Bacterias en el acuario marino

¿Una cuestión de confianza?

En los últimos años se ha puesto muy de moda el empleo de todo tipo de bacterias como una solución cómoda e inteligente para solucionar algunos de los problemas más habituales en el acuario marino (elevadas tasas de nitratos y fosfatos, focos de cianobacteria, substrato sucio, algas, enfermedades e infecciones…). Casi todos los fabricantes se han apresurado a lanzar al mercado sus propias botellas “milagrosas”, cócteles de contenido desconocido que se posicionan como la mejor solución para estos problemas.

Algunos aficionados aseguran que funcionan maravillosamente, otros no ven apenas cambios o mejoras. ¿Será que no sabemos usarlo? ¿será simplemente otro de esos elixires milagrosos embotellados en frasquitos de atractivo color?

Y parece que cada fabricante tiene su propio sistema para facilitar que estas bacterias lleguen a nuestro acuario en perfecto estado: algunos lo embotellan en frasquitos que debemos mantener en la nevera, otros parece que no necesitan el poder conservante del frío porque vienen encapsuladas en atmósfera de nitrógeno, otros en botellas recubiertas por una sustancia protectora y conservante desconocida, algunos las separan en distintos botes y afirman que no necesitan medida alguna de conservación pero el sistema más fascinante es el de aquellas que vienen secas, acompañando a otros productos como el carbón activo, zeolitas o incluso granos de sal.

Y todas ellas con el mismo noble y generoso objetivo: convertir nuestro acuario en un sistema sano, limpio y natural. Casi nada.

Es perfectamente comprensible, sensato y razonable: somos escépticos y así debe ser.

Tipos de bacterias

Se pueden clasificar de muchas maneras, pero vamos a centrar la atención en los dos grupos que más nos interesan, las bacterias nitrificantes y las bacterias desnitrificantes.

Como bien sabemos, los compuestos nitrogenados son los principales contaminantes en un acuario marino. Todo comienza con las secreciones de peces e invertebrados y la liberación de amonio / amoníaco: a un pH de 8,3 hay aproximadamente un 10% de amoníaco (NH3) y un 90% de amonio (NH4), siendo el primero mucho más tóxico. Cuanto más densamente poblado esté el acuario y más alimentemos a los peces, mayor será la concentración de estos compuestos.

Es aquí donde comienzan su importante labor las bacterias nitrificantes, en especial las nitrosomonas y nitrosococcus, las cuales oxidarán estas moléculas convirtiéndolas en nitritos (NO2), mucho menos tóxicos. Para que este proceso de oxidación sea efectivo dichas bacterias necesitarán un medio bien oxigenado por lo que es frecuente encontrarlas en las superficies externas de rocas, arena e incluso las paredes del acuario (biofilm).

No obstante, los nitritos siguen constituyendo una grave amenaza, especialmente para los peces y no tanto para los invertebrados, ya que cuando llegan al torrente sanguíneo a través de las branquias, transforman la hemoglobina en meta-hemoglobina, la cual es incapaz de captar moléculas de oxígeno haciendo que el pez muera asfixiado (los peces que mueren envenenados por nitritos suelen presentar un aspecto cianótico y agallas azuladas).

Es entonces cuando entra en juego otro grupo de bacterias, las nitrobacter, quienes transformarán los nitritos (NO2) en nitratos (NO3) mediante una segunda oxidación. Además de oxígeno, estas bacterias hacen uso del CO2 como principal fuente de carbono para llevar a cabo un proceso denominado digestión aeróbica.

Pero aquí no acaban nuestros problemas con los compuestos nitrogenados. Los nitratos son iones menos tóxicos que los nitritos, pero presentan un inconveniente: constituyen el mejor fertilizante posible para las algas. Hay que reducir la concentración de nitratos, o en poco tiempo el acuario se llenará de algas las cuales acabarán asfixiando a cualquier coral que tengamos.

