¿Cómo elegir un producto de biorremediación para acuicultura?

Por: François Cellier*

Con más de 100 años de experiencia en el desarrollo, producción y comercialización de microorganismos, Lallemand Animal Nutrition destaca por su rigor científico e innovación. Su capacidad para seleccionar cepas altamente específicas, adaptadas a las necesidades de los profesionales de la acuicultura, ofrece soluciones de biorremediación efectivas, científicamente validadas y apropiadas desde una perspectiva ambiental.

¿Cepas o especies?

En microbiología, una especie es un grupo de bacterias que comparten rasgos genéticos centrales, mientras que una cepa es un subtipo que puede diferir en metabolismo, nicho ecológico o interacción con el hospedador (Göker & Oren, 2024).

La importancia de las variedades dentro de una especie se entiende fácilmente si pensamos en los perros. Aunque todas las razas pertenecen a la misma especie (Canis lupus familiaris), un Border Collie ágil y hábil tiene características y habilidades muy distintas a las de un Bulldog tranquilo y de bajo cardio.

En biorremediación acuícola, seleccionar la cepa bacteriana adecuada puede ser más importante que elegir la especie. De hecho, dentro de una misma especie, diferentes cepas muestran capacidades metabólicas muy distintas, como asimilación de amonio, producción de enzimas, degradación de materia orgánica o inhibición de patógenos (Figura 1).

La tolerancia a la salinidad y la actividad bajo diferentes niveles de oxígeno también son rasgos específicos de cepa que determinan la eficacia en sistemas acuícolas particulares. De manera similar, la capacidad de formar biofilms suele depender de la cepa. Además, ensayos en campo han demostrado que consorcios optimizados por cepa pueden ofrecer mejores resultados en biorremediación o salud animal.

En resumen, basarse únicamente en la clasificación a nivel de especie puede llevar a aplicaciones ineficaces. El rendimiento funcional y la compatibilidad ecológica se determinan a nivel de cepa, no de especie.

Inhibición de patógenos: no todas las bacterias pueden hacerlo

No todas las cepas bacterianas tienen la capacidad de inhibir patógenos en ambientes acuícolas. El efecto antagonista suele ser específico de cepa y depende de interacciones complejas con el hospedador, el entorno y el patógeno. Esto se debe a la diversidad genética que afecta la producción de compuestos antimicrobianos, señales de quorum sensing o rasgos competitivos. Estas diferencias también pueden surgir de adaptaciones ambientales, donde ciertas cepas han evolucionado bajo condiciones específicas para ser más eficaces en la supresión de patógenos.

Además, las interacciones entre estas cepas y la microbiota circundante o los organismos hospedadores pueden influir en su rendimiento inhibidor, haciendo que algunas cepas sean más adecuadas para aplicaciones de biocontrol que otras.

Según Golnari et al. (2024), solo ciertas cepas específicas demuestran una inhibición consistente de patógenos en condiciones acuícolas (Figura 2).

Adaptabilidad comprobada al nivel de salinidad

Las bacterias halotolerantes o halófilas pueden regular su presión osmótica interna acumulando solutos compatibles, lo que les permite sobrevivir en un amplio rango de salinidades (Galinski, 1993). Sin embargo, las cepas no adaptadas experimentan estrés osmótico que afecta la integridad celular e inhibe la actividad metabólica (Tabla 1). Es importante validar que las cepas utilizadas estén adaptadas al nivel de salinidad actual de la finca.

Adaptabilidad comprobada a distintos niveles de oxígeno

Los niveles de oxígeno varían considerablemente entre los microambientes de un estanque acuícola: desde la columna de agua y los flóculos, hasta la interfaz sedimento-agua y las capas más profundas del suelo. Estos gradientes están influenciados por factores como fotosíntesis y respiración del fitoplancton, sistemas de aireación, acumulación de materia orgánica y biomasa animal. Por lo tanto, es esencial aplicar un producto de biorremediación que funcione bajo condiciones aeróbicas, microaeróbicas y anaeróbicas (Tabla 2).

Algunas bacterias de biorremediación poseen rutas metabólicas flexibles que les permiten alternar entre respiración aeróbica y anaeróbica (Geng et al., 2021). En cambio, otras cepas son estrictamente aerobias o anaerobias, sin capacidad de adaptación a ambientes con variaciones en el potencial redox.

