Curiosidades de la Microbiología

Arthromitus, un microorganismo probiótico segmentado

2009-11-10T16:01:00.005+01:00

En el blog se ha comentado más de una vez el papel de los probióticos: las bacterias comensales intestinales importantes en el mantenimiento de la salud humana. Bien, pues por fin se ha conseguido identificar a una especie bacteriana que parece estimular la producción de células inmunes en el ratón. Y ya se sabe que lo que ocurre en las tripas de un ratón, bien puede suceder en las de un humano.

El intestino de cualquier vertebrado, incluidos los seres humanos, está colonizado por cientos de especies microbianas. Mantenemos con ellos una relación simbiótica beneficiosa para ambas partes. Ellos tienen un lugar para vivir y alimento en abundancia. A cambio, nuestro sistema inmune se desarrolla y funciona mejor, evitamos infecciones por parte de patógenos oportunistas y la reparación de nuestras barreras mucosas es más eficiente y rápida. Pero no estaba muy claro como podían realizar esta última parte. Lo que se ha encontrado ahora, es que determinadas bacterias se localizan en zonas específicas del intestino delgado y actúan como un perro guardián que lanza la alerta si algo afecta a las comunidades microbianas locales.

Los distintos tipos de Linfocitos T CD4, las interleukinas que producen y las funciones en las que están involucrados.

Está claro que debe de haber alguna comunicación entre los millones de bacterias comensales de nuestros intestinos y las células del sistema inmune. En el año 1994, los científicos R. Seder y W. Paul describieron los primeros indicios sobre dicha comunicación. Las células del sistema inmune conocidas como linfocitos T CD4, también conocidos como linfocitos Th o T helper (ayudante), adquirían distintas propiedades funcionales en respuesta a las señales recibidas por la microbiota comensal. Hay tres tipos de linfocitos T helper: Th1, Th2 y Th17. Los dos primeros eran conocidos desde hace bastante tiempo y son los principales encargados de lidiar con los microorganismos patógenos intracelulares o con los helmintos (las famosas lombrices o gusanos intestinales). Los Th17 son una clase de linfocitos recientemente descubierta y son llamados así porque secretan Interleukina 17 (IL-17). Estos linfocitos están especializados en la protección de las superficies de las mucosas frente a la invasión por bacterias u hongos patógenos. Además las Th17 están involucradas en las enfermedades autoinmunes por su papel en los fenómenos inflamatorios. Las Th17 son muy abundantes en el tejido intestinal, sobre todo en la llamada lámina propia, donde se acumulan sólo cuando hay presencia abundante de microbiota comensal. Cuando se utilizan ratones sin flora intestinal (ratones GF por Germ Free) se observa que carecen de este tipo de células en sus intestinos. Si se permite la colonización intestinal bacteriana en los ratones GF, se observa la aparición de dichas células al cabo de un tiempo.

Árbol filogenético a partir del 16S rRNA mostrando las diferencias de la microflora intestinal del ileon terminal en los ratones B6 provenientes de Jacksons Laboratory (Rojo) y Taconic Farms (Verde). La flechas indican las diferencias más destacables. En los ratones de Taconic se observa una mayor abundancia de la especie Lactobacillus murinus (94 veces) y del género Arthromitus (40 veces). Fuente: Cell

Pero había una serie de resultados desconcertantes. Por ejemplo, se había observado que una misma cepa de ratón (en concreto la cepa B6) podía tener diferente proporción de células Th17 en sus intestinos dependiendo de la empresa que vendía los ratones. Los animales de laboratorio son criados en instalaciones específicas y en condiciones muy controladas. La misma cepa de roedor puede ser vendida por más de una compañía. Teóricamente todas manejan a sus animales de manera similar y uno esperaría que no habría diferencias significativas entre los animales, sobre todo a nivel de microflora intestinal. Pero se encontró que si las había. Los ratones B6 de la compañía Jacksons Laboratory mostraban muchísimas menos células Th17 que los ratones B6 provenientes de la compañía Taconic Farms. Cuando se ponían juntos ratones B6 de ambas compañías, los ratones de la Jacksons desarrollaban sus células Th17 al cabo de pocas semanas. No sólo eso, cuando a los ratones GF se les inoculaba con bacterias intestinales de los ratones B6 de los laboratorios Jacksons no se desarrollaban tantas células Th17 como en otros ratones inoculados con bacterias intestinales de ratones B6 de Taconic Farms. Ambos resultados apuntaban a la hipótesis de que había un tipo particular de bacterias comensales que estimulaban el crecimiento de las Th17.

Profesor Dan Littman

Una colaboración internacional entre distintos grupos investigadores liderados por el Dr. Dan R. Littman del Howard Hughes Medical Institute parece haber encontrado el tipo específico de bacterias que estimulan el crecimiento de las células Th17. Sus resultados se recogen en un interesante artículo publicado por la revista Cell. Comparando la microbiota intestinal de los ratones B6 provenientes de Jacksons Laboratory y de Taconic Farms, encontraron un tipo específico de bacterias presentes en los últimos. El aspecto de estas bacterias es el de unos largos y delgados filamentos con segmentaciones regulares. Por eso se les conoce por sus siglas en inglés: SFB (Segmented Filamentous Bacteria) aunque desde hace tiempo se ha propuesto un nuevo género para denominarlas: Arthromitus, que precisamente significa filamento segmentado.

Comparación del epitelio intestinal de ratones B6 de Jacksons (Jax) y Taconic (Tac). En las fotos de arriba puede distintinguirse a las SFB unidas en el epitelio del ratón Tac. Las fotos de enmedio muestran con detalle a las SFB unidas a una célula del epitelio intestinal del ratón. Las fotos inferiores son un corte comparando el epitelio de un ratón de Jacksons y otro de Taconic con una SFB unida. Fuente: Cell

Los investigadores no se quedaron ahí. Han demostrado también que la inoculación de estas bacterias en ratones GF era suficiente para inducir la producción de células Th17 y que se activase un programa genético proinflamatorio. Ese resultado sugiere que las SFB actúan como un modulador de las diversas respuestas del sistema inmune.

Procesos biológicos específicamente inducidos por las SFB. Las columnas inferiores son procesos inmunológicos. Fuente: Cell

El último paso fue comprobar el papel de estas bacterias frente a la presencia de un patógeno intestinal. Se escogió a la bacteria patógena Citrobacter rodentium, pues es un buen modelo para estudiar las enfermedades causadas por gérmenes como Escherichia coli enteropatógena que puede hallarse contaminando algunos alimentos. Lo que se encontró es que los ratones que tenían SFB en sus intestinos prevenían la infiltración del patógeno en la pared del colon, además de presentar una inflamación más reducida. Es decir, las SFB incrementaban la protección de las mucosas frente a enteropatógenos.

Citrobacter rodentium adherido al epitelio intestinal

El Dr. Littman ve futuras aplicaciones prácticas a estos resultados. Vaticina que la secuenciación del genoma de estos microorganismos podría permitir la identificación de las proteínas o las moléculas responsables de estos efectos. Si se pudiese aislar esas moléculas se podría imitar la presencia de las SFB en el intestino y así fortalecer la resistencia frente a los patógenos. Además este resultado ha dado otra pista sobre otro tipo de patologías. En muchas enfermedades autoinmunes como la enfermedad de Crohn o la psoriasis, se ha observado un hiperactivación de las células TH17. Dicha hiperactivación causa una inflamación excesiva dañando los tejidos. Una hipótesis es que esa hiperactivación sea desencadenada por la presencia de algún patógeno específico en el intestino que pudiese contribuir al desencadenamiento del síndrome autoinmune.

Pesadilla sanitaria

2009-11-04T14:28:00.001+01:00

La bacteria Staphylococcus aureus, una auténtica pesadilla sanitaria

Esta noticia si que da miedo. Se está celebrando el 47th annual meeting of the Infectious Diseases Society of America y allí la División de Enfermedades Infecciosas del hospital Henry Ford de Detroit ha presentado un estudio sobre una cepa de Staphylococcus aureus Resistente a Meticilina. A este tipo de cepas se las suele conocer por sus siglas en inglés: MRSA.

Las cepas MRSA son resistentes a los antibióticos más comunes de la farmacopea como la penicilina o sus derivados. Gran parte de las infecciones se dan en pacientes que han sido hospitalizados y operados, son las llamadas infecciones nosocomiales. Pero también se han descrito casos de infecciones en gente sana que han adquirido la bacteria del medio ambiente por causa de alguna herida. Estas bacterias causan infecciones en la piel, en sangre o en heridas. Debido a su resistencia a los antimicrobianos, las infecciones debidas a las MRSA suelen ser tratadas con vancomicina. Este antibiótico suele usarse como último recurso en el caso de una infección. Por eso una de las grandes preocupaciones de la sanidad pública es que aparezcan cepas que sean resistentes a los llamados antibióticos de último recurso.

Estructura de la vancomicina

En el trabajo liderado por la doctora Carol Moore, han comparado la mortalidad producida por infecciones nosocomiales entre cepas MRSA, y han encontrado una especialmente virulenta denominada USA 600, que además es resistente a vancomicina. Esta cepa causa que el 50% de los pacientes infectados mueran al cabo de 30 días. En comparación, otras cepas MRSA solo mostraban entre un 11% a un 30% de mortalidad.

Al parecer esta cepa contiene unas características únicas que explicarían la alta mortalidad, aunque tampoco pueden descartarse factores como la edad de los pacientes. Los ancianos suelen ser más susceptibles a estos microorganismos que los pacientes más jóvenes. En el estudio, la media de edad de los fallecidos por la cepa USA600 es de 64 años, mientras que la media de edad de los fallecidos a causa de las otras cepas MRSA es de 52 años. La doctora Moore avisa que el potencial de diseminación de esta cepa tan virulenta es preocupante por lo que es esencial que se dediquen los mayores esfuerzos a la caracterización de dicha bacteria y al desarrollo de medidas para combatirla. No debemos olvidar que gracias la facilidad para viajar de una parte a otra del globo este tipo de cepas resistentes a antibióticos pueden diseminarse muy rápidamente a cualquier parte del mundo.

Proporción de aislados de cepas MRSA en Europa durante el año 2007 según datos del Sistema Europeo de Vigilancia de las Resistencia a los Antimicrobianos (EARSS)

Películas y Bichos: De los virus como agentes etiológicos de la zombificación

2009-10-31T18:09:00.016+01:00

English Title: On viruses as etiological agents of zombification

Abstract: Viruses are pathogens that causes numerous diseases. It has been reported an increase of viral-zombification cases during Halloween. This paper deals with the biology and pathogenicity of the viruses that cause such terrible disease. The resemblances and differences with other microbial pathogens that causes neurological disorders is discussed. A new taxon, family Zombiviridae, is proposed.

Palabras Clave: Virus, Zombi. ........ Keywords: Virus, Zombie

Introducción

Los virus son conocidos por provocar numerosas y variadas enfermedades. Sin embargo es notorio que en el período conocido como Halloween son numerosos los avistamientos de seres humanos que están infectados por el tipo de virus más mortal jamás conocido por la humanidad, al menos en la pantalla de cine. Este tipo de patógenos no produce síntomas tan leves como fiebres hemorrágicas o neumonías. Los infortunados seres humanos que son infectados por este tipo de virus sufren una perdida total de sus funciones cerebrales superiores y se transforman rápidamente en una maquina inmortal e indestructible, con un gran impulso de deglutir carne humana no infectada. Esa observación indica que el tiempo de multiplicación de estos virus es extremadamente rápido y que deben de generar una neurotoxina muy potente. En el presente trabajo se propone englobarles en un nuevo taxón: la familia Zombiviridae.

Características comunes de la familia Zombiviridae

Existe una gran variedad de virus causantes de la zombificación por lo que su clasificación es bastante complicada, pero casi todos ellos comparten una serie de propiedades.

1.- Su origen suele ser artificial.
2.- Se transmiten por la saliva y por la sangre
3.- Inactivan el cortex cerebral destruyendo las acciones conscientes
4.- No hay casi ninguna posibilidad de inmunización ni de resistencia natural
5.- El tiempo de incubación es inferior a 30 minutos
6.- Aunque no causa la muerte total, la zombificación produce necrosis de los tejidos
7.- Su potencial pandémico puede acabar con toda la humanidad

Adicionalmente, se ha hipotetizado con que los cuerpos zombificados deben de desarrollar algún tipo de receptor o feromona que les permita reconocer a los humanos vivos de los zombies (1). El voraz apetito de los zombies parece explicarse por el hecho de que los Zombiviridae causan una necrosis acelerada de los tejidos y la ingesta de carne podría reemplazar el material celular descompuesto.

Otras criaturas zombies en la naturaleza

El que un parásito cambie el comportamiento de su hospedador no es nuevo en el mundo animal (2). El ejemplo más conocido es el caso de Toxoplasma gondii causante de la Toxoplasmosis (3). Este protozoo tiene como hospedador definitivo el gato, pero otros mamíferos pueden alojarle en otras fases de su ciclo vital. Los ooquistes se encuentran en las heces de los gatos infectados. Si los restos son ingeridos, el parásito pasa del intestino a los tejidos del hospedador intermedio, fundamentalmente en el cerebro y los músculos. En el caso de los roedores, se ha comprobado que el parásito provoca un cambio en el comportamiento. El roedor se expone al felino para así ser comido. De esta forma el parásito es transmitido a su huésped final donde puede completar su ciclo sexual. En todos estos ejemplos, los agentes etiológicos pueden ser un insecto, un hongo, un nematodo o un protozoo, pero nunca un virus. La otra gran diferencia con la zombificación vírica es que el animal infectado no busca atacar y devorar a sus congéneres.