¿Y cómo eliminar los nitratos? Precisamente haciendo lo contrario que hemos estado haciendo hasta ahora: retirando los átomos de oxígeno de las molécula de NO3 hasta transformarlo en nitrógeno libre: N2

¿Y quién es capaz de retirar el oxígeno de dichas moléculas? Ni más ni menos que las bacterias desnitrificantes, las verdaderas protagonistas de la película. Es muy fácil transformar el amoníaco en nitrito y éste en nitrato, no hay que hacer más que esperar a que se asienten las colonias de bacterias nitrificantes y alimentar a nuestros animales para que no falte amoníaco. Pero eliminar los nitratos…eso es un poco más complicado.

Con nombre y apellido

Toda esta teoría está muy bien y la mayoría de los aficionados a los acuarios marinos ya la conocía. Conozcamos un poco mejor quién es quién y lo que pueden hacer cada especie de bacterias por nuestro acuario.

Son quimioautótrofos y solamente requieren nitrógeno amoniacal y oxígeno para proliferar, no dependen de la luz como muchas otras bacterias. El resultado de la digestión aerobia de estas bacterias son moléculas de nitrito, un compuesto muy tóxico para cualquier animal con circulación sanguínea. Debido a su gran dependencia del amoníaco, su reproducción es muy lenta y necesitan varios días para dividirse.

Estas bacterias obtienen su energía de la oxidación de los nitritos (NO2) y la fijación del dióxido de carbono (CO2), pero cuando no disponen de oxígeno se comportan como quimioheterótrofas alimentándose de nitratos (NO3) y produciendo nitritos (NO2), óxido nitroso (N2O) y óxido nítrico (NO).

Esta bacteria quimioautótrofa  destaca de las anteriores por su adaptabilidad a casi cualquier medio, por lo que se la considera extremófila. Puede prosperar en condiciones aerobias y anaerobias y dentro de unos rangos de temperatura y pH muy amplios lo que hace que sea muy fácil de encontrar en cualquier medio que contenga nitrógeno y carbono.

En ausencia de nitratos es capaz de digerir moléculas de metanol y metilamina, e incluso compuestos inorgánicos formados por hidrógeno y azufre, como el tiosulfato.

En función de la disponibilidad de oxígeno, pueden convertirse en organismos desnitrificadores tomando moléculas de nitrato y reduciéndolas a nitrógeno gaseoso.

Su capacidad de adaptación a una amplia variedad de medios y de actuar como bacteria nitrificante o desnitrificante en función de la disponibilidad de oxígeno, convierte a esta bacteria en una de las más usadas para la depuración de aguas residuales y como elemento fundamental en técnicas de biorremediación.

Los plastificantes son parcialmente convertidos en compuestos menos peligrosos. Estas bacterias pueden unirse temporalmente a fosfatos, lo que facilita que puedan ser parcialmente retirados a través del skimmer.

Son muy resistentes y proliferan rápidamente en un rango de temperaturas comprendido entre 4 y 42ºC.

Rhodopseudomonas se caracteriza por su habilidad para cambiar su metabolismo en función de las condiciones en que se encuentre, pudiendo comportarse como fotoautótrofa, fotoheterótrofa (habitual), quimioautótrofa y quimioheterótrofa.

Su flexibilidad metabólica es asombrosa: puede crecer con o sin oxígeno, aprovechar o no la luz solar y sintetizar compuestos orgánicos e inorgánicos

Son especialmente útiles en el acuario cuando funcionan en modo fotoheterótrofo ya que eliminan ácidos carboxílicos halogenados bastante tóxicos. Para ello solamente necesita luz, una fuente de carbono como el CO2 y oxígeno.

Resulta significativo el hecho de que para realizar la fotosíntesis emplee bacterioclorofila, en lugar de clorofila A como hacen la mayoría de los organismos. Esto hace que pueda absorber luz de unas longitudes de onda comprendidas entre 800 y 925 nm (la clorofila A lo hace entre 660 y 680 nm). Esta longitud de onda se corresponde con la parte más roja del espectro luminoso, la cual es más abundante en zonas poco profundas.

