Curiosidades de la Microbiología

Cometas en la célula

2012-02-10T12:59:00.000+01:00

La imagen es una fotografía de microscopía confocal que muestra a la bacteria Shigella (en rosa) invadiendo el epitelio intestinal. La bacteria infecta las células porque es capaz de aprovechar para su beneficio a la actina (en verde) una proteína del citoesqueleto. El "pirateo" de la actina no solo le permite entrar en el interior de la célula, sino que una vez dentro, le facilita la invasión de las células adyacentes. Lo que hace es polimerizar a la actina en su polo posterior, por eso ese aspecto de "cola de cometa". Las infecciones de Shigella causan diarrea y una rápida deshidratación típica de la disentería bacterian.

La actina ha sido teñida gracias a que a ella se une faloidina conjugada con fluoresceina. La Shigella ha sido teñida con ioduro de propidio, un compuesto fluorescente que se une al DNA.

Origen de la imagen y el texto: MicrobeWorld
Origen de las imágenes de la faloidina, el ioduro de propidio y la fluoresceina: Wikipedia

Esta entrada participa en el X Carnaval de la Biología que organiza Scientia y en el XII Carnaval de la Química alojado en el blog Historias con mucha química.

Donde digo "arsénico", digo "aiseutepego"

2012-02-03T13:02:00.000+01:00

Lo de la "bacteria del arsénico" se ha convertido en un auténtico culebrón. Recientemente Rosie Redfield depositó su artículo en Arxiv refutando los resultados de Felisa Wolfe-Simons. Rosie no ha encontrado que el arsénico se incorpore en el DNA de GFAJ-1. Hasta ahí todo normal. No es la primera vez que en Ciencia sucede eso, y aquí hemos comentado algún caso. Lo que no suele pasar es que si a uno le pillan en un renuncio, luego intente justificarse con la estrategia del Donde digo "digo", digo "Diego".

En la gráfica se muestra el análisis del DNA de GFJA-1 fraccionado en un gradiente de CsCl. El microorganismo GFAJ-1 fue crecido en presencia de 3 micromolar de fosfato (las condiciones del artículo de Wolfe-Simons et al.) y en dos condiciones distintas: en cuadrados rojos -As/-P significa que fue crecido sin arsénico; en triángulos azules +As/-P que fue crecido con arsénico. Las líneas con los símbolos rellenos indican las fracciones dónde se detecta el DNA. Las líneas con los símbolos transparentes, indican dónde hay arsénico (nótese que no se detecta nada, se quedan en el 0). La línea quebrada de color naranja (4% replacement) debería ser la cantidad de arsénico que debería haberse detectado si se hubiera sustituido un 4% del fosfato presente en el DNA, tal y como afirmaban Wolfe-Simon et al. en su artículo.Fuente de la imagen: Rosie Redfield Blog.

Y es que eso es lo que Felisa Wolfe-Simons parece estar haciendo. Según podemos leer en el blog "The tree of life" escrito por Jonathan Eisen, en una noticia aparecida en Science news se lee lo siguiente:

Wolfe-Simon, who says she can’t comment in detail until Redfield’s results appear in a peer-reviewed journal, wrote in an email that her original paper never actually claimed that arsenate was being incorporated in GFAJ-1’s DNA, but that others had jumped to that conclusion. “As far as we know, all the data in our paper still stand,” she wrote. “Yet, it may take some time to accurately establish where the [arsenic] ends up.”

Traducción:

Wolfe-Simon, quien dice que no puede comentar en detalle hasta que los resultados de Redfield aparezcan en una revista con revisión por pares, escribió en un correo electrónico que en su artículo original nunca afirmó que el arseniato fuera incorporado en el DNA de GFAJ-1, y que fueron otros los que saltaron a esa conclusión. "Por lo que sabemos, todos los datos de nuestro trabajo siguen en pie", escribió. "Sin embargo, puede tomar algún tiempo establecer con precisión dónde acaba el [arsénico]".

Al parecer la lectura de dicho párrafo ha soliviantado a Jonathan Eisen, porque él fue uno de los que defendió que el trabajo de Felisa merecía ser criticado, pero que no se debía permitir atacar a la persona. Ahora considera que esta forma de excusarse es ridícula y deja en mal lugar a aquellos que alzaron su voz para defenderla. Así que lo que Jonathan ha hecho es recopilar todas las ocasiones en las que se afirmaba que el arsénico se había incorporado en el DNA o en otras biomoléculas, tanto aa partir del artículo original de Wolfe-Simons et al como de otras entrevistas que le hicieron a Felisa. Le ha quedado una larga lista, de la cual sólo he escogido tres provenientes del artículo origina: una que aparece en el abstract, otra en resultados y otra en las conclusiones

Our data show evidence for arsenate in macromolecules that normally contain phosphate, most notably nucleic acids and proteins. Exchange of one of the major bio-elements may have profound evolutionary and geochemical importance.