Semejanzas y diferencias entre las familias Rhabdoviridae y Zombiviridae.

Los virus de la familia Rhabdoviridae infectan tanto animales como plantas (4). Su genoma es una molécula de RNA monocatenario de sentido negativo con un tamaño de unas 15 kb. Tienen forma de bala y presentan envoltura. El virus de la rabia comparte la característica de ser transmitido por la saliva, por lo que la mordedura de un animal infectado es la forma más frecuente de ser infectado (5). Tras su entrada en el organismo, el virus viaja por las vías nerviosas hasta llegar al sistema nervioso central donde causa una encefalitis. Desde allí se disemina al resto de los órganos, principalmente a las glándulas salivares. Sin embargo, a diferencia de los zombivirus, el desarrollo de la patología es muy lenta. Los primeros síntomas se manifiestan a partir de los dos meses desde la infección. Además, por fortuna es posible la inmunización y el tratamiento de estos virus si el paciente es atendido dentro de los diez días posteriores a la infección.

Epidemiología de los zombivirus.

El trabajo pionero descrito por el grupo del Doctor Robert J. Smith? ha permitido concretar las pautas a seguir en caso de un brote epidémico de zombivirus (6, 7, 8). Según los diversos modelos matemáticos analizados, la mejor respuesta de las autoridades sanitarias sería la cuarentena y eliminación de todos aquellos que se encuentren en el área afectada. Otros escenarios como el establecimiento de una cuarentena, o el desarrollo de un tratamiento que pueda combatir la infección no consiguen erradicar convenientemente al agente patógeno, por lo que el resultado invariable es el exterminio de la humanidad.

Miembros de la familia Zombiviridae

T-Virus
Desarrollado por la industria farmaceutica Umbrella (9).
Síntomas adicionales: mutante némesis: alteraciones teratogénicas que causan un gran desarrollo muscular.
Zombificación en 15 minutos.
Posible tratamiento curativo, aunque por ahora es ineficaz.

Virus REC
Único zombi-virus de posible origen natural. Caso cero en Portugal (10).
Hay datos que apuntan a que podría tratarse de un prion.
Transmisión por saliva y sangre.
El grupo sanguíneo parece afectar al desarrollo de los síntomas.

Virus Rage
Desarrollado en la Cambridge Primate Research Facility (11).
Es el zombi-virus con menor potencial pandémico
Puede transmitirse a través de la conjuntiva del ojo
Zombificación en menos de 15 minutos
Los afectados muestran cierta fotosensibilidad. Son de hábitos nocturnos.
Tampoco son inmortales y pueden morir de inanición

Krippin Virus
Desarrollado por mutación de una forma modificada genéticamente del virus del sarampión que era usada como agente terapéutico contra el cancer (12).
Los afectados sufren fotofobia, pero sus funciones cerebrales superiores no son destruidas por completo.
Asimismo, la infectividad del virus se ve afectada por el frío
Es el único zombivirus cuyo genoma es conocido (RNA cadena simple negativo).
También es el único zombivirus en el que se ha descrito inmunidad natural, y en el que se ha desarrollado una cura

Conclusión

Aunque los zombies son conocidos desde hace bastante tiempo, parecían estar limitados al área geográfica del Caribe. Sin embargo en 1968 se describió el primer brote de zombificación masiva (13), aunque debido a causas físicas y no biológicas. Dicho brote despertó un inusitado interés en la sociedad sobre el fenómeno zombie. Desde entonces se han descrito numerosos brotes, aunque la mayor parte de ellos originados por efectos de la radiación o por productos químicos. Es en la actual década cuando se han descrito brotes de zombificación causados por virus. El hecho de que no hayan sido descritos anteriormente hace suponer que quizás haya una cierta correlación con el actual cambio climático y esta nueva enfermedad emergente, aunque serían necesarios nuevos experimentos para confirmar ese punto. Otra línea de estudio podría ser determinar la relaciones filogenéticas de los Zombivirus con la familia Vampiriviridae (14), a pesar de que la principal diferencia con esta última es el que los afectados conservan sus funciones cerebrales superiores y que muestran una marcada fotofobia. Sin duda este nuevo campo de la monstruovirología será ampliado en el futuro a pesar de lo peligroso de sus investigaciones.

Bibliografía:

1.- Zombie Biology
2.- Zombie Creatures
3.- Toxoplasma gondii
4.- Familia Rhabdoviridae
5.- Rabia
6.- BBC news
7.- Universidad de Otawa
8.- Infectious Disease Modelling Research Progress
9.- "Resident Evil"
10.- "REC"
11.- "28 días después"
12.- "Soy leyenda"
13.- "La noche de los muertos vivientes"
14.- "Blade"

Agradecimientos:
Agradezco a la Fundación "Rocky Horror Picture Show" su apoyo para la realización de este trabajo de Halloween. Al Doctor Frederick Fronkonstin por el envío de los ejemplares de su colección de zombis y no-muertos. Al Doctor César Sánchez por los modelos epidemiológicos. Y a los Doctores Frankenstein y Hannibal Lecter por la revisión del manuscrito.

FELIZ HALLOWEEN

De violines y setas

2009-10-27T08:43:00.002+01:00

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Esta entrada es una adaptación del material escrito por Moselio Schaeter en su blog "Small things considered"

Antoni Stradivari era un luthier italiano que vivió entre los siglos XVII y XVIII. Llegó a tal grado de maestría que sus instrumentos de cuerda son considerados como los mejores del mundo. Son los famosos Stradivarius.

La sonoridad de los Stradivarius es de tan alta calidad que todos los esfuerzos por manufacturar un instrumento similar han fracasado hasta el momento. George Eliot llegó a decir que Dios no puede hacer un Stradivarius sin Antonio Stradivari. Parecía que éste se había llevado el secreto de los violines a su tumba y por eso son muchos los que han intentado descubrirlo. Pero sin embargo parece que en realidad no había tal secreto.

Una de las hipótesis que explicaba la especial sonoridad de los violines tiene que ver con un cambio climático sucedido en el pasado. Entre los siglos XVI y XVIII ocurrió la llamada Pequeña Edad de Hielo, una época con muy bajas temperaturas. El frío provocó que los árboles crecieran lenta y uniformemente por lo que la madera de esos árboles era mucho menos densa. Antonio Stradivari utilizó madera de arce y abeto crecidos durante esos años para elaborar sus instrumentos. Así que en teoría el "secreto" se reduce a emplear una madera menos densa. Pero ¿dónde encontrarla ahora que no hace tanto frío?

Physisporinus vitreus (fuente)

Xylaria longipes, también conocido como "dedos de muerto" (fuente).

Un grupo de científicos alemanes y suizos liderados por el Dr. Francis Schwarze han encontrado la solución. Lo que han hecho es someter las piezas de madera a la acción de un par de hongos: Physisporinus vitreus (un basidiomiceto) y Xylaria longipes (un ascomiceto). Ambos hongos degradan parcialmente las paredes celulares de las células vegetales dejando la lignina intacta lo que provoca quela madera sea menos densa. El primero de ellos fue utilizado para la madera de la pieza superior. El segundo para la pieza que sirve para el fondo. Incubaron las piezas de madera durante seis a nueve meses para conseguir un adelgazamiento adecuado y así mejorar las propiedades acústicas.

Secciones transversales de madera de sicomoro mostrando el adelgazamiento provocado por Xylaria longipes. (Fuente)

Transcurrido ese tiempo la madera estaba recubierta completamente por el micelio de los hongos. Posteriormente el luthier Michael Rhonheimer fabricó cuatro violines. Uno tratado con madera tratada durante seis meses. Otro con madera tratada por nueve meses, y dos violines con madera sin tratar. Y entonces llegó la prueba de fuego.

El violinista Matthew Trusler tocó los cuatro violines y su propio Stradivarius para una audiencia de 180 personas. Trusler tocó detrás de una cortina para evitar que el público viera los violines. De los asistentes, 90 puntuaron al violín biotratado durante nueve meses como el que mejor sonaba. En segundo lugar quedó el Stradivarius, seguido por el bio-violín de seis meses. Los violines sin tratar quedaron los últimos. Lo más llamativo es que 113 asistentes pensaron que "Opus-58", el nombre del bio-violin de nueve meses, era el auténtico Stradivarius.

Los cinco violines utilizados

¿Qué va a suponer esto? Pues en principio abaratar algo los precios de un instrumento de calidad excepcional. Para hacernos una idea. El Strad utilizado por Trusler en el concierto tiene un valor de 2 millones de dólares. "Opus-58" ha costado 25.000 dólares, cuarenta veces menos. Y si tenemos en cuenta que generalmente el primero suele ser el más caro, es probable que el precio todavía baje algo más en el futuro.

Esta entrada se ha realizado en base a los siguientes artículos:

Blog "Small Thing Considered": Fiddling with Fungi y Fiddling with Fungi: And the Winner Is…
Noticia en Science daily

La Micro en la radio

2009-10-26T08:41:00.007+01:00

A partir de las once y media de hoy comienza a emitirse el programa "Micro-Ciencia" en Radio UMH. Es un espacio diario de cinco minutos dedicado a la divulgación y a las noticias del mundo de la Microbiología. Muchas de ellas están sacadas de las entradas del blog, aunque otras están sacadas de otros blogs dedicados al mundo de los microorganismos.

Las emisiones serán de lunes a viernes. La emisión es matutina, pero se repite por la tarde a las cuatro y media. Los programas pueden descargarse en la web del programa cuyo link aparece en la columna de la izquierda bajo el epígrafe de Datos Personales.

También he incluido el link a los podcast en español de "Mundo de los Microbios", un sitio desarrollado por la ASM.

¿Vacunarse o no vacunarse? Esa es la cuestión

2009-10-22T12:24:00.005+02:00

Dentro de poco comenzará la campaña de vacunación contra la gripe A en nuestro país. Y lo cierto es que se ha levantado una polémica bastante curiosa sobre si uno debe de vacunarse o no. Incluso dentro del colectivo de médicos han surgido voces en contra de la vacunación masiva.

El porqué de ese miedo a la vacunación tiene que ver con el brote de gripe porcina que ocurrió en 1976. Resulta que un soldado murió en un campamento militar de Nueva Jersey y se tuvo que hospitalizar a cinco más. Las autoridades sanitarias temieron que volviese a ocurrir algo como la pandemia de 1918, así que dieron la voz de alarma y se realizó una campaña de vacunación masiva. 48 millones de personas, un cuarto de la población estadounidense, fueron vacunadas. De éstas, 532 se vieron afectadas por el llamado síndrome de Guillain-Barré, una forma de parálisis desencadenada por una respuesta autoinmune que acaba atacando a las células nerviosas. La mayor parte se recuperaron, algunos con secuelas de por vida, y 25 de los afectados murieron. Lo dramático fue comprobar que dicha gripe porcina sólo acabó con la vida de su primera victima. El resto de afectados sólo sufrieron leves síntomas gripales. Resumiendo, la precipitación provocó que se matara una mosca a cañonazos.

En el síndrome de Guillain-Barré el sistema inmune destruye la vaina de mielina de las fibras nerviosas

Lo cierto es que por ahora la gripe A no parece ser tan grave como se temía al principio. Pero como se indica en la revista New Scientist, no se debe de bajar la guardia. Una cosa que si está comprobada es que, al contrario que la gripe estacional, esta gripe mata gente joven incluyendo aquellos que están sanos. Ciertamente el porcentaje de mortalidad es bajísimo (2 por millón de infectados), pero no hacer nada es arriesgado.

Si uno se vacuna puede tener la mala suerte de verse afectado por el síndrome de Guillain-Barré. La incidencia actual es de 1 entre 1 millón. En 1976 llegó a ser de 20 por millón. Pero hay que tener en cuenta una cosa. El síndrome de Guillain-Barré no sólo es desencadenado por una vacuna, puede ser desencadenado por otros factores, entre ellos el de padecer la gripe. La incidencia en ese caso aumenta hasta 70 casos por millón.

Como siempre, lo mejor es consultar al médico.

Evolución genómica y adaptación

2009-10-19T13:05:00.007+02:00

El profesor Richard Lenski

Hace un tiempo se comentó en este blog el famoso experimento de Richard Lenski para observar la evolución de un ser vivo en tiempo real. En el último número de la revista Nature aparece un nuevo resultado de tan interesante experimento.

Esta vez han secuenciado y comparado los genomas de las diferentes generaciones de la bacteria Escherichia coli que han sido congeladas periódicamente a lo largo de los veinte años que ya dura el experimento. De esa forma esperan medir con precisión como la Selección Natural ha ido cambiado paso a paso los genomas de esas bacterias. Por ahora llevan 40.000 generaciones. Es como si comparáramos el genoma de un ser humano actual con el de un Homo antecessor. Evidentemente habrá cambios entre ambos. Lo interesante es determinar la relación entre la velocidad de evolución genómica y las adaptaciones (fitness) que aparecen en los organismos. Siguiendo con el ejemplo del H. antecessor, imaginémonos que pudieramos ver los cambios genéticos responsables de que nosotros ya no tengamos el aspecto simiesco de nuestros antepasados.