Estas bacterias son especialmente útiles en el acuario por su capacidad para fijar nitrógeno procedente de la desnitrificación y así competir contra las cianobacterias que también pueden fijar el nitrógeno. Esto la convierte en una bacteria especialmente útil para prevenir y combatir la aparición de cianobacterias en nuestros acuarios.

Esta diminuta bacteria autótrofa (capaz de sintetizar compuestos inorgánicos) es especialmente útil por su capacidad para oxidar compuestos sulfurosos muy tóxicos como el sulfuro de hidrógeno (H2S), motivo por el cual la encontraremos únicamente en zonas aerobias y bien oxigenadas. Sus demandas de carbono no son muy elevadas y le bastará con el CO2 disuelto en el agua.

Como curiosidad, comentar que se trata de una bacteria ampliamente utilizada en agricultura por su capacidad para acidificar terrenos excesivamente alcalinos.

Gusta de medios neutros o con un pH ligeramente ácido y temperaturas en el rango de los 30ºC por lo que , a diferencia de la anterior, podemos encontrarla en prácticamente cualquier tipo de terreno y especialmente en los sedimentos marinos y zonas degradadas.[sociallocker]

Su carácter facultativo le permite seguir dos rutas metabólicas:

• En zonas aeróbicas se comportará como la anterior, oxidando sulfuro de hidrógeno (H2S).
• En zonas anaeróbicas seguirá consumiendo azufre, además de grandes cantidades de nitrógeno en forma de nitrato y amonio:

H₂S + HS^– + NO₃^– + CO₂ + HCO₃^– + NH₄⁺ –> SO₄^2- + N₂ + C₅H₇O₂N (biomasa) + H⁺ + H₂O

[/sociallocker]Por si esto fuera poco, esta cepa bacteriana tiene la ventaja competitiva de necesitar pequeñas cantidades de carbono en relación al nitrógeno que puede procesar (es suficiente con el CO2 del agua). Es el tipo de bacteria que habita los típicos reactores de azufre, cada vez menos utilizados.

Resulta de elevada utilidad debido a su capacidad para degradar compuestos orgánicos de azufre peligrosos tales como disulfuro de carbono, metanotiol, sulfuro de dimetilo y disulfuro de dimetilo antes de que puedan formar gas de sulfuro de hidrógeno el cual es elevadamente tóxico.

Es especialmente útil en el acuario por su capacidad para combatir infecciones fúngicas como rhizoctonia y fusarium. Por si fuera poco es muy eficaz inhibiendo bacterias del género vibrio (responsables de la muerte de muchos peces).

Conclusiones

Como hemos visto, la mayoría de las bacterias disponibles para su uso en el acuario marino son del tipo gram negativo, es decir, disponen de doble membrana (citoplasmática y externa). Otra características muy habituales en las cepas de bacterias analizadas es su elevada resistencia (capaces de proliferar en grandes rangos de pH y temperatura) y su ubicuidad (casi todas están presentes en todo tipo de medio, ya sea seco o húmedo).

Además de ello, muchas son capaces de adaptarse a las circunstancias alterando su ruta metabólica habitual cuando no disponen de las condiciones y alimento necesarios. Algunas incluso son facultativas y pueden adaptar su metabolismo a la presencia o ausencia de oxígeno.

Las bacterias son microorganismos muy abundantes y en constante equilibrio interespecífico. Un acuario sano, sin metales o sustancias inhibidoras y sin elementos limitantes (en general es necesaria la presencia de nitrógeno, fósforo, carbono, azufre y oxígeno) debe tener una gran población de bacterias de distintas especies, si bien es cierto que el paso del tiempo suele afectar negativamente a dicho equilibrio multi-bacteriano y hacer que algunas de ellas se sitúen al borde de la desaparición (lo que es conocido como formación de monocultivos en un sistema cerrado).

Por ello es conveniente la inoculación periódica de distintas cepas bacterianas, lo cual asegurará un mantenimiento y biodiversidad adecuados.