Penicillium

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Género de hongos

Penicillium () es un género de hongos ascomicetos que forma parte del micobioma de muchas especies y es de gran importancia en el medio natural, en el deterioro de los alimentos y en la producción de alimentos y medicamentos.

Algunos miembros del género producen penicilina, una molécula que se usa como antibiótico, que mata o detiene el crecimiento de ciertos tipos de bacterias. Otras especies se utilizan en la elaboración de queso. Según el Dictionary of the Fungi (10ª edición, 2008), el género generalizado contiene más de 300 especies.

Taxonomía

El género fue descrito por primera vez en la literatura científica por Johann Heinrich Friedrich Link en su obra de 1809 Observationes in ordines plantarum naturales; escribió, "Penicillium. Thallus e floccis caespitosis septatis simplicibus aut ramosis fertilibus erectis apice penicillatis", donde penicillatis significa "tener mechones de cabello fino". El enlace incluía tres especies—P. cándida, P. expansión, y P. glaucum, todo lo cual produjo un conidióforo similar a un cepillo (estructura productora de esporas asexuales). El hongo común de la pudrición de la manzana P. expansum fue posteriormente seleccionada como la especie tipo.

En su monografía de 1979, John I. Pitt dividió Penicillium en cuatro subgéneros según la morfología de los conidióforos y el patrón de ramificación: Aspergilloides, Biverticillium, Furcatum y Penicillium. Las especies incluidas en el subgénero Biverticillium se fusionaron posteriormente en Talaromyces.

Especies

Diversos hongos incluyendo Penicillium y Aspergillus especies que crecen en la cultura escénica
Algunos molde de penicilio en naranjas mandarinas, probablemente Penicillium digitatum.

Las especies seleccionadas incluyen;

Etimología

El nombre del género se deriva de la raíz latina penicillum, que significa "pincel de pintor", y se refiere a las cadenas de conidios que se asemejan a una escoba.

Características

Penicillium sp. bajo microscopía de campo brillante (10 × 100 magnificación) con mancha azul de algodón lactofenol

El talo (micelio) consta de redes altamente ramificadas de hifas multinucleadas, generalmente incoloras, con cada par de células separadas por un tabique. Los conidióforos se encuentran al final de cada rama acompañados de unidades verdes esféricas constreñidas llamadas conidios. Estos propágulos juegan un papel importante en la reproducción; los conidios son la principal estrategia de dispersión de estos hongos.

La reproducción sexual implica la producción de ascosporas, comenzando con la fusión de un arquegonio y un anteridio, con núcleos compartidos. Los ascos irregularmente distribuidos contienen ocho ascosporas unicelulares cada uno.

Ecología

Las especies de Penicillium son hongos ubicuos del suelo que prefieren climas frescos y moderados, comúnmente presentes dondequiera que haya material orgánico disponible. Las especies saprofitas de Penicillium y Aspergillus se encuentran entre los representantes más conocidos de los Eurotiales y viven principalmente de sustancias orgánicas biodegradables. Comúnmente conocidos en América como mohos, se encuentran entre las principales causas del deterioro de los alimentos, especialmente las especies del subgénero Penicillium. Muchas especies producen micotoxinas altamente tóxicas. La capacidad de estas especies de Penicillium para crecer en semillas y otros alimentos almacenados depende de su propensión a prosperar en condiciones de baja humedad y colonizar rápidamente por dispersión aérea mientras las semillas están lo suficientemente húmedas. Algunas especies tienen un color azul, comúnmente crecen en pan viejo y le dan una textura azul difusa.

Algunas especies de Penicillium afectan a los frutos y bulbos de las plantas, entre ellas P. expansum, manzanas y peras; P. digitatum, frutos cítricos; y P. allii, ajo. Se sabe que algunas especies son patógenas para los animales; P. corylophilum, P. Felutanum, P. implicatum, P. janthinellum, P. viridicatum, y P. waksmanii son patógenos potenciales de los mosquitos.

Las especies Penicillium están presentes en el aire y el polvo de ambientes interiores, como casas y edificios públicos. El hongo se puede transportar fácilmente desde el exterior y crecer en el interior utilizando material de construcción o tierra acumulada para obtener nutrientes para el crecimiento. El crecimiento de Penicillium aún puede ocurrir en el interior incluso si la humedad relativa es baja, siempre que haya suficiente humedad disponible en una superficie determinada. Un estudio británico determinó que las esporas de tipo Aspergillus y Penicillium eran las más frecuentes en el aire interior de las propiedades residenciales y superaban los niveles exteriores. Incluso las tejas del techo pueden soportar el crecimiento de Penicillium, como lo demostró un estudio, si la humedad relativa es del 85 % y el contenido de humedad de las tejas es superior al 2,2 %.

