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El aparato consiste en una columna llena de agua y fango con una fuente de carbono orgánico (papel de periódico, serrín, carne...) y otra de azufre (típicamente sulfato de calcio). Incubando esta columna bajo luz solar durante meses, se forma un gradiente de oxígeno y otro de sulfuros, que determinan una amplia variedad de ambientes en las que se disponen diferentes especies de microorganismos (algas, cianobacterias, clostridium, Desulfovibrio, Chlorobium, etc.).
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Entre cuatro y seis semanas después de su instalación, la columna debe estabilizarse en tres ambientes básicos distintos en los que se desarrollarán comunidades microbianas específicas en función de sus requisitos medioambientales, las cuales pueden identificarse macroscópicamente visualizando una seria de parámetros, tales como producción de gases (en la zona aerobia será oxígeno producto de la fotosíntesis y en la zona anaerobia será metano producto de la metanogénesis o ácido sulfhídrico producto de los reductores) y la coloración resultado del metabolismo de diferentes organismos (Tabla. 1). Todo esto serían los resultados teóricos pero en la practica que se realizo no se obtuvieron los pigmentos que se tienen en la bibliografía. COLOR MICROORGANISMOS Verde Algas y Cianobacterias Rojo/marrón Cianobacterias o Tiobacilos Rojo/ Púrpura Bacterias púrpuras no del azufre Blanco Bacterias sulfo-oxidadoras Rojo/ Púrpura Bacterias púrpuras del azufre Verde Bacterias verdes del azufre Negro Bacterias sulfo-reductoras o fermentadoras Tabla 1. Cuadro de identificación de potenciales microorganismos en base a la coloración de los estratos. Zona Anaeróbica: Hay dos tipos de organismos que pueden crecer en condiciones anaerobias: los que fermentan la materia orgánica o los que realizan la respiración anaerobia. La fermentación es un proceso en el que los compuestos orgánicos son degradados de forma incompleta (por ejemplo, las levaduras fermentan los azúcares a alcohol). La respiración anaeróbica es un proceso en el que los sustratos orgánicos son completamente degradados a dióxido de carbono, pero usando una substancia distinta del oxígeno como aceptor terminal de electrones; algunas bacterias, por ejemplo, utilizan nitratos o iones sulfato en vez del oxígeno. En el nivel más bajo de la columna, en un ambiente con alta concentración de sulfuro de hidrógeno, aparecen varios grupos diferentes de bacterias: en el fondo de la columna, dependiendo del tipo de barro utilizado que para nuestro caso fue lodo residual de una PETAR ubicada en Aguazul, puede aparecer una capa de color rosado formada por bacterias púrpura del azufre portadoras de vesículas de gas, en la columna de Winogradsky que se realizó no se logran percibir dichos colores pero si están las vesículas de gas. Una especie característica es Amoebobacter. En esta misma zona, en condiciones estrictamente anaerobias al cabo de unas semanas, y
utilizando la carga de celulosa aportada por las hojas de árboles secas en el sedimento como fuente primaria para su metabolismo, aparecen las bacterias del género Clostridium. Todas las especies de este género son anaerobias estrictas porque, aunque sus esporas pueden sobrevivir en condiciones aerobias, las células vegetativas mueren si están expuestas al oxígeno. Por eso no empiezan a crecer hasta que el oxígeno desaparece del sedimento. Estas bacterias degradan la celulosa a glucosa y, a continuación, fermentan la glucosa para obtener la energía que necesitan, produciendo una serie de compuestos orgánicos simples (etanol, ácido acético, etc.) como productos finales de esa fermentación. Un poco por encima, las bacterias reductoras del azufre, que se visualizan como una profunda capa negra y están representadas por Desulfovibrio , pueden utilizar estos subproductos de la fermentación para su respiración anaerobia, usando sulfato, u otras formas parcialmente oxidadas de azufre como el tiosulfato, generando grandes cantidades de sulfuro de hidrógeno en el proceso. Este sulfuro de hidrógeno reaccionará con cualquier compuesto férrico presente en el sedimento, que en este experimento fueron las puntillas oxidadas que se le agrego, produciendo sulfuro ferroso, que da color negro. Es por esto que los sedimentos acuáticos son frecuentemente negros. Sin embargo, no todo el sulfuro de hidrógeno es utilizado, sino que ciertas cantidades difunden hacia arriba a lo largo de la columna de agua y son utilizados por otros organismos que crecen en las zonas superiores. Este crecimiento se visualiza bajo la forma de dos bandas estrechas, brillantemente coloreadas, inmediatamente por encima del sedimento: en una primera franja, las bacterias verdes del azufre (como Chlorobium ) procesan los sulfatos a azufre y aparecen en una franja verdosa, pero en la práctica que se realizó no se ve esta coloración se tiene es una capa negra profunda que se diferencia con respecto a la zona aeróbica, esto seguramente se debe a las condiciones distintas que se tienen en la columna hecha. En otras zonas cercanas, bacterias como Gallionella procesan el hierro formando una capa negra que se forma justamente por debajo de la anterior. Un poco más arriba, algo más alejadas por tanto de las altas concentraciones de sulfuro de hidrógeno se desarrolla una zona de bacterias púrpuras del azufre, como Chromatium , caracterizada por su color rojo-púrpura este color no se ve en el experimento realizado solo esta negra la zona que se especifica. Estas bacterias del azufre, verdes y púrpuras, producen sus materiales celulares a partir de dióxido de carbono debido seguramente por falta de calor u sol no logran aparecer en grandes cantidades como para captarse. En gran medida, de manera muy similar a cómo lo hacen las plantas, aunque, sin embargo, no producen oxígeno durante la fotosíntesis porque no utilizan agua como elemento reductor sino sulfuro de hidrógeno. Su mayor o menor abundancia dependerá de la cantidad de sulfuro de hidrógeno que se haya producido y de la cantidad que, no utilizada por otros organismos, difunda hacia arriba, ya que su presencia inhibe a estas bacterias. Son anaerobios fotoorganótrofos que sólo pueden realizar la fotosíntesis en presencia de una fuente de carbono orgánico. Zona microaerófila :