En el experimento de Lenski, doce poblaciones independientes de la bacteria E. coli se crecen en un medio con pocos nutrientes denominado medio DM. Lo primero que vieron fue que la velocidad de adaptación era bastante rápida al inicio del experimento. En menos de 2.000 generaciones las bacterias se adaptaron al medio DM pues se habían hecho más grandes y se dividían más rápidamente que la cepa original. Sin embargo esa adaptación pareció estancarse pasado un tiempo ya que el medio ambiente es constante. Pero cuando los investigadores observaron los cambios genómicos encontraron algo llamativo. Durante 20.000 generaciones los cambios genómicos habían sucedido a una velocidad constante, aunque esos cambios no se manifestaban en el fenotipo de la bacteria y por eso los investigadores no eran capaces de detectarlos.

Se considera que los cambios genéticos que suceden de manera regular es algo típico de la evolución neutralista. Pongamos un ejemplo. Una mutación no neutralista es aquella que cambia el fenotipo del ser vivo, sea para bien o para mal. Así, si en un gen el codon UUA que codifica para el aminoácido leucina cambia a UAA tendremos un codon stop, y en lugar de una proteína activa acabaremos con una proteína truncada. Pero si ese cambio es a la secuencia UUG, seguiremos con una proteína activa porque ese codon codifica para leucina. Según la teoría de la Selección Natural, las mutaciones que perviven en una población suelen ser las beneficiosas. Las que son perjudiciales desaparecen. Pero las neutrales también permanecen porque al no ser perjudiciales, la Selección Natural no actúa sobre ellas.

Gráfica que muestra la velocidad de los cambios en el genoma (círculos azules) y de los cambios adaptativos, o fitness, (cuadrados verdes) de una población con respecto a su ancestro. La línea azul representa el resultado esperable en modelo en el cual las mutaciones se acumulan uniformemente en el tiempo. La linea verde en cambio es una curva hiperbólica a la que mejor se ajustan los resultados obtenidos. La gráfica pequeña muestra el número de mutaciones en el clon correspondiente a las 40.000 generaciones. (Fuente: Barrick et al. Nature)

Hasta las 20.000 generaciones se habían producido un total de 45 mutaciones. Pero se han encontrado con algo que el propio Lenski ha definido como "inesperado y complejo". Una de las poblaciones estudiadas sufrió un peculiar cambio después de las 20.000 generaciones que permitió que se incrementara su velocidad de mutación. Esto provocó que se acumulasen numerosas mutaciones en el genoma. Es lo que se conoce como fenotipo hipermutable. Se acumularon 653 mutaciones al llegar a las 40.000 generaciones. Como el medio ambiente es constante, la mayor parte de las nuevas mutaciones son de carácter neutral, pero también comenzaron a notar un incremento de las mutaciones beneficiosas. En palabras de Dominique Schneider, uno de los autores del artículo, los nuevos datos destacan de manera muy hermosa la sucesión de eventos mutacionales que permiten a estos organismos alcanzar una mayor eficiencia en su ambiente.

Es decir, la evolución adaptativa y la evolución genómica no van al mismo ritmo, incluso en un ambiente constante. Si esto ocurre en un sistema experimental tan sencillo no es de extrañar el que los autores prevengan sobre llegar a interpretaciones categóricas sobre velocidades evolutivas en la naturaleza sin un conocimiento específico de los procesos genéticos tanto a nivel molecular como de población.

Nada mejor para conmemorar el bicentenario de Darwin que un experimento como este.

La bacteria de los huevos de oro

2009-10-13T13:14:00.001+02:00

Cupriavidus metallidurans es el nombre de una bacteria que presenta una sorprendente capacidad biomineralizadora. Es capaz de precipitar oro en forma mineral.

Hace varios años un grupo investigador australiano aisló dicha bacteria de la superficie de pepitas de oro. Lo que les llamó la atención es que dicho microorganismo podía aislarse en explotaciones auríferas que estaban alejadas entre sí por más de 3.500 kilómetros. Sin embargo no se comprendía muy bien el porqué dicha bacteria colonizaba tan preciado metal. Ahora el misterio parece haber sido resuelto.

Los iones metálicos son unos tóxicos muy potentes porque suelen actuar como inhibidores enzimáticos. Además, los iones metálicos son solubles en agua. Esa es la razón de que se fumigue con sulfato de cobre a las viñas, o de que se utilice cromo como agente anticorrosivo. Pero muchos microorganismos son capaces de resistir la acción de dichos iones de una forma muy simple. Reducen el ion y de esa forma el metal pasa a tener carga neutra, es decir, pasa a estado metálico y en esa forma suele precipitar.

Algo similar se ha observado en este caso. Se preparó una solución de complejos de hidroxicloruro conteniendo el ion de oro: Au III. Dichos complejos son bastante tóxicos. C. metallidurans respondía acumulando rápidamente dicho compuesto en su interior. Lo siguiente que se observó es que se inducía una serie de genes para resistir el stress oxidativo y las altas concentraciones de metales pesados. Se producían entonces una serie de reacciones bioquímicas que provocaban la reducción del oro y la precipitación en forma de nanopartículas de oro metálico (Au 0).

Microfotografía electrónica de transmisión de C. metallidurans conteniendo una nanopartícula de oro en el periplasma (punto negro debajo de Au-particle). A la derecha se observa una microfotografía electrónica de barrido de un biofilm conteniendo partículas de oro. El espectro situado en la esquina inferior izquierda muestra la composición de dicho biofilm (Fuente Reith et al. PNAS 2009)

La hipótesis que se baraja es que esas nanopartículas de oro serían los embriones de las famosas y pepitas de oro tan deseadas por los típicos buscadores que aparecen con sus cedazos en películas como "La leyenda de la Ciudad sin Nombre" o en "La quimera del oro". Es decir, esta bacteria está implicada en el ciclo biogeoquímico de un metal precioso. Lo más interesante que han encontrado es que hay una serie de genes en dicha bacteria que se activan exclusivamente por la presencia de oro y no por otros iones metálicos. Esto lo han descubierto cuando compararon la respuesta de C. metallidurans a complejos de hidroxicloruro conteniendo hierro, cobre o zinc. Se activaba el mismo tipo de respuesta contra el stress y los metales pesados, salvo por un puñado de genes.

Se está intentado caracterizar dicho operón oro-específico porque sus aplicaciones podrían ser numerosas. La caracterización será tanto a nivel genómico como proteómico. Esto podría permitir el desarrollo de biosensores que permitiesen encontrar yacimientos de oro con mayor facilidad. Pero también permitiría el desarrollo de nuevas herramientas de bioprocesado para el mineral de oro. Actualmente la industria del oro es muy contaminante porque para su extracción es necesario usar compuestos de cianuro. Quizás esta bacteria sea el primer paso para unas explotaciones auríferas mucho menos dañinas para el medio ambiente.

Temblores

2009-10-07T07:03:00.011+02:00

Cuando un microbiólogo oye el vocablo Streptomyces suele pensar en tres cosas: suelo, antibióticos y tierra mojada. Porque las bacterias pertenecientes a dicho género son habitantes comunes de la microbiota del suelo. A su vez son los principales productores industriales de antibióticos. Y una de las diversas sustancias que producen es la geosmina, un compuesto que es responsable del característico olor a "tierra mojada por la lluvia".

Microfotografía de un Streptomyces mostrando esporas e hifas aéreas

Pero si los datos del artículo publicado en PLoS ONE se confirman habrá que empezar a pensar en otra cosa más preocupante. Un grupo de la Universidad de Alabama ha encontrado que un compuesto producido por la bacteria S. venezuelae es capaz de matar selectivamente las neuronas productoras de dopamina en el nematodo Caenorhabditis elegans. Este efecto neurotóxico no se observa con otras bacterias, ni otras especies de Streptomyces, como S. coelicolor o S. griseus.

Caenorhabditis elegans

Anatomía de Caenorhabditis elegans. La cabeza está apuntando a la izquierda

Pero ¿qué importancia tiene que se muera un gusano de un milímetro de largo por una bacteria del suelo? Bueno, C. elegans es uno de los organismos modelo utilizados en Biología. Está tan bien estudiado que se sabe perfectamente como se originan cada una de sus células según se va desarrollando. Por ejemplo, su sistema nervioso está compuesto exactamente por 302 células, ni una más, ni una menos. Cuando se describe algún mecanismo celular en este nematodo, hay un 99 % de posibilidades de que se encuentre un mecanismo homólogo en los mamíferos. Y si se mueren las neuronas productoras de dopamina por la acción de S. venezuelae, es muy probable que ocurra lo mismo con las neuronas humanas.

Localización de la sustancia negra en el cerebro

En los humanos, las neuronas productoras de dopamina se encuentran en la llamada sustancia negra. Su muerte es uno de los síntomas de la tristemente famosa enfermedad de Parkinson. Uno de los factores que predisponen a dicha enfermedad es la genética. Hay una serie de genes implicados en el sistema del proteosoma encargado de la degradación de proteínas unidas a ubiquitina. Si funcionan mal, proteínas como la α-sinucleina, comienzan a acumularse y forman cuerpos de inclusión (Cuerpos de Lewy). Pero también hay casos de Parkinson debidos a otros factores. Se suponía que había toxinas ambientales que lo provocaban, pero se desconocía cuáles eran. El trabajo del grupo liderado por G.A. Caldwell es el primero en proporcionar una pista.

Modelo estructural del proteosoma

Precisamente es en el proteosoma donde actúa el metabolito producido por S. venezuelae. Al inhibir su acción, las neuronas se mueren y se produce un proceso neurodegenerativo en el gusano. Peor aún, si hay dopamina el efecto de la toxina se multiplica y la neurodegeneración es mucho más rápida. Los investigadores no se quedaron ahí. También comprobaron que dicho efecto neurotóxico se reproducía en células humanas.

Anatomía del sistema nervioso de C. elegans marcado con la proteína verde fluoreceste (Fuente bibliográfica).

Experimento en el que se ha marcado mediante la proteína bioluminiscente GFP, a las neuronas dopaminérgicas del gusano C. elegans. Los gusanos que son expuestos a un medio que ha contenido a la bacteria Escherichia coli presentan un sistema nervioso normal. Los gusanos que han sido mantenidos en un medio conteniendo S. venezuelae muestran una marcada neurodegeneración. (Caldwell et all)

¿Y de qué molécula se trata? Pues aún no lo saben. Lo que si saben es que es muy estable, que tiene una porción con carácter lipofílico y otra hidrofílica, que su peso molecular es aproximadamente de 180, que tiene un anillo aromático y una cadena hidrocarbonada y que su composición es C10H16N2O. Los investigadores reconocen que aún queda mucho por hacer. No sólo identificar la molécula, sino comprobar cual es su nivel de toxicidad y si realmente podría ser un posible factor de riesgo ambiental como agente etiológico del Parkinson.

Manifiesto Científico contra el recorte del presupuesto a la I+D

2009-10-01T16:06:00.003+02:00

Imagen de la situación de la I+D en España

En estos días el actual gobierno ha elaborado el presupuesto para el año que viene. Simultáneamente se está celebrando en Oviedo el XXXII Congreso de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular. Ante las graves noticias del recorte de un 15% de la inversión pública en I+D, su actual presidente, Miguel Ángel de la Rosa, y los seis presidentes anteriores de dicha sociedad han presentado el siguiente manifiesto el cual reproduzco como una forma de manifestar mi adhesión al mismo:

Manifiesto sobre la Financiación de la Ciencia en España

Oviedo, 24 de Septiembre de 2009

El presidente y los ex presidentes de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular, con ocasión del 32 Congreso Nacional de Bioquímica y Biología Molecular,

MANIFIESTAN:

• Que deben mantenerse las dotaciones presupuestarias destinadas a la investigación científica básica y, en particular, al Plan Nacional y a los programas de investigación en red.

• Que el Plan de Economía Sostenible del Gobierno no puede llevarse a efecto con éxito sin contar con una sólida base científica.

• Que la inversión en I+D es esencial para consolidar, tanto en España, como en Europa, una economía basada en el conocimiento, según lo acordado en la cumbre europea de Lisboa del año 2000.

Firman:

Miguel Ángel de la Rosa Acosta

Federico Mayor Zaragoza

Margarita Salas Falgueras

Carlos Gancedo Rodríguez

Joan J. Guinovart Cirera

Jesús Ávila de Grado

Vicente Rubio Zamora

Antibióticos nanotecnológicos

2009-09-29T09:53:00.004+02:00

Una amatista conteniendo inclusiones de zeolita

Investigadores de la Universidad de Munster han desarrollado un material nanotecnológico con propiedades antibacterianas que podría utilizarse en fotoquimioterapia (photodynamic therapy). El logro ha sido posible gracias a la colaboración de dos grupos, uno de químicos liderado por la Dra. Luisa De Cola y otro de microbiólogos liderado por la Dra. Berenike Maier.

Su trabajo ha consistido en producir nanopartículas que poseyeran tres propiedades: adhesión específica a las bacterias y no a otras células, marcarlas y luego matarlas. En primer lugar eligieron un tipo de material que funcionara como un transportador y que fuera inócuo para nuestras células. Para ello han utilizado nanocristales de L-zeolita. La zeolita es un aluminiosilicato muy usado en diversas actividades por su gran capacidad de adsorción. Lo interesante es que este material es que no muestra ninguna toxicidad.