Algunas especies de Penicillium causan daños a la maquinaria y los materiales combustibles y lubricantes que se usan para operar y mantenerlos. Por ejemplo, P. chrysogenum (antes P. notatum), P. steckii, P. cyclopium y P. nalgiovensis afectan a los combustibles; P. chrysogenum, P. rubrum, y P. verrucosum causar daño a los aceites y lubricantes; P. regulosum daña los cristales ópticos y protectores.

Valor económico

Estructura básica de la penicilina
Griseofulvin

Varias especies del género Penicillium juegan un papel central en la producción de queso y de varios productos cárnicos. Para ser específicos, los mohos Penicillium se encuentran en el queso azul. Penicillium camemberti y Penicillium roqueforti son los mohos del Camembert, Brie, Roquefort y muchos otros quesos. Penicillium nalgiovense se utiliza en quesos blandos madurados con moho, como el queso Nalžovy (ellischau), y para mejorar el sabor de salchichas y jamones, y para prevenir la colonización por otros mohos y bacterias.

Además de su importancia en la industria alimentaria, las especies de Penicillium y Aspergillus sirven en la producción de una serie de enzimas producidas biotecnológicamente y otras macromoléculas, como la glucónica, ácidos cítrico y tartárico, así como varias pectinasas, lipasa, amilasas, celulasas y proteasas. Algunas especies de Penicillium han mostrado potencial para su uso en la biorremediación, más específicamente en la micorremediación, debido a su capacidad para descomponer una variedad de compuestos xenobióticos.

El género incluye una amplia variedad de especies de mohos que son la fuente de mohos de los principales antibióticos. Penicilina, una droga producida por P. chrysogenum (anteriormente P. notatum), fue descubierta accidentalmente por Alexander Fleming en 1929 y se descubrió que inhibía el crecimiento de bacterias Gram-positivas (ver betalactámicos). Su potencial como antibiótico se descubrió a fines de la década de 1930, y Howard Florey y Ernst Chain purificaron y concentraron el compuesto. El éxito de la droga en salvar a soldados en la Segunda Guerra Mundial que habían estado muriendo a causa de heridas infectadas resultó en que Fleming, Florey y Chain ganaran conjuntamente el Premio Nobel de Medicina en 1945.

La griseofulvina es un fármaco antifúngico y un agente quimioterapéutico potencial que se descubrió en P. griseofulvum. Otras especies que producen compuestos capaces de inhibir el crecimiento de células tumorales in vitro incluyen: P. pinófilo, P. canescens, y P. glabro.

Reproducción

Aunque muchos eucariotas pueden reproducirse sexualmente, se pensaba que hasta el 20 % de las especies de hongos se reproducían exclusivamente por medios asexuales. Sin embargo, estudios recientes han revelado que el sexo ocurre incluso en algunas de las especies supuestamente asexuales. Por ejemplo, recientemente se demostró la capacidad sexual del hongo Penicillium roqueforti, utilizado como iniciador para la producción de queso azul. Este hallazgo se basó, en parte, en la evidencia de genes de tipo de apareamiento funcional (MAT) que están involucrados en la compatibilidad sexual fúngica y la presencia en el genoma secuenciado de la mayoría de los genes importantes que se sabe que están involucrados en la meiosis. Penicillium chrysogenum es de gran importancia médica e histórica como fuente industrial original y actual del antibiótico penicilina. La especie fue considerada asexual durante más de 100 años a pesar de los esfuerzos concertados para inducir la reproducción sexual. Sin embargo, en 2013, Bohm et al. finalmente demostró la reproducción sexual en P. crisógeno.

Estos hallazgos con la especie Penicillium son consistentes con la evidencia acumulada de estudios de otras especies eucariotas de que el sexo probablemente estuvo presente en el ancestro común de todos los eucariotas. Además, estos resultados recientes sugieren que el sexo puede mantenerse incluso cuando se produce muy poca variabilidad genética.

Antes de 2013, cuando el "un hongo, un nombre" entró en vigor el cambio de nomenclatura, Penicillium se utilizó como género para anamorfos (formas clonales) de hongos y Talaromyces se utilizó para teleomorfos (formas sexuales) de hongos. Sin embargo, después de 2013, los hongos se reclasificaron en función de su relación genética entre sí y ahora los géneros Penicillium y Talaromyces contienen algunas especies capaces solo de reproducción clonal y otras que pueden reproducirse. sexualmente.