Bacillus thuringiensis

Fitxa de diversitat de microorganismes i aplicacions
Autors: Clara Ferrer, Heura Domènech i Anna Torrecillas

Bacillus thuringiensis

Fílum: Firmicutes 
Classe: Bacilli
Ordre: Bacillales 
Família: Bacillaceae 
Gènere: Bacillus

Característiques morfològiques

Bacillus thuringiensis forma colònies de 3 a 8 mm de diàmetre betahemolítiques amb hemòlisi completa, de color de gris verdós, amb aspecte de vidre esmerilat i vores regulars, que formen agrupacions en cadenes que es poden observar macroscòpicament.

Són bacils gram positius, de 1,2 mm de diàmetre per 3 a 5 mm de llarg, de vora arrodonida i que formen cadenes curtes. Presenten flagel·lació perítrica. S'observen espores el·lipsoïdals i centrals que no deformen el bacil.

Característiques metabòliques

Bacillus thuringiensis és un bacteri aerobi facultatiu. Durant l’esporulació presenta espores i cristalls paraesporals bipiramidals. Té la capacitat de fermentar la glucosa, fructosa, trehalosa, maltosa i ribosa, i d'hidrolitzar la gelatina, midó, glicogen i n-acetil-glucosamina.

Aquest bacteri segueix les rutes de glucòlisi o la via de les pentoses fosfat per sucres, el cicle de Krebs i el cicle del glioxilat. Per al metabolisme de nitrogen, cataboliza aminoàcids i assimila l'amoni. Els principals enzims d'assimilació d'aminoàcids són: alanina deshidrogenasa, glutamat deshidrogenasa, glutamat sintetasa i glutamina sintetasa. Aquests posteriorment actuen com a donadors de nitrogen a altres metabòlits per la via de transaminació.

Bacillus thuringiensis no presenta l'enzim α-cetoglutarat deshidrogenasa, es per això que no pot completar el cicle de Krebs; en el seu lloc realitza el cicle de l'àcid aminobutíric donant com a producte el succinat que continuarà al cicle de Krebs. La producció dels cristalls paraesporals es duu a terme un cop començ la formació de la pre-espora i dura fins a la seva maduració. Els cristalls paraesporals s'ubiquen a l'interior de l’esporangi i, en general, fora de l’exospori de l'espora. Normalment s’alliberen quan es produeix la lisi cel·lular. Cada cristall paraesporal pot estar constituït per proteïnes Cry o δ-endotoxines de diferents tipus que s'agrupen mitjançant ponts disulfur.

Característiques ecològiques

Bacillus thuringiensis és un paràsit d'insectes i, a la vegada, un sapròfit. El trobem de forma natural en el sòl i en les plantes, tot i així, actualment es cultiva en els laboratoris per tal d’incrementar-ne la seva producció degut a les característiques beneficioses que presenta:

1) És innocu per als humans i la flora i fauna silvestres.

2) Ataca específicament a l’estat larvari dels lepidòpters, coleòpters i alguns dípters perjudicials per a la flora.

3) Per tal d’incrementar la seva activitat insecticida pot mesclar-se amb productes

químics com feromones, adhesius...

Bacillus thuringiensis és un bacteri que inicia el seu creixement quant es troba en un

entorn amb una temperatura aproximada de 30ºC.

Els requeriments nutricionals bàsics són :

a) Glucosa com a font de carboni, tot i que també pot degradar altres compostos tals

com midó, sacarosa i glicerol.

b) Nitrogen.

c) Oxigen.

Altres característiques, aplicacions o problemàtiques

Quan Bacillus thuringiensis esporula, sintetitza uns cristalls proteics que contenen delta-endotoxines, que a la vegada li proporcionen a aquest bacteri la seva activitat insecticida. Aquestes protoxines necessiten ser ingerides per les larves per poder actuar, ja que només es produeix la seva activació quan hi ha un mitjà alcalí (característica que es dóna en l'intestí de la majoria dels insectes). Tampoc podran actuar si no estan unides a receptors específics, i aquesta especificitat depèn de l'insecte. Així dons, segons els receptors que presenti cada espècie, aquesta serà sensible o no.

Quan es produeixen els dos factors citats anteriorment, les toxines es fixen ràpidament sobre els seus receptors i produeixen la paràlisi de l'intestí de l’insecte, impedint els moviments peristàltics de manera que aquest deixa de nodrir-se. A més, es produeix el trencament de l'epiteli intestinal, que permetrà el pas dels fluids intestinals a la resta d'òrgans i teixits vitals de l'insecte.

Només unes poques hores després d'haver ingerit l'espora amb la toxina, les mandíbules de l'insecte es paralitzen i cessa l'alimentació. Posteriorment la paràlisi es generalitza, desapareixen els moviments reflexos i la larva mor en cessar els batecs cardíacs.

Existeixen diversos estudis que demostren que Bacillus thuringiensis no és tòxic ni per al medi ni per als éssers vius. Es per aquesta raó que s'ha emprat Bacillus thuringiensis (Bt) com a insecticida i, més recentment, per produir organismes genèticament modificats com el blat de moro Bt. No obstant això, recentment s’han trobat casos d’insectes que estan generant resistències al Bt.