These measurements therefore specifically demonstrated that the purified DNA extracted from +As/–P cells contained As.

We report the discovery of an unusual microbe, strain GFAJ-1, that exceptionally can vary the elemental composition of its basic biomolecules by substituting As for P. How As insinuates itself into the structure of biomolecules is unclear, and the mechanisms by which such molecules operate are unknown.

¿Y qué tiene que ver el vídeo de la canción "Ai Se Eu Te Pego" con la historia? Nada. Es sólo un truco para atraer el tráfico de internet. Quién sabe, a lo mejor alguna fan pica y se anima a estudiar Biología.

Esta entrada participa en el X Carnaval de la Biología que organiza Scientia y en el XII Carnaval de la Química alojado en el blog Historias con mucha química.

M. L. Reaves, S. Sinha, J. D. Rabinowitz, L. Kruglyak, & R. J. Redfield (2012). Absence of arsenate in DNA from arsenate-grown GFAJ-1 cells Arxiv arXiv: 1201.6643v1

La Compañía de Transporte Paenibacillus

2012-01-30T09:10:00.001+01:00

Enlightenment, una obra de arte realizada con una colonia bacteriana de Paenibacillus creciendo en agar. Fuente de la imagen: Esher Ben-Jacob online art gallery.

Como en ocasiones anteriores, volvemos a traer del blog Small Things Considered la traducción de una estupenda entrada escrita por Moselio Schaechter.

Los microbios se mueven. Pueden ser transportados por el viento, los insectos, o por las corrientes de agua, a veces a través de grandes distancias, a veces de un grano de tierra al siguiente. Algunas bacterias contribuyen a su dispersión por su propia movilidad o, podemos pensar que en raras ocasiones, por la movilidad de otros microbios. Es difícil generalizar, porque hay demasiadas variables, demasiadas condiciones en las cuales los microbios están en movimiento. Sin embargo, este tema puede ser pura diversión. Por lo que fue un placer leer un delicioso relato de cómo las bacterias pueden transportar esporas de un hongo en beneficio de ambos.

Microfotografía de un ejemplar de la especie Paenibacillus polymyxa Fuente de la imagen: He et al..

Pero primero un poco de historia, tanto microbiana como personal. Algunas bacterias, cuando se las coloca sobre una superficie de agar, no se quedan quietas, sino que se desplazan desde el punto de inoculación. Algunas como Bacillus mycoides , simplemente lo hacen extendiendo sus largos filamentos, pero otras lo hacen moviéndose sobre la superficie del agar. Hay varias formas de desplazarse, ya sea con flagelos (un proceso llamado enjambrazón, "swarming") o sin ellos (por ejemplo, por deslizamiento "gliding" o por espasmos "twitching" ). El enjambrazón, ya sea en bacterias Gram-positivas como en determinadas especies de Bacillus, o en bacterias Gram-negativas como Proteus, es una actividad comunal. Las células individuales no pueden enjambrar, los agregados de varias células si lo hacen. Al microscopio, los enjambres son balsas de bacterias dispuestas lado con lado, moviéndose a lo largo de un camino que a veces sigue un recorrido regular, y a veces no. (Para descargar una película de una "balsa" de celulas en enjambre, haga clic aquí). La velocidad de movimiento a lo largo de la superficie del agar es bastante impresionante, sobre unas 180 µm / min ó 10 mm / h. Esto significa que si colocamos una bacteria en el centro de una placa de Petri de 14 cm, alcanzará el borde en unas siete horas. Cuando un enjambre ha cubierto una distancia determinada, o bien las células dejan de moverse como en el caso de Proteus, o bien forman unas colonias en forma de disco que tienen la extraña habilidad de rotar. (Para descargar una película de una "colonia" de células enjambradas, haga clic aquí). La velocidad a la rotan es también bastante rápida, una revolución cada 10 segundos. Hacia el final de mi carrera, pero cuando todavía tenía un laboratorio, mi colaboradora Dana Boyd y yo jugamos un poco con estos organismos. Esa fue la última vez que trabajé en la poyata, por lo que siento bastante aprecio por este tema.

Una típica pauta colonial generada por P. vortex cuando crece en agar al 2,25% (p/v) con peptona al 2% (p/v) en una placa Petri. (A) Vista general de la colonia. Cada vórtice (un grupo condensado de bacterias, los puntos brillantes) esta compuesto de