Nanocristal de zeolita (estructura tubular gris) en la que se muestran los diversos grupos funcionales usados en el estudio. Las moléculas del fluoróforo DXP se muestran en el interior (hexágonos amarillos). En el exterior pueden verse las moléculas de phthalocianina (hexágonos verde-azules) y las cadenas con los grupos amino (colas azul claro).

Lo siguiente fue diseñar la manera de marcar las bacterias, de esta forma podemos saber si los nanocristales se han unido a ellas o no. Los nanocristales de zeolita forman una estructura tubular. En el interior de dicho tubo unieron moléculas de DXP, un fluoróforo que emite luz verde (620 nm) cuando es excitado mediante luz azul de 480 nm. Es decir, si el nanocristal se une a la bacteria y a ésta la iluminamos con una luz azul, la bacteria brillará con una luz verde.

En las fotos de la izquierda podemos ver mediante microscopia de fluorescencia o mediante microscopía electrónica de barrido, la unión a las bacterias de los nanocristales que presentan grupos amino en su superficie. En las fotos de la derecha se han usado nanocristales sin grupos amino y por lo tanto no hay unión a las bacterias

Finalmente, unieron a la superficie de los nanocristales, moléculas de phthalocianina (PC) y grupos amino. La primera es una molécula con propiedades fotosensibilizadoras que cuando se la ilumina con luz roja forma un singlete de oxígeno muy tóxico para la bacteria. La función de los grupos amino es la de adherirse a la superficie de la bacteria. Se escogió este grupo porque es muy sencillo de ligar a dichas nanoestructuras y además presenta una carga eléctrica neta positiva. Eso le permite unirse con bastante especificidad a bacterias en cuya superficie abunden las cargas negativas. Y las que precisamente cumplen dicha condición son las bacterias Gram negativas (*) como Escherichia coli, cuya membrana externa esta plagada de moléculas de polisacáridos con una gran cantidad de residuos ácidos con carga neta negativa.

Una de las principales dificultades que encontraron fue evitar que las nanopartículas se agregaran formando unos acúmulos totalmente incapaces de unirse a las bacterias. El problema se resolvió realizando modificaciones químicas en los cristales y ajustando las concentraciones de uso. Cada uno de los nanocristales porta unas 6.000 moléculas de PC en su superficie, con lo que dichos cristales se comportan como una especie de "bomba química" al ser iluminados.

Esquema del funcionamiento antibiótico de los nanocristales. A la izquierda se representa una bacteria en la que los nanocristales están unidos a la superficie. A la derecha se muestra un esquema de dichos nanocristales. Los puntos azul claro representan los grupos amino que permiten la adhesión a la bacteria. La luz azul excita a la molécula de DXP que emite una luz verde. La luz roja excita a la PC (óvalos rojos) produciendo el singlete de oxígeno que mata a la bacteria.

La efectividad de los nanocristales han sido probados en cultivos de E. coli y en una cepa resistente a los antibióticos del patógeno Neisseria gonorrhoeae. En ambos casos comprobaron que al cabo de dos horas se había acabado con el 95% de las bacterias presentes. El siguiente paso en el que están pensando los investigadores es en producir nanocristales con mayor especificidad y que sean capaces de unirse a otros tipos celulares como bacterias Gram positivas, o incluso a células cancerosas. El objetivo a largo plazo es desarrollar un tipo de crema para tratar el cáncer de piel.

(*) Es una coincidencia el que las bacterias Gram negativas tengan una gran cantidad de cargas de signo negativo en su superficie, pero debe recordarse que los apelativos "Gram negativo" y "Gram positivo" hacen referencia a una tinción de microscopía y a una determinada estructura de la pared celular bacteriana, y para nada se refiere a una propiedad eléctrica.

Microdivertimentos

2009-09-24T08:47:00.002+02:00

Antes de que empieze el curso y como creo que la mejor forma de aprender es jugando, aquí dejo los links a algunos juegos basados en el mundo de la microbiología.

El primero es "The Great Flu" (La gran gripe). El jugador es el responsable de un organismo internacional al estilo de la OMS pero denominado WPCA. Tiene a su disposición 2.000 millones de euros para combatir una posible pandemia. Ese dinero se debe de gastar en diversas medidas sanitarias, como educar a la población, repartir medicinas, establecer grupos de investigación, desarrollar la vacuna, cerrar las escuelas o los aeropuertos, etc. Hay cinco tipos de virus contra los cuales luchar, de menor a mayor dificultad. Aunque está en inglés es bastante sencillo de aprender su dinámica. Otra cosa es parar la pandemia. Si no lo haces bien te puedes encontrar con que tienes 2.250 millones de infectados y 170 millones de muertes. Lo mejor que tiene el juego son los videos explicativos de un virólogo que o bien te va dando consejos o bien te reprocha algunas acciones si éstas no han surtido el efecto deseado. Lo peor, que es bastante lento y no se ve el efecto de algunas de las acciones que tomas sobre la dispersión del virus. De hecho al final te aparece el número de infectados y de muertes, pero no te dice si lo has hecho bien o no.

El segundo es "Sneeze" (Estornudo). En este juego el punto de vista es distinto, porque el jugador es el virus y su objetivo es infectar a la mayor cantidad posible de humanos. Es muy simple y sencillo. Tienes que poner al humano infectado en un punto donde consigas que la infección se extienda de la manera más eficiente posible. Y la mejor forma de hacerlo es llenar de moco verde a la mayor cantidad posible de gente. Los estornudos harán el resto.

En "Killer Flu" el jugador también es el virus. Este juego está diseñado por la Red de Virología Clínica del Reino Unido y es algo más realista y complicado que el anterior. En uno de los niveles te permite infectar personas cambiando tus antígenos, así que es una carrera entre su sistema inmunitario y tu capacidad de mutar. Asimismo debes elegir donde debe ir esa persona para que infecte a la mayor cantidad posible de gente. El tiempo es crítico, pues si no lo haces bien las personas desarrollan su inmunidad frente a tí y no podrás alcanzar el nivel de infección requerido.

Finalmente está la página educativa "e-Bug". Dicha página está realizada por diversos países de la Unión Europea. Como página de recursos educativos para profesores y estudiantes está bastante bien. En la aspecto lúdico podemos encontrar dos juegos. El primero es un juego de tipo arcade bastante simple en el que el niño o niña deben de fotografiar a los microbios buenos y luchar contra los malos. El segundo es para adolescentes y es un juego de pistas en el que el jugador interpreta el papel de un epidemiólogo-detective buscando las fuentes de posible contaminación con patógenos. El principal "pero" que tienen es que son un ejemplo clásico del dicho - un juguete educativo es un juguete aburrido - y además sólo están disponibles en inglés.

Que lo paséis bien

Una muerte en la familia

2009-09-22T16:26:00.000+02:00

Malcolm J. Casadaban (1954-2009)

Acaba de saltar a los medios de comunicación una noticia que recoge la muerte del Dr. Malcolm J. Casadaban, un microbiólogo de la Universidad de Chicago que estudiaba la bacteria que causa la peste. El investigador de 60 años de edad se despertó el pasado 13 de septiembre con un cuadro de síntomas que recordaba al de la gripe. Fue al hospital y allí comenzaron a hacerle pruebas. Murió antes de obtenerse los primeros resultados, pero no era la gripe lo que tenía. Las pruebas mostraron que tenía una septicemia provocada por la cepa de Yersinia pestis con la que trabajaba en su laboratorio.

El doctor Malcom Casadaban estudiaba la genética de la bacteria patógena Y. pestis y para ello utilizaba una cepa atenuada de dicha bacteria que, se suponía, era incapaz de producir dicha enfermedad. De hecho, la cepa en cuestión está aprobada por el CDC de Atlanta y se lleva utilizando desde hace cuarenta años y se usa rutinariamente como el control negativo en muchos experimentos que estudiaban la patogenicidad de Y. pestis. Nadie sabe explicar cómo dicha bacteria ha conseguido penetrar en su sistema sanguíneo, y cómo ha conseguido desarrollarse hasta provocar una septicemia. Se están realizando nuevas pruebas para confirmar que se trata de la misma cepa que estudiaba, o si se trata de una cepa distinta.

Casadaban no es el primer microbiólogo que ha encontrado la muerte a causa del microorganismo que estudiaba. En la breve historia de la ciencia de la Microbiología hay unos cuantos científicos que han compartido tan desgraciado final. Algunos han quedado olvidados y otros son recordados gracias precisamente al patógeno que les causó la muerte.

Howard Taylor Ricketts

Quizás el caso más conocido entre los microbiólogos es el de Howard Taylor Rickkets. Curiosamente también trabajó en la Universidad de Chicago. Hay tres categorías taxonómicas y una especie que llevan su nombre. El orden Rickettsiales, la familia Rickettsiaceae, el género Rickettsia y la especie Rickettsia rickettsii. ¿Y por qué tanto honor? Ricketts era un médico norteamericano que a finales del siglo XIX comenzó a estudiar el hongo que producía la blastomicosis de una forma bastante heterodoxa. Se lo inoculaba y así estudiaba sus síntomas. Lo debió de hacer bastante bien porque la Universidad de Chicago le pagó una estancia de un año en el Instituto Pasteur. En 1902 volvió a Chicago a continuar sus estudios en la blastomicosis, pero entonces otra enfermedad le llamó la atención. Se trataba de la fiebre de las Montañas Rocosas. Durante dos años, él y su asistente J.J. Moore, estuvieron intentando descubrir como se adquiría dicha enfermedad. Al final encontraron que el patógeno era transmitido por una garrapata. En 1909, Ricketts viajó a México a estudiar una epidemia de tifus, pues estaba convencido que por sus síntomas, el microbio causante debía de ser muy semejante al que había estudiado anteriormente en las Rocosas. Y tenía razón, en este caso el patógeno era transmitido por los piojos. Desgraciadamente murió a causa del tifus en 1910.

Stanislaus von Prowazeck

Otro científico que murió a causa del tifus fue Stanislaus von Prowazeck. Él y su colega, el brasileño Henrique da Rocha Lima, continuaron en Alemania el trabajo iniciado por Ricketts. En 1915 fueron llamados para tratar un brote de tifus surgido en la cárcel de Cottbus. Ambos enfermaron, pero sólo el brasileño sobrevivió. Fue precisamente Rocha Lima quien bautizó a los nuevos patógenos con los nombres de sus desafortunados colegas: Rickettsia rickettsii para designar al causante de la fiebre de las Montañas Rocosas, y Rickettsia prowazekii para la causante del tifus epidémico. Rocha Lima también tiene una especie nombrada en su honor (Bartonella rochalimae), pero afortunadamente para él, no murió a causa de ella.

Y es que a veces, investigar microbiología puede ser perjudicial para la salud

Tapiz Oceánico

2009-09-18T10:06:00.001+02:00

Detalle de la obra "Tapiz Oceánico", creación de la artista Nancy Zboch.

Un reciente artículo publicado en la revista PNAS describe las bases genómicas de las estrategias tróficas que presentan las bacterias marinas. Dicho artículo además ha merecido un comentario específico dentro de dicha revista.

Los ecosistemas marinos no son tan homogéneos como puedan parecer a simple vista. No sólo influye la luz solar, la profundidad y los nutrientes. También hay que considerar el clima o las corrientes marinas, por nombrar dos factores importantes, y la suma de todos esos factores crean heterogeneidad y por lo tanto debemos esperar una gran biodiversidad. Si consideramos la disponibilidad de nutrientes, en los océanos nos podemos encontrar un gradiente de diversos hábitats dependiendo de la concentración de los mismos. Tenemos desde ambientes con alta concentración (hábitats copiotróficos) a los de baja concentración de nutrientes (hábitats oligotróficos). En todo ese gradiente podemos encontrar diversas bacterias que han evolucionado para adaptarse y crecer óptimamente. El estudio realizado gracias a la colaboración de varios grupos ha consistido en comparar el genoma de dos especies de bacterias que viven en hábitats localizados en los extremos de ese gradiente.

Representación muy simple de la superficie de lo océanos como un hábitat microbiano. Hay dos gradientes verticales, uno debido a la luz solar y otro debido a los nutrientes (representado por la línea negra). La abundancia relativa de microorganismos viene dada por la línea roja. La mayor parte de las bacterias viven como plancton de vida libre (bacterias de color blanco). Estos organismos oligotróficos son los más abundantes en los ecosistemas oceánicos con muy bajo contenido de nutrientes. En color amarillo se representan los microorganismos copiotróficos adaptados a microhábitats en los que hay una gran cantidad de nutrientes (un cadáver de un pescado por ejemplo). Fuente bibliográfica: MJ Church 2009, PNAS.

Sphingopyxis alaskensis es una a-proteobacteria oligotrófica con un volumen celular inferior de 1 micra cúbica, con un genoma de 3,8 Mb y con un tiempo de generación de 5 horas en condiciones óptimas. Este tipo de microorganismo es muy abundante en los océanos. Por el otro lado tenemos a la g-proteobacteria Photobacterium angustum cuyo tamaño es superior a la micra cúbica, tiene un genoma de 4,8 Mb y cuyo tiempo de generación es de 1 hora cuando se encuentra en un hábitat con suficientes nutrientes. En caso de no tener suficientes nutrientes esta bacteria permanece en estado latente sin crecer ni reproducirse.