Producción de enzimas: clave para la digestión de materia orgánica

La capacidad de las cepas seleccionadas para producir una amplia gama de enzimas extracelulares — como proteasas, lipasas, amilasas y celulasas— es crucial para la degradación eficiente de residuos orgánicos. Estas enzimas descomponen la materia orgánica compleja en moléculas solubles más pequeñas, que pueden ser absorbidas y metabolizadas por las mismas bacterias que las secretan.

La estrategia enzimática de cada cepa depende de su genética y regulación interna (Domingues et al., 2022). Por eso, una mezcla bien diseñada de cepas complementarias puede sintetizar un panel consistente de enzimas digestivas bajo distintas condiciones, permitiendo la degradación de residuos orgánicos de diversa composición en distintos entornos acuícolas.

Por ejemplo, ciertas cepas de Bacillus subtilis producen altos niveles de amilasa, mientras que otras no (Figura 3).

Asimilación de amonio por heterótrofos: una ventaja selectiva en el manejo del nitrógeno

En bacterias heterótrofas empleadas para biorremediación en acuicultura, la capacidad de incorporar amonio en la biomasa celular es clave para reducir la acumulación de nitrógeno y prevenir la proliferación excesiva de fitoplancton. Esta capacidad varía entre cepas, dependiendo de la eficiencia de rutas como el ciclo GS-GOGAT (Glutamina Sintetasa– Glutamato Sintasa), influenciada por el fondo genético y la respuesta ambiental (Sørensen & Jensen, 2007).

Algunas cepas heterótrofas muestran alta tasa de absorción de amonio incluso bajo relaciones carbono-nitrógeno fluctuantes, lo que las hace especialmente valiosas en sistemas ricos en nutrientes como los de alta densidad o semicerrados. La combinación de cepas con perfiles complementarios de asimilación de nitrógeno mejora la capacidad del sistema para manejar cargas dinámicas de nitrógeno de forma efectiva.

La asimilación de amonio por microorganismos beneficiosos contribuye a estabilizar los florecimientos de fitoplancton, reduciendo las fluctuaciones de parámetros como oxígeno disuelto y pH entre el día y la noche en los estanques de acuicultura.

Al asimilar amonio, estas cepas seleccionadas también reducen la carga sobre las bacterias nitrificantes, favoreciendo un proceso de nitrificación más estable y eficiente, y minimizando el riesgo de picos de nitrito.

Biorremediación en acuicultura: la importancia de una fuente confiable

Con la creciente demanda en acuicultura, el mercado de biorremediación ha atraído a numerosos proveedores que ofrecen productos con diversas características. Sin embargo, la calidad varía significativamente, y en muchos casos, las decisiones comerciales prevalecen sobre la funcionalidad real.

Esto se debe también a la complejidad y variabilidad de los sistemas acuícolas, lo que dificulta la evaluación estricta del rendimiento de un biorremediador. Por ello, las decisiones a veces se basan en el precio o el marketing, en lugar de criterios científicos y técnicos.

Para asegurar resultados óptimos, es esencial exigir evidencia científica y técnica robusta que demuestre que el producto:

Está adaptado a tu entorno específico.

Puede cumplir con tus necesidades operativas, como:

🗸 Producción de enzimas.

🗸 Inhibición de patógenos.

🗸 Asimilación de amonio.

🗸 Modulación de la microbiota (explicación detallada en un próximo artículo).

Lallemand: un siglo de experiencia microbiana

Con más de 100 años de experiencia en el desarrollo, producción y comercialización de microorganismos, Lallemand se destaca por su rigor científico e innovación. La empresa es propietaria de Aquapharm, que alberga la mayor colección privada de microorganismos marinos del mundo, con más de 12,500 cepas, incluyendo más de 6,000 completamente secuenciadas.

Este recurso único permite a Lallemand seleccionar cepas altamente específicas, adaptadas a las necesidades de los profesionales de la acuicultura, ofreciendo soluciones de biorremediación efectivas, científicamente validadas y apropiadas desde una perspectiva ambiental.

Este artículo es patrocinado por: LALLEMAND ANIMAL NUTRITION