Columna de Winogradsky

La columna Winogradsky es un dispositivo sencillo para cultivar una gran diversidad de microorganismos. Inventado en la década de 1880 por Sergei Winogradsky, el dispositivo es una columna de lodo de estanque y agua mezclados con una fuente de carbono como papel de periódico (que contiene celulosa), malvaviscos ennegrecidos o cáscaras de huevo (que contienen carbonato de calcio) y una fuente de azufre como yeso (sulfato de calcio) o yema de huevo. La incubación de la columna a la luz del sol durante meses da como resultado un gradiente aeróbico/anaeróbico, así como un gradiente de sulfuro. Estos dos gradientes promueven el crecimiento de diferentes microorganismos como Clostridium, Desulfovibrio, Chlorobium, Chromatium, Rhodomicrobium y Beggiatoa, así como muchas otras especies de bacterias, cianobacterias y algas.

La columna proporciona numerosos gradientes, en función de los nutrientes aditivos, a partir de los cuales pueden crecer los diversos organismos antes mencionados. La fase aeróbica de agua y la fase anaeróbica de lodo o suelo son una de esas distinciones. Debido a la baja solubilidad del oxígeno en agua, el agua se vuelve rápidamente anóxica hacia la interfaz del lodo y el agua. Los fotótrofos anaeróbicos todavía están presentes en gran medida en la fase de lodo, y todavía hay capacidad para la creación de biopelículas y la expansión de colonias. Las algas y otros fotótrofos aeróbicos están presentes a lo largo de la superficie y el agua de la mitad superior de las columnas.

La columna es una mezcla aproximada de ingredientes; las medidas exactas no son fundamentales. Se llena un tercio de un vaso alto (30 cm de largo, >5 cm de ancho) con lodo del estanque, omitiendo cualquier resto, escombros y burbujas de aire. Se requiere un suplemento de ~0,25 % p/p de carbonato de calcio y ~0,50 % p/p de sulfato de calcio o sulfato de sodio (la cáscara de huevo molida y la yema de huevo respectivamente son ricas en estos minerales), mezclado con un poco de periódico triturado, papel de filtro o heno (para la celulosa). Una capa anaeróbica adicional, esta vez de lodo sin suplemento, llena el recipiente hasta dos tercios. Alternativamente, algunos procedimientos requieren que se use arena para la capa sobre el sedimento enriquecido para permitir una observación y muestreo más fáciles de las poblaciones resultantes. A esto le sigue agua del estanque para saturar el lodo (o arena) y ocupar la mitad del volumen restante. La columna se sella herméticamente para evitar la evaporación del agua y se incuba durante varios meses con luz natural intensa.

Después de que la columna esté sellada herméticamente, las bacterias anaeróbicas se desarrollarán primero, incluyendo las especies de Clostridium. Estas bacterias anaeróbicas consumirán la celulosa como fuente de energía. Una vez que esto comienza, crean CO2 que es utilizado por otras bacterias y así comienza el ciclo. Finalmente, aparecerán capas de diferentes colores de bacterias en la columna. En la parte inferior de la columna habrá una zona anaeróbica negra dominada por H2S con bacterias reductoras de azufre, la capa superior será de bacterias anaeróbicas fotosintéticas de azufre verdes, luego la capa será violeta que son bacterias anaeróbicas de azufre, seguida de otra columna de bacterias anaeróbicas no azufradas violetas y en la parte superior habrá una capa de cianobacterias que son bacterias oxidantes de azufre. Esta capa superior de bacterias aeróbicas produce O2 que retroalimenta la columna para facilitar reacciones posteriores.

Si bien la columna de Winogradsky es una herramienta excelente para ver comunidades bacterianas completas, no permite ver las densidades ni las colonias bacterianas individuales. Además, lleva mucho tiempo completar su ciclo. Sin embargo, no debe pasarse por alto su importancia en la microbiología ambiental y sigue siendo una herramienta excelente para determinar las principales comunidades bacterianas en una muestra.

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• Columna Winogradsky: vida perpetua en un tubo - Universidad de Edimburgo