Los investigadores han secuenciado sus genomas para luego poder compararlos y así relacionar sus distintas propiedades genómicas con sus estrategias tróficas y así poder definir sus mecanismos moleculares de adaptación. Han conseguido desarrollar un modelo para predecir a partir de la secuenciación del genoma, el tipo de estilo de vida del microorganismo. Y el modelo ha sido puesto a prueba Han estudiando las secuencias de 400.000 proteínas que representan unos 500 millones de nucleótidos obtenidos a partir de 126 secuencias genómicas. Con ello han confirmado que microorganismos oligotróficos son los que dominan los océanos, y que pueden definirse los tipos de bacteria que va a encontrase en un determinado nicho ecológico.

De esta forma han identificado 43 marcadores genéticos que indican un determinado estilo de vida microbiano. Cuando se agrupan estos marcadores en un gráfico el resultado es una especie de tapiz que muestra las relaciones entre los diversos estilos de vida. El modelo funciona bastante bien con los datos disponibles. Pero los estudios metagenómicos de los océanos cada vez son más precisos y se van describiendo nuevos marcadores genéticos, por lo que el tiempo dirá si este modelo es lo suficientemente bueno como para predecir los nuevos estilos de vida.

Representación esquemática mostrando cinco agrupamientos de microorganismos con cinco estrategias tróficas diferentes. Se indican algunas de las especies más representativas dentro de cada agrupamiento. Amarillo: oligotrofos extremos. Rojo: oligotrofos moderados. Verde y Azul: copiotrofos moderados. Cian: copiotrofos extremos. Fuente bibliográfica: Lauro et al 2009 PNAS.

Así los microorganismos oligotróficos suelen tener pequeños tamaños (menores de 0,2 micras de diámetro), crecen muy lentamente y tienen sistemas de transporte de sustratos de alta afinidad y amplia especificidad. Coloquialmente hablando esto último significa que pueden "comer de todo" como azúcares, aminoácidos o lípidos, aunque se encuentren en muy baja concentración. Asimismo presentan un gran número de genes para el metabolismo de lípidos y un bajo número de operones de rRNA lo que indica que en los oligotrófos prima conseguir energía a crecer rápidamente. Sus genomas son pequeños por lo que no deben de gastar mucha energía y nutrientes en su mantenimiento y reparación. En cambio los microorganismos copiotróficos suelen ser de gran tamaño, crecen rápidamente y tienen genomas relativamente grandes y sistema de transporte de sustratos muy especializados. También poseen una gran cantidad de proteínas receptoras que les permiten sentir los cambios en su medio ambiente y responder a ellos.

El interés y la utilidad principal de esta nueva herramienta es que permitirá vigilar con mucha mayor rapidez los cambios en las comunidades microbianas oceánicas, y así poder ajustar y afinar muchos de los modelos climáticos y de los ciclos biogeoquímicos, pero también para resolver cuestiones más prácticas y aplicadas de salud medioambiental (ej: el estudio de la presencia de posibles patógenos en aguas de playas de utilidad pública).

Buenas noticias sobre la gripe.

2009-09-13T20:34:00.000+02:00

Traducción de un interesante comentario aparecido en el blog "Microbiology bytes"

Con el reciente descenso de nuevos casos de gripe H1N1 a nivel global, se ha puesto de moda en los medios de comunicación publicar historias del tipo "¿No será la pandemia una exageración?" y en la misma página publicar otra noticia titulada "¡Dios mío! la gripe va a ser grave!". El problema con el virus de la gripe es que es uno de los virus más impredecibles que se conocen. Y mientras que se espera un aumento del número de casos según se vaya acercando la estación invernal en el hemisferio norte, la principal preocupación es que este virus pandémico se vuelva un "mal bicho" en la segunda ola, tal y como paso en la gripe de 1918, cuando una variante mucho más patógena siguió a la variante benigna que provocó la primera ola de casos.

Hay dos formas de que esto suceda. La primera es que el virus actual adquiera algún tipo de mutación espontánea que lo haga mucho más patogénico. La otra posibilidad es que el virus se recombine con otra cepa de virus altamente patógena, un proceso que puede suceder cuando dos cepas de virus infectan la misma célula e intercambian sus genes. Y ya hay un buen candidato ahí fuera, la cepa altamente patógena H5N1 que causa la gripe aviar. A diferencia de lo que pasa con la cepa H1N1, a la H5N1 le cuesta mucho infectar a los humanos, por lo que es muy poco probable que ambos virus coincidan alguna vez. Pero si eso ocurre ...

Las buenas noticias vienen de Egipto donde el H5N1 es relativamente común y donde se había descrito un caso (preocupante) de co-infección H5N1/H1N1. Pues bien, el Ministerio de Salud de dicho país acaba de confirmar que no hubo tal co-infección. Adicionalmente, un estudio conjunto entre la Universidad de Marylan y el NIH (National Institute of Health) sugieres que las co-infecciones entre H1N1 y los virus de la gripe estacional no parecen producir quimeras o virus recombinados. Parece ser que la cepa H1N1 compite con los virus estacionales y los desplaza. Lo cierto es que en otras pandemias pasadas de cepas H1N1 se había descrito la observación de que los brotes de otros virus gripales quedaban suprimidos.

En cuanto a los ensayos con las nuevas vacunas, un ensayo en Fase I realizado por científicos de la Universidad de Leicester con 100 voluntarios sanos parece mostrar que son efectivas. El Dr Iain Stephenson ha encontrado que el 80% mostraban una fuerte respuesta con una dosis, alcanzándose el 90% cuando se inoculaba una segunda dosis. Los resultados indican que una sola dosis es suficiente para la inmunización, por lo que se pueden disponer de más vacunas. Se están preparando un ensayo más grande con 6.000 adultos y niños.

Unas pocas razones para alegrarse

No hay mal que por bien no venga (2ª parte)

2009-09-11T14:50:00.000+02:00

Película de propaganda realizado durante la IIGM que explica el proceso de producción de penicilina mediante el cultivo del hongo en superficie. Clikeando sobre la imagen puedes ir a la página del video

A pesar del fracaso inicial, el grupo de Florey no se desanimó. Los resultados preliminares del primer tratamiento de un ser humano fueron muy prometedores por lo que los investigadores comprendieron que la penicilina podía ser un agente terapéutico de primer orden en la lucha contra las infecciones bacterianas. Y en una situación bélica la importancia estratégica de un medicamento de ese tipo era importantísima, así que se hicieron planes para el escalado en la producción del antibiótico.

Pero pronto comprendieron que su país no era el lugar adecuado para cumplir ese objetivo. En el año 1941 Gran Bretaña se enfrentaba en solitario a las potencias del Eje y casi toda la capacidad industrial y los materiales estaban dedicados al esfuerzo bélico. Las compañías farmacéuticas tenían bastante con cumplir los pedidos de las fuerzas armadas y no tenían recursos ni interés en la investigación aplicada de un posible medicamento. Florey comprendió que el desarrollo de la producción de penicilina debía proseguir en otras tierras más favorables. En marzo de 1941, los Estados Unidos habían comenzado a aplicar el programa de Prestamo y Arriendo, así que no es de extrañar el que pensara en establecerlo en el llamado "arsenal de la democracia". Al parecer Chain no era partidario de ese traslado, pues en su opinión la penicilina debería ser patentada y desarrollada enteramente en el Reino Unido. Pero para Florey era una cuestión ética el desarrollar lo más rápidamente posible un medicamento que podría ayudar al esfuerzo bélico aliado.

Florey y Heatley viajaron hacia los Estados Unidos a primeros de julio de 1941, pocos días después de que Alemania atacara a Rusia. Hay una leyenda que dice que las muestras de Penicillium que llevaban se perdieron en el camino y que lo que hicieron Florey y Heatley fue sacudir sus ropas sobre placas conteniendo medio estéril, pensando que muy probablemente sus ropas estarían repletas de esporas del hongo. Sea cierto o no, el caso es que el hongo había cruzado el charco. Florey incluso se llevó a su familia a Connecticut para librarles de los bombardeos alemanes sobre Gran Bretaña. Allí continuó el trabajo sobre las propiedades biológicas de la penicilina en la Universidad de Yale.

Andrew J. Moyer

Heatley se trasladó a Peoria, Illinois, para seguir trabajando en el incremento de la producción mediante el diseño de un medio de cultivo adecuado para el hongo. Allí trabajó con Andrew J. Moyer en ese campo. El porqué de dicha elección fue la siguiente. Peoria está localizada en medio del llamado "cinturón del maíz". Durante la Gran Depresión se estableció un laboratorio para intentar aprovechar los productos de desecho agrícolas como el llamado licor de maceración del maíz. Moyer encontró que dicho residuo era un medio de cultivo excelente para los hongos por su gran contenido en nitrógeno. Entre ambos descubrieron que si el medio de cultivo contenía maltosa (el azúcar de la leche) la producción de penicilina por el hongo se incrementaba dramáticamente. Pero Heatley y Moyer se llevaban fatal. En diciembre de 1941, tras la entrada de Estados Unidos en la guerra, Heatley se volvió a Oxford. Y Moyer hizo una cosa bastante fea. Publicó y patentó el proceso de producción industrial de la penicilina sin citar a Heatley o a Florey. Esa actitud le aseguró su riqueza, pero enfadó a los británicos que se sintieron con razón estafados. De hecho, se negaron a pagar royalties cuando establecieron plantas de producción de penicilina en su país.

Instalaciones para producir penicilina en la Sir William Dunn School of Pathology, Oxford

El nuevo medio de cultivo permitió que el cultivo en superficie del Penicillium fuera rentable. En la anterior entrada vimos que era necesario cultivarlo en superficie dentro de unos recipientes planos. Eso era debido a que el hongo requería de condiciones aeróbicas para su crecimiento y para que sintetizase penicilina. Tanto los británicos como los norteamericanos se pusieron a fabricar en serie ese tipo de recipiente para así obtener numerosos cultivos de los que obtener penicilina. El proceso era bastante laborioso y lento, pero se comenzó a obtener penicilina suficiente para realizar un nuevo intento de usarla en humanos.

Uno de los primeros pacientes tratados con penicilina en 1942. En las fotos 1 y 2 se muestra el estdo de una niña con una infección bacteriana antes del tratamiento. La foto 3 está tomada tras cuatro días de tratamiento. La foto 4 a los nueve días. Las fotos 5 y 6 muestran su total recuperación

El sábado 12 de marzo de 1942, llegaban a los Estados Unidos las noticias de la rendición de la Isla de Java. En ese mismo día, una paciente de 33 años que sufría una septicemia producida por un estreptococo fue tratada con penicilina. En 48 horas, la fiebre bajo de 41º a 36'5º C y el microorganismo dejo de estar presente en los cultivos a partir de muestras sanguíneas. Uno de los médicos que la trataba musitó - Magia Negra- cuando vio los resultados. Esta vez hubo suficiente medicamento para conseguir su completa recuperación, aunque nuevamente tuvo que volverse a repurificar la penicilina de la orina del paciente, pues se había gastado la mitad del stock que había disponible en todos los Estados Unidos. Sin embargo el éxito impulsó definitivamente el esfuerzo investigador.

Hongo Penicillium creciendo sobre un melón cantalope

El segundo camino que se siguió para incrementar la producción fue encontrar un hongo que produjera más penicilina que el Penicillium notatum que Florey y Heartley habían traído desde Gran Bretaña. Moyer dio instrucciones para que toda muestra o material que contuviera hongos fuera mandada a su laboratorio. Allí, las muestras eran procesadas por una técnico de laboratorio llamada Mary Hunt. Como la pobre se pasaba todo el día analizando mohos se la llegó a conocer como Mouldy Mary (María la Mohosa). Llegó a analizar más de un millar de mohos sin éxito. Un día estaba haciendo la compra en el supermercado que estaba al lado de su casa y tomó un melón de tipo cantalope con un precioso moho de color dorado creciendo. El tendero se ofreció a cambiárselo, pero Mary lo compró gustosa y se lo llevó al laboratorio. Allí encontró que el hongo era mucho mejor productor de penicilina que P. notatum, y que se trataba de una especie distinta: P. chrysogenum (*) . La capacidad de producción se incrementó hasta alcanzar los 60.000 gramos al mes, de tal manera que los aliados dispusieron de más de dos millones de dosis para el día que desembarcaron en Normandía. Se ha calculado que el uso de penicilina salvó a un 15% de soldados aliados heridos en dicha batalla.

Cuadro de 1944 pintado por Ethel Gabain de una niña herida en un bombardeo tratada con penicilina.

P. chrysogenum presentaba una ventaja añadida. Ya hemos visto más arriba que la aerobiosis era esencial para el crecimiento del hongo y la producción de penicilina. Una forma de incrementar la cantidad de aire disuelta en un medio de cultivo es agitar dicho medio. Pero la agitación destruía los micelios e impedía crecer al hongo. Moyer probó a crecer P. chrysogenum en agitación y comprobó que este hongo no sólo podía crecer y producir penicilina en agitación, sino que además su rendimiento aumentaba en esas condiciones. En diciembre de 1944, mientras en Europa se luchaba en la batalla de las Árdenas, los estadounidenses inauguraban la primera planta de producción de penicilina a partir de un fermentador con agitación y la capacidad de síntesis aumentó hasta alcanzar los 390.000 gramos al mes. Como uno puede imaginarse, los precios de dicho medicamento bajaron en consonancia. Mientras que en 1940 el precio por dosis era incalculable, en 1943 el precio había bajado a los 20 dólares. Después de la IIGM su precio era ligeramente superior a medio dólar.

