporas antiguas que crecieron en los restos de las ofrendas de alimentos y las momias selladas en tumbas y cámaras pueden haber sido sopladas e inhaladas por los excavadores, en última instancia vinculadas a la noción de la maldición de los faraones . [31]
La aspergilosis de las vías respiratorias también se informa con frecuencia en aves, y se sabe que ciertas especies de Aspergillus infectan insectos. [7]
Ver también
- Lista de especies de Aspergillus
- Problemas de salud del moho
- El síndrome del edificio enfermo
Referencias
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... para hacer salsa de soja, primero agrega el moho de aspergillus a las semillas de soja y los granos para producir una mezcla llamada koji.
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Otras lecturas
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enlaces externos
- FungiDB: una base de datos genómica funcional integrada para hongos y oomicetos
- Recursos del genoma de Aspergillus (NIH)
- Aspergillus Comparative Database Recurso genómico comparativo en el Broad Institute
- Repositorio de datos central de Aspergillus
- The Fungal Genetics Stock Center
- El sitio web de Aspergillus / Aspergillosis Una enciclopedia de Aspergillus para pacientes, médicos y científicos
- Proyecto de vigilancia de Aspergillus en un gran hospital de atención terciaria. ( PDF ).
- La base de datos del genoma de Aspergillus
- Moho y hongos