Unidad de producción de penicilina de la compañía Merck. Fotografía de 1945

La historia para conseguir aumentar el rendimiento en la producción de penicilina continuó después de la guerra, pero esa historia la contaré en otra ocasión.

Ir a la Primera Parte

(*) En 1977 hubo una reordenación taxonómica y P. notatum pasó a considerarse como perteneciente a la especie P. chrysogenum.

No hay mal que por bien no venga (1ª parte)

2009-09-01T12:47:00.000+02:00

Cualquiera que en estos días, haya escuchado un boletín informativo o leído un periódico, sabrá que se cumple el 70º aniversario de la Segunda Guerra Mundial. Ese desgraciado acontecimiento histórico demostró que una de las cosas que mejor sabemos hacer los seres humanos es aniquilar a nuestros semejantes con una eficiencia asombrosa. Pero como reza el título, no todo fue malo. El conflicto aceleró la investigación en un aspecto tecnológico que supuso uno de los mayores cambios de la salud pública mundial. Se trata de la producción en masa de antibióticos.

En 1928 Fleming descubrió la capacidad del hongo Penicillium de producir una sustancia que mataba a las bacterias y que bautizó con el nombre de penicilina. Sin embargo, la capacidad antimicrobiana de dicho compuesto parecía estar destinada a convertirse en una nota al pie de página de los libros de microbiología, pues su purificación era un proceso laborioso y extremadamente caro. De hecho, el propio Fleming abandonó dicha línea de investigación. El testigo lo retomó el científico australiano Howard Florey, junto con sus colegas Ernst Boris Chain (*) y Norman Heatley.

Howard Florey y Ernst Boris Chain

Lo curioso es que ni Florey ni Chain abordaron el problema de la purificación de la penicilina como una forma de producir un agente terapéutico que salvara vidas humanas. Ellos mismos reconocieron que se trató de una cuestión puramente científica. Una de las primeras dificultades con la que se encontraron fue responder a una sencilla pregunta: - ¿Qué era la penicilina?- Fleming había utilizado el término para referirse al caldo con propiedades antibacterianas sobre el cual había crecido Penicillium. Pero no se sabía si era un sólo compuesto o una mezcla de sustancias. Inicialmente pensaron que la penicilina era algo parecido a la lisozima, otro descubrimiento de Fleming. Ambas perdían su capacidad antibacteriana cuando eran tratadas con éter. Decidieron repartirse la tarea de forma que Florey se encargaría de estudiar las propiedades biológicas, mientras que Chain se ocuparía de las propiedades químicas.

Chain se llevó una decepción cuando realizó sus primeros experimentos. La penicilina no era una proteína como la lisozima, sino que era una sustancia de bajo peso molecular capaz de difundir a través de membranas de celofán. Pero en lugar de desanimarse porque su hipótesis inicial había sido errónea, Chain se vio animado por el nuevo problema: caracterizar una sustancia completamente desconocida con un alto potencial antibacteriano pero de gran inestabilidad química.

Norman Heatley

Lo siguiente que realizaron fue determinar en que rango de pH era estable la penicilina. Se encontraron con que era activa entre valores de pH de 5 a 8. Más ácido o más alcalino y el compuesto precipitaba. Pero Heatley encontró que era posible reactivar gran parte de la penicilina si el pH volvía a ser neutro. Esta observación les permitió desarrollar una primera etapa de concentración y es la base del proceso actual de purificación de penicilina. Las soluciones conteniendo penicilina se acidificaban, lo que producía una precipitación de la sustancia. Luego eran redisueltas en una solución a menor volumen a pH neutro. Mediante una posterior liofilización, obtenían un polvillo blanco con capacidad antimicrobiana.

Uno de los matraces del grupo de Florey en los que puede observarse el precipitado seco que contiene penicilina (Fuente: Museo de la Ciencia de la Universidad de Oxford)

El 25 de mayo de 1940, un día antes de la evacuación de Dunkerke, Florey realizó el experimento que demostró que la penicilina podía ser un poderoso agente terapéutico. A las 11 de la mañana, inoculó a ocho ratones una dosis letal de un cultivo de Streptococcus haemolyticus (ahora lo conocemos por S. pyogenes). Cuatro de ellos fueron tratados con penicilina, los otros con suero fisiológico como control. Heatley, era el más joven del grupo (el becario, vamos), así que le tocó seguir el experimento por la noche. A las 3:45 de la madrugada, tras 16 horas y media, Heatley encontró que los cuatro ratones control habían muerto, mientras que los otros cuatro se mantenían sanos. El 24 de agosto de ese año, en plena Batalla de Inglaterra, apareció un artículo en Lancet describiendo dicho experimento.

Una de las cuñas urinarias usadas por el grupo de Florey para crecer el hongo Penicillium en superficie (Fuente: Museo de la Ciencia de la Universidad de Oxford)

El grupo comprendió que debía probar la penicilina en seres humanos. Claro que un ser humano es 3.000 veces más grande que un ratón. Ahora el problema era ¿Cómo conseguir suficiente caldo conteniendo penicilina? La solución se basó en una experiencia previa. Durante la Primera Guerra Mundial se desarrolló la técnica de cultivo en superficie para el moho Aspergillus niger para producir ácido cítrico. Así que se hizo lo mismo para Penicillium. Pero al estar en tiempos de guerra había racionamiento de materiales por lo que no podían encontrar recipientes de un material adecuado que aguantara un proceso de esterilización. Hatley encontró la solución. Uso cuñas urinarias de cerámica pues no había escasez de ellas debido a la guerra (posteriormente modificó el diseño). Las cuñas se llenaba con un caldo de cultivo y se inoculaba el hongo. Éste crecía en la superficie de dicho caldo y la penicilina se iba acumulando en el medio. Desgraciadamente, la penicilina no se producía en las mismas cantidades que las del ácido cítrico. Las cantidades obtenidas eran mínimas. En febrero de 1941, mientras el general Rommel ponía el pie en África, se realizó el primer tratamiento de un ser humano con penicilina. Para ello se utilizó todo el stock que existía Reino Unido, y éste era de menos de medio gramo pobremente purificado, (una cantidad normal en cualquier píldora actual). La penicilina que se le inyectó al paciente se volvía a purificar de la orina para volver a ser reutilizada. A pesar de todos esos esfuerzos, el paciente murió un mes después tras ser agotado todo el medicamento disponible. Aún quedaba un largo camino por recorrer.

Mejora del diseño de los frascos para el crecimiento de Penicillium en superficie (Fuente: Museo de la Ciencia de la Universidad de Oxford)

(*) Ernst Boris Chain era un químico alemán de origen judío que abandonó su país en 1933, año en el que Hitler llegó al poder. Fue uno de los muchos científicos que abandonaron la Alemania nazi y que se fueron a trabajar a los países aliados. Por ello son conocidos como "El regalo de Hitler".

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La historia del "Infanta Isabel"

2009-08-01T19:56:00.000+02:00

Hace un par de meses apareció una noticia en la que en un crucero de placer se declaró un brote de gripe A a bordo. Aparte de arruinarles las vacaciones a los pasajeros al impedir que el barco atracara en ningún puerto, las cosas no fueron a mayores. Pero otras veces la situación puede ponerse realmente fea.

Imagen del transatlántico "Principe de Asturias", buque gemelo del "Infanta Isabel"

Eso es lo que les pasó a los pasajeros del transatlántico Infanta Isabel (*). Este buque de la compañía Pinillos hacía la travesía entre España y las Américas. El 3 de octubre de 1918 llegó al puerto de Las Palmas con la bandera negra y amarilla indicando que había personas con una enfermedad contagiosa a bordo. Dicha enfermedad se trataba de la gripe española.

En esos momentos, el continente europeo sufría lo que sería conocido como la segunda ola epidémica, que fue la más mortífera de las tres que hubo. El transatlántico había salido de Vigo y en su travesía a las Islas Canarias se declaró el brote que causó veinticuatro muertes antes de alcanzar Las Palmas. En su mayor parte los enfermos eran emigrantes gallegos con escasos recursos económicos que fueron hacinados por la tripulación en las salas comunes del barco y abandonados a su suerte. Incluso parece que se les negó alimentos en algunas ocasiones.

Una vez en Las Palmas se prohibió atracar al barco y se le desvió a la localidad de Gando, donde se desembarcó a 200 enfermos que fueron ingresados en un lazareto. Era un viejo edificio totalmente desamueblado y sin cristales en las ventanas. Desde la ciudad de Palma fueron enviados unos pocos médicos, practicantes, cocineros, un capellán y diez hermanas de la Caridad para atender a los enfermos. Para mantener el orden en el lazareto fueron acompañados de 16 guardias civiles. Alrededor del lazareto se dispuso un cordón sanitario controlado por 25 soldados. Cinco días después habían fallecido quince enfermos.

El doctor Andrés Navarro Torrent que ayudó a los enfermos del lazareto de Gando

El Infanta Isabel mientras permanecía en las aguas de Canarias y la gripe se extendía entre el pasaje de primera y segunda clase. Cada cierto tiempo se desembarcaban nuevos pacientes hasta que se alcanzó la cifra de 370 pasajeros que pasaron 44 días de cuarentena en el lazareto de Gando y de los cuales murieron 51. Al final de la cuarentena se celebró una misa de acción de gracias en el que el capellán hizo notar que ninguna de las hermanas de la Caridad, ni él, habían caído enfermos, al contrario que los médicos, cocineros y guardias civiles. Tras el fin de la cuarentena el Infanta Isabel continuó rumbo hacia Sudamérica.

(*) La historia está tomada del libro "La gripe española. La pandemia de 1918-1919" de Beatriz Echeverri Dávila. Centro de Investigaciones Sociológicas. 1993.

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¿Hacen endosporas las micobacterias?

2009-07-20T12:48:00.001+02:00

Robert Koch(1843–1910),
descubridor de Mycobacterium tuberculosis

Recientemente han aparecido un par de interesantes comentarios sobre las micobacterias. Uno en el blog de Miguel Vicente, "Esos pequeños bichitos", dedicado a la co-evolución y dispersión del patógeno Mycobacterium tuberculosis en su relación con la especie humana, y otro en el blog de Moselio Schaeter "Small Things Considered". Este último está escrito por Peter Setlow de la Universidad de Connecticut y trata del reciente descubrimiento de la capacidad de las micobacteias de formar endosporas como otras bacterias Gram positivas. A continuación presento su traducción:

Rara vez ocurre una noticia que amenace con poner patas arriba nuestras creencias más arraigadas. Desde el descubrimiento del bacilo de la tuberculosis por Robert Koch en 1882, las micobacterias ha sido consideradas como bacterias que no forman esporas. Ahora, ha aparecido un estudio que desafía dicho aserto.

Primera página del artículo original de Robert Koch, La etiología de la Tuberculosis publicado en el Berliner Klinische Wochenschrift el 10 de abril de 1882

El género Mycobacterium engloba a una serie de los más importantes patógenos humanos incluyendo a M. tuberculosis. Una de las características principales de la infección por dicho microorganismo es su habilidad de persistir en el hospedador durante largos períodos de tiempo y sin producir ningún síntoma, para luego reaparecer y causar nuevamente la enfermedad. El reciente artículo de Ghosh et al. de la Universidad de Uppsala en Suecia, afirma que algunos miembros del género Mycobacterium son capaces de formar esporas muy parecidas a las que producen las especies del género Bacillus. Estos investigadores han trabajado con M. marinum, una micobacteria de crecimiento relativamente rápido, con tiempos de generación de 4 a 6 horas. Observaron que en cultivos envejecidos aparecían formas que recordaban a las endosporas, no sólo en su morfología, también en su resistencia y en la acumulación de ácido dipicolínico, una molécula característica de las esporas de Bacillus. También han observado estructuras similares en cultivos de M. bovis (el causante de la tuberculosis en el ganado). Al estudiar los genomas de las distintas especies del género Mycobacterium, incluyendo el de M. tuberculosis, han encontrado que todos contienen homólogos de genes importantes para la esporulación en B. subtilis. Algunos de dichos genes son transcritos activamente en los cultivos envejecidos de M marinum.

Microfotografías electrónicas de transmisión mostrando las posibles endosporas de M. marinun. En los paneles de la izquierda se observa la estructura de dichas endosporas. En los paneles de la derecha se muestra la germinación de dichas endosporas cuando son inoculadas en medio fresco. La fotografía de la esquina inferior derecha muestra dos células, la superior conteniendo una pre-espora y la inferior una endospora madura. (Ghosh et al.)

De confirmarse estas observaciones se provocaría una transformación en nuestro conocimiento de la biología de Mycobacterium, particularmente en el aspecto de las causas de la latencia y persistencia de las infecciones micobacterianas. Dado el carácter revolucionario que implicarían estas conclusiones es imperativo que dichas observaciones sean confirmadas y duplicadas. Una posibilidad es que las estructuras observadas puedan ser contaminantes. Las micobacterias tienen tiempos de generación muy grandes y crecen muy lentamente en cultivo. En cambio las especies de Bacillus tienen tiempos de generación muy cortos (30 minutos) por lo que podrían ser un posible contaminante. Los investigadores han realizado una variedad de controles para evitar las contaminaciones, pero el escepticismo en este caso es obligado, ya que es la primera vez que se describe una cosa así. Es de esperar que otros laboratorios trabajen para confirmar dichas observaciones y que las amplíen incluyendo análisis del DNA de las esporas purificadas y examinar si en cultivos de otras especies de Mycobacterium se ven dichas estructuras. Si finalmente se concluye que el género Mycobacterium es capaz de formar endosporas entonces si que estaremos frente a un cambio paradigmático. Será fascinante observar el desarrollo de esta historia, ya sea para confirmar o rebatir esta primera observación.

La sal de la vida

2009-07-09T11:43:00.000+02:00

Este ha sido el título de la charla del profesor Antonio Ventosa y que cierra el ciclo de conferencias Microorganismos Extremófilos coordinado por la profesora Pepa Antón, de la Universidad de Alicante. Como puede uno imaginarse, la charla estuvo dedicada a los microorganismos halófilos.

Lago Owens en California. El color rojo es debido a los pigmentos que poseen los microorganismos halófilos.

Los microorganismos halófilos fueron los primeros extremófilos en ser aislados y estudiados por el ser humano. La razón es sencilla. Eran los microorganismos responsables de echar a perder las conservas en salazón, así que no es de extrañar que los microbiólogos se preguntaran qué tipo de ser vivo era capaz de crecer en unas condiciones en las que ningún otro ser vivo podía hacerlo. Uno de los primeros fue Salinivibrio costicola, llamado así porque era un vibrio aislado de unas costillas de cerdo conservadas en salmuera.

Haloquadra walsbyi. Esta arquea de morfología cuadrada suele ser la forma viva más abundante de los ecosistemas salinos. Los puntos brillantes en su interior son vesículas de gas.

Pero evidentemente más de uno pensó que si había microorganismos creciendo en ambientes artificiales con tan alta concentración de sal, también deberían encontrarse en medio ambientes naturales. Y eso es lo que hizo el microbiólogo de origen judío Benjamin Elazari Volcani. Se fue al ecosistema hipersalino más famoso del mundo: el Mar Muerto. Cogió unas cuantas muestras y las miró al microscopio. Lo que encontró es que las aguas estaban llenas de microorganismos de todo tipo. Sus resultados fueron publicados en la revista Nature en el año 1936 con el sugerente título: Life in the Dead Sea. En el año 1940 leyó su tesis doctoral: Studies on the microflora of the Dead Sea. Fue la primera tesis leída y escrita en hebreo. Volcani guardó muestras de su tesis en una botella que se llevó consigo a la Scripss Institution of Oceanography en La Jolla, California. 50 años después, dicha muestra de agua fue vuelta a examinar por Antonio Ventosa y David Ruiz Arahal. Aún había organismos viables en la misma y David pudo completar su tesis doctoral que tituló: La microbiota del Mar muerto, 50 años después.

Detalle del mosaico de Madaba. En este mosaico se representa a Jerusalén y sus alrededores, entre ellos el río Jordán y el Mar Muerto. Puede observarse que hay dos barcas recolectando sal. La que está a la izquierda (el norte) recoge sal blanca, mientras que la que está a la izquierda (el sur), recoge sal de color rojizo debido a la presencia de microorganismos halófilos.

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Some like it hot

2009-07-08T12:21:00.000+02:00

El título de la famosa comedia dirigida por Billy Wilder es la mejor descripción de los microorganismos hipertermófilos, tema que fue tratado por el profesor José Berenguer en su charla "Vivir en ebullición y no quemarse" dentro del ciclo de conferencias Microorganismos Extremófilos coordinado por la profesora Pepa Antón, de la Universidad de Alicante.

Los microorganismos hipertermófilos son aquellos que tienen una temperatura óptima de crecimiento superior a 80ºC. Para conseguir vivir a dichas temperaturas presentan una serie de adaptaciones: sus membranas son una monocapa y no una bicapa con lo que evitan que el calor las funda, tienen una serie de proteínas que se unen a su DNA para evitar que se desnaturalice, etc. El precio que tienen que pagar es que estos microbios son incapaces de crecer por debajo de los 70ºC, algunos incluso no pueden crecer si la temperatura baja de 95ºC.

Fuente hidrotermal en Yellowstone, lugar donde fueron aislados los primeros organismos hipertermófilos por T. Brock

Como ya vimos en una entrada anterior del blog, en Biología los hipertermófilos tienen su importancia porque son las formas vivas más cercanas a la base del árbol de la vida. Eso hace suponer que la primera forma de vida que surgió en este planeta lo hizo en un ambiente bastante calentito. Pero los hipertermófilos también tienen un interés aplicado. Sus enzimas son estables a dichas temperaturas tan elevadas por lo que pueden ser usadas para procesos industriales. Algunas son tan famosas como la Taq polimerasa, gracias a la cual existe la técnica de la PCR.

Microfotografía electrónica de Thermus thermophilus

Pero es que además, estos microbios pueden ser usados para "termoestabilizar" otras proteínas provenientes de otros seres vivos. En el caso de la bacteria Thermus thermophilus se han desarrollado vectores en los cuales pueden clonarse y posteriormente expresarse genes foráneos. Posteriormente, mediante un proceso de mutagénesis se pueden seleccionar variantes "termoestabilizadas" de las proteínas clonadas. La "termoestabilización" tiene una ventaja, las proteínas son más resistentes a la acción de proteasas. Eso es lo que han realizado Berenguer y su grupo con los interferones. ¿Y para que lo han hecho? Los interferones tienen un gran interés terapéutico como antitumorales y antivirales. Pero estas proteínas son rápidamente destruidas por nuestro organismo por lo que hay que inyectar dosis elevadas y con frecuencia para que hagan efecto. Al conseguir "termoestabilizarlas" su vida media es mucho mayor, por lo que las dosis que pueden usarse son mucho menores, evitando unos cuantos efectos secundarios.

Alvinella pompejana (Aquí puede verse una animación en 3D y un video)

Volviendo a los hipertermófilos. Por ahora todos son organismos procariotas, no hay ningún eucariota que sobrepase los 70º C como temperatura óptima de crecimiento. Hay un gusano poliqueto llamado Alvinella pompejana que vive en las fuentes hidrotermales submarinas. Este gusano puede aguantar temperaturas de 80º C en su cola, mientras que su cabeza se encuentra a temperaturas de 20ºC. La razón de que necesite esas temperaturas se encuentra en el hecho de que este gusano mantiene una simbiosis mutualista con unas bacterias quimiolitotrofas que son capaces de utilizar los compuestos inorgánicos reducidos expulsados por la fuente hidrotermal para crecer. El exceso de crecimiento poblacional de estas bacterias le sirve como alimento al gusano.

Pyrolobus fumarii

El record de temperatura lo ostenta la archaea Pyrolobus fumarii con 113ºC, siendo su óptimo de crecimiento a los 106ºC. Este microorganismo de aspecto globoso puede aguantar una hora de autoclave (120ºC a 1,2 atmósferas de sobrepresión). Vive en las cercanías de fuentes hidrotermales submarinas llamadas "chimeneas negras" (black smokers) y de ahí viene su nombre: Glóbulo de fuego de la chimenea.

La casa de Pyrolobus fumarii

¿Cúal es el límite de temperatura para la vida? Pues esta pregunta se la hicieron en los años sesenta y se propuso que debía de ser los 73ºC. La explicación que se dió es que a esa temperatura los ácidos nucleicos se desnaturalizaban y por lo tanto no podrían replicarse. Está claro que la predicción fue equivocada. Actualmente se supone que el límite está en los 130ºC. A esa temperatura el ATP y el NAD son destruidos por hidrólisis térmica a un ritmo más rápido que su síntesis celular, por lo que un microorganismo no podría mantener su metabolismo activo. Eso quiere decir que aún quedan 17º de margen para los hipertermófilos.

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¿Están los marcianos en Huelva?

2009-07-07T09:32:00.001+02:00

No, no se ha confundido de blog. No está en un blog sobre avistamientos ovnis y fenómenos paranormales. El título hace referencia a la charla que dio ayer Ricardo Amils titulada "Río Tinto, Marte en la Tierra" dentro del ciclo de conferencias Microorganismos Extremófilos coordinado por la profesora Pepa Antón, de la Universidad de Alicante.

Ricardo Amils haciendo mediciones en el Río Tinto

El Río Tinto está situado en la provincia de Huelva. Su nombre viene dado por el color rojo intenso de sus aguas. El pH del río es de 2.2 lo que permite que el ión férrico se encuentre en disolución y el agua tenga ese color rojo. Un pH tan bajo indica que la comunidad microbiana está compuesta de acidófilos extremos. Pero en dicho ambiente no sólo hay bacterias y arqueas, también hay representantes eucariotas. Una gran parte de los miembros de dicha comunidad son microorganismos quimiolitotrofos que consiguen energía gracias a que son capaces de oxidar las piritas donde se asienta el río. Al hacerlo producen ácido sulfúrico (de ahí el pH tan ácido) e iones férricos.

Esquema explicativo del funcionamiento del ecosistema microbiano de Río Tinto.

Fuente: Riotinto, un universo de mundos microbianos, de A.I. López-Archilla.

Debido a sus condiciones tan extremas y a su composición mineralógica, Río Tinto está considerado como el mejor análogo geoquímico terrestre del planeta Marte. Sin embargo hay unas cuantas diferencias que deben de ser tomadas en cuenta. Una de las más importantes es que en Río Tinto hay agua líquida en abundancia y en la superficie de Marte no. Pero el subsuelo de Río Tinto no tiene tanta abundancia de agua. Por eso se ha empezado a estudiar las comunidades microbianas del interior. Es decir, se espera que el conocimiento de los intraterrestres de Rio Tinto nos de pistas sobre como pueden vivir los intramarcianos. Es lo que se conoce como el proyecto MARTE (Mars Analog Research and Technology Experiment), desarrollado conjuntamente entre la NASA y el Centro Nacional de Astrobiología.

Una de las hipótesis con la que se trabaja es la siguiente. El metabolismo de los microorganismos de Rio Tinto transforma a los minerales piríticos, formándose nuevos minerales. Si se encuentran minerales semejantes en Marte es posible que puedan tener un origen biológico. Y eso es lo que encontraron los robots exploradores Spirit y Opportunity en una de las misiones de la NASA al planeta Marte.

Representación artística de los robots exploradores

El Opportunity amartizó en la planicie Meridiani Planum en enero de 2004. Se pensó que iba a funcionar tan sólo durante 3 meses. Aún sigue funcionando. Y en estos 5 años ha hecho una gran serie de descubrimientos geológicos, entre ellos el encontrar un mineral de hierro conocido como jarosita. Este mineral se forma en presencia de agua líquida, luego su existencia parece indicar que en Marte hubo agua. Pero no solo eso. La jarosita es muy abundante en Rio Tinto. Otro mineral que se encontró fue la hematita en un tipo de formaciones globulares conocidas como blueberries (arándanos) y que también se forman en condiciones con gran cantidad de agua. La Spirit, que amartizó en la otra punta del planeta, también ha realizado otros hallazgos entre ellos el encontrar unos depósitos similares a las originados en una fuente hidrotermal. Y en la Tierra dichas fuentes también suelen tener presencia microbiana. Otros hallazgos de estas sondas ha sido confirmar la presencia de nubes de vapor de agua en la atmósfera marciana.

El siguiente paso es intentar mandar un nuevo robot explorador a Marte, pero en este caso el robot debe de ser perforador y no explorador. Con dicha misión se intentaría encontrar si hay agua líquida en el subsuelo marciano, y al mismo tiempo comprobar si hay comunidades microbianas homólogas a las de Río Tinto. Eso implica disponer de una tecnología y de una instrumentación, no sólo para perforar de manera aséptica, sino para tomar muestras y luego analizarlas in situ. Por ello lo que se está realizando actualmente es una simulación de la misión en las tierras onubenses. La previsión más optimista es que la misión será lanzada en el 2016.

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¿Es el ser humano más inteligente que un microbio?

2009-07-02T12:47:00.000+02:00

La verdad es que viendo a algunos políticos que nos gobiernan uno diría que no. Y si uno se lee un reciente artículo que publica la revista New Scientist, entonces sus sospechas se confirman.

Hay comportamientos desarrollados por algunas especies de microorganismos que parecen "inteligentes". Y eso parece imposible porque los microorganismos no tienen sistemas nerviosos y mucho menos un cerebro. Así que ¿cómo lo hacen? La explicación parece encontrarse nuevamente en los grandes números. Los microorganismos son muy pequeños pero hay muchos. Denys Bray lo ha definido como el Wetware, o que cada célula sería un minúsculo ordenador que recibe información del ambiente (input) y lo procesa de forma que produce un comportamiento como respuesta (output). Las unidades de procesamiento de este minúsculo ordenador serían las proteínas que realizarían operaciones lógicas a la manera de las que realiza un ordenador electrónico. Los inputs ambientales causarían cambios conformacionales, o agregaciones o modificaciones químicas en las proteínas receptoras y estas a su vez transmitirían esos cambios a las proteínas efectoras que harían que la célula se mueva, contraiga o cambie de forma. Eso es bastante sencillo de hacer para una célula, pero cuando hay millones de ellas suceden cosas bastante llamativas. Aquí van unos cuantos ejemplos:

Colonia de Bacillus subtilis

Comunicación

Las bacterias hablan unas con otras gracias a compuestos químicos. En el caso de Bacillus subtilis, si una gran número de bacterias de dicha especie se encuentra en un lugar con poca comida se comienza a liberar una sustancia que viene a decirles a sus congéneres - Hay poca comida, o nos vamos o nos moriremos de hambre. Así que muchas de ellas comienzan a desplazarse hacia otros lugares para buscar comida, o a esporular, con lo que ya no consumen la poca comida que queda. Eso provoca que la morfología de la colonia cambie.

Toma de decisiones

La percepción de quórum (en inglés quorum sensing) es también un producto de la comunicación química entre bacterias. Pero en este caso le sirve a una bacteria para saber cuántas hay de su propia especie a su alrededor. En el caso de la bacteria Vibrio fischeri, cada individuo libera una pequeña cantidad de N-acilhomoserina lactona (AHL) al medio. La AHL es detectada por otras V. fischeri gracias a unos receptores en su membrana externa. Si hay pocas bacterias, la concentración de AHL es baja y los receptores estimulados son pocos. Si hay muchas bacterias habrá una concentración elevada de AHL. Cuando se alcanza una concentración crítica los receptores estimulados en cada bacteria son muchos y estos activan a LuxR, un factor transcripcional que promueva la síntesis de proteínas para producir bioluminiscencia. Resumiendo, si hay pocas están a oscuras, si hay muchas comienzan a brillar.

Construyendo micro-ciudades

En el blog se ha hablado varias veces de la formación de biofilms. Algunos son simples capas formadas por el amontonamiento y cementación de un sólo tipo de microorganismo. Pero otros llegan a ser complejas comunidades microbianas en las que conviven diferentes especies que cooperan para explotar eficientemente los recursos de su medio ambiente y consiguiendo de paso un refugio que le proteja de amenazas externas.

Cambiar para sobrevivir

Una observación bastante peculiar fue el encontrar que las poblaciones de microorganismos pueden acelerar la velocidad de mutación de sus genes en condiciones de estrés. La estrategia es muy arriesgada y puede definirse como una solución de último recurso. Muchas de las nuevas mutaciones que aparecen son perjudiciales y el microorganismo que las porta desaparece. Pero si por azar aparece una nueva habilidad que permite a un microorganismo sobrevivir, ese microorganismo afortunado será el fundador de una nueva población de microorganismos en dichas condiciones. Hay que recalcar que esto no es una "mutación dirigida". Más bien es que cada miembro de la población compra un número de la lotería de la mutación, y sólo el que gana sobrevive.

Orientación

Muchos microorganismos presenta fototropismo, sobre todo los fotosíntéticos. Y todos ellos presentan quimiotaxis, es decir, si hay un compuesto químico que les gusta como un azúcar, los microorganismos se mueven hacia ese compuesto. Si les disgusta, se alejan lo más rápidamente posible. Hay también micoorganismos que son capaces de sentir el campo magnético terrestre para saber dónde está "arriba" y dónde está "abajo", algo realmente útil cuando tu masa es tan pequeña que el campo gravitatorio terrestre casi no te afecta. Incluso hay hongos mucosos que son capaces de orientarse en un laberinto.

Aprender y memorizar

Un reciente artículo de la revista Nature describe un nuevo ejemplo de como Escherichia coli puede predecir cambios medioambientales y adaptarse a ellos. Esta bacteria tiene su hábitat en el intestino humano. Allí vive calentita y con un suministro de comida diario, lo que le permite reproducirse sin muchos problemas. Bueno, pues generalmente cuando los seres humanos comemos nos gusta que nuestra alimentación sea variada. Así que E. coli se ha adaptado a esa diversidad. Y una cosa que ha aprendido es que cuando hay lactosa en el medio también suele haber maltosa. Cuando E. coli se encuentra con una molécula de lactosa no sólo activa la maquinaria bioquímica para catabolizarla. Para ahorrar tiempo también activa la maquinaria bioquímica de catabolismo de la maltosa.

Un grupo de investigadores de las universidades de Tel-Aviv y de Harvard se les ocurrió ver que pasaba cuando a esas E. coli sólo se les ponía lactosa para comer. Ya vimos en una entrada del blog un ejemplo de condicionamiento con poblaciones de E. coli. En este caso lo que se trataba de encontrar era si las poblaciones que estaban condicionadas por el medio ambiente eran capaces de adaptarse a la nueva situación. Y de hecho después de un tiempo alimentándolas solo con lactosa, dejaban de pre-activar los genes para digerir la maltosa.

Resumiendo, los microorganismos son capaces de comunicarse entre sí, saben construir cosas, no se pierden, resuelven problemas, son capaces de cambiar si las circunstancias cambian y además aprenden. Ciertamente son mucho mejores que los políticos.

El erotismo de las multitudes

2009-06-22T13:55:00.002+02:00

O al menos eso es lo que debe de pensar Candida albicans. Esta levadura es el principal patógeno fúngico que afecta a la especie humana. Recientemente se ha celebrado el congreso de la ISHAM y allí se presentaron una serie de trabajos muy interesantes sobre la regulación de la formación de biofilms o biopelículas como parte de la estrategia patogénica de dicha levadura.

En el blog ya se ha hablado antes sobre las ventajas que supone para un microorganismo patógeno el formar un biofilm. Una de ellas es que se adquiere una mayor resistencia a la acción del sistema inmune y de cualquier compuesto microbicida. También evita que los microorganismos sean arrastrados en áreas donde hay un flujo constante como puede ser la boca, el intestino o la vagina, permitiéndose así su colonización. La tercera es que con el biofilm los microorganismos son capaces de crear un microambiente adecuado para su desarrollo y reproducción.

Aunque las levaduras generalmente se multiplican gracias al proceso de reproducción asexual, como la mayor parte de los organismos eucariotas C. albicans también practica el sexo. Pero lo hace de una forma bastante peculiar. Si nos fijamos en las costumbres sexuales de la levadura cervecera Sacharomyces cereviseae encontraremos dos sexos haploides: a y a (*). Estas formas haploides pueden multiplicarse asexualmente. Pero en algunas condiciones, cuando una levadura de sexo a se encuentra con una levadura de sexo a, surge el flechazo en forma de secreción de feromonas, se fusionan y forman una levadura diploide a/a. Esta levadura diploide también puede tener reproducción asexual pero generalmente suele entrar en el proceso de meiosis y tras la formación de un asca volvemos a tener dos levaduras haploides a y dos levaduras haploides a.

Vida íntima de la levadura Sacharomyces cereviseae.

(imagen modificada de un artículo de la revista Investigación y Ciencia de Noviembre de 1981)

Sin embargo Candida albicans tiene un estilo de vida alternativo, que diríamos hoy. Resulta que la mayor parte de las cepas que se encuentran en la naturaleza son del sexo a/a. Pero estas nunca sufren meiosis y además son incapaces de aparearse entre si. En su lugar lo que hacen es sufrir un proceso denominado Homozigosis-MTL (**). Es decir, se generan los sexos a/a y a/a. Pero aún hay otro requisito para que ambos sexos tengan una feliz unión. Las cepas de C.albicans suelen mostrar un fenotipo "blanco". Eso quiere decir que las colonias tienen un aspecto cremoso y blanquecino y que las células provenientes de dichas colonias suelen ser ovaladas. Sin embargo, las células que son capaces de aparearse, además de ser homozigóticas muestran un fenotipo "opaco". Las células son algo más alargadas y tienden a formar hifas y las colonias suelen tener un color grisáceo. Sólo las células "opacas" y homozigóticas son capaces de aparearse entre sí porque son las únicas capaces de generar feromonas que induzcan a la levadura de sexo contrario a formar un tubo de conjugación y así aparearse. Tras la fusión de los tubos viene la fusión de los núcleos, posteriormente la meiosis y volvemos a tener otra vez células a/a. Aunque la historia no acaba aquí.

Células "blancas" y "opacas" al microscopio

Ya se ha indicado más arriba que C. albicans puede generar biofilms. Eso quiere decir que las células de dicha levadura pueden encontrarse o bien como células libres o planctónicas, o bien como células embebidas en el biofilm. El proceso de formación de un biofilm por parte de C. albicans es el siguiente. Primero las células planctónicas se adhieren al sustrato. Simultáneamente las células secretan un polisacárido que además de permitir la adhesión al sustrato, actúa como una sustancia cementante del biofilm facilitando la cohesión celular. Cuando se alcanza una determinada densidad de población, las células de las capas profundas comienzan a generar unas hifas, proyecciones tubulares de las células, que ascienden hacia las capas superiores. Se consigue así una especie de entramado bastante resistente a las fuerzas mecánicas.

Cuando uno se pone a analizar cual es el sexo de las células planctónicas lo que se encuentra es que todas ellas son a/a. No hay ni una sola homozigótica. Las homozigóticas sólo se encuentran dentro de los biofilms, y nunca en gran número. Sólo representan una pequeña fracción de todas lás células que componen el biofilm. Y eso es porque el proceso de homozigosis-MLT sólo se induce si se forma un biofilm. Más sorprendente aún es el hecho de que un porcentaje significativo de las células que desarrollan las hifas son células homozigóticas. Mediante herramientas moleculares se ha encontrado que las hifas de las células homozigóticas muestran un quimiotropismo. En realidad se tratan de tubos de conjugación que van a permitir el apareamiento celular. Los provenientes de células a/a buscan a los a/a y viceversa. Cuando se encuentran, los tubos se fusionan y posteriormente se fusionan los núcleos.

¿Y para qué se ha complicado tanto la vida C. albicans? Pues la verdad es que esa pregunta se la ha hecho más de un investigador. Como se ha indicado más arriba las células "opacas" son capaces de secretar feromonas para atraer a las células del sexo contrario. Eso implica que la célula de sexo contrario debe de tener en su superficie un receptor para dichas feromonas. Lo curioso es que las células "blancas" que forman el biofilm también tienen dichos receptores, lo que significa que estas células también responden a dichas moléculas. Pero lo hacen de una forma muy distinta. Mientras que una célula "opaca" responde a la feromona intentando aparearse con otra célula "opaca" del sexo opuesto, las células "blancas" son inducidas a formar hifas y secretar más polisacarido para engrosar el biofilm. No sólo eso, también favorecen el quimiotropismo de las "opacas" para poder encontrarse. Si por un casual una célula "opaca" se encuentra en el exterior del biofilm no muestra ningún tipo de quimiotropismo. Sólo aquellas que están en el interior intentan aparearse. De esa forma el biofilm ofrece un microambiente mucho más favorable y protector para las células que deben de aparearse. Resumiendo, Candida albicans sufre de oclofilia.

Fotos C, D, E: Quimiotropismo postivio entre dos células opacas que se encuentran en el interior de un biofilm. Los tubos de conjugación se acercan.

Fotos F, G, H: Quimiotropismo negativo entre células opacas que se encuentran en el exterior. Los tubos de conjugación se alejan, salvo en una célula de la foto G.

(*) Estrictamente hablando a los sexos de las levaduras se les denomina Tipo Sexual o en inglés Mating Types.

(**) Las siglas MTL hacen referencia al inglés Mating Type Locus.

Referencias:
Daniels et al. EMBO journal
Soll D. Current Biology

La chispa de la vida

2009-06-17T12:19:00.000+02:00

La revista Science se hace eco de un artículo publicado en el Astrophysical Journal Letters. En dicho trabajo, el científico planetario Rory Barnes y sus colegas proponen que para que la vida pueda surgir en un planeta, no sólo es necesario que tenga un tamaño parecido al de la Tierra y que se encuentre a una distancia adecuada de su estrella. También necesita un poco de vulcanismo activo.

Según dichos investigadores las erupciones volcánicas permiten que el agua y el dióxido de carbono que se encuentra en el interior de un planeta pueda alcanzar la superficie, creando condiciones adecuadas para la aparición de la vida. Según ellos, Marte sería un buen ejemplo de un planeta poco volcánico en elque la vida no apareció. El vulcanismo se debe en parte al efecto de las fuerzas gravitatorias sobre las corrientes de magma internas de un planeta. En el caso de la Tierra es la combinación entre la atracción solar y la atracción de la Luna. Pero tampoco es bueno tener muchos volcanes activos. Si nos fijamos en Io, una de las lunas de Júpiter, la atracción gravitatoria del gigante gaseoso es tan fuerte que crea mareas de magma en su interior, por lo que sus volcanes están siempre activos provocando que su corteza se renueve cada millón de años, haciendo muy difícil que la vida pueda surgir y permanecer.

Imagen hipotética del planeta G 876 d. Se supone que G 581 d sería parecido.

El grupo de Barnes ha aplicado sus calculos al planeta extrasolar GJ 581 d, que se encuentra a unos 20 años-luz de la Tierra. Es un planeta rocoso lo suficientemente grande y alejado de su estrella como para tener agua líquida. Sin embargo han calculado que las fuerzas gravitatorias a las que está sometido no son lo suficientemente grandes para desarrollar un vulcanismo activo. Así que este grupo ha realizado la predicción de que dicho planeta probablemente no contiene vida.

Ahora sólo falta construir una nave espacial, mandarla a ese planeta y comprobarlo. No se, quizás en el nuevo milenio tengamos algún dato, pero algo me dice que primero deberíamos comprobar si Marte está tan muerto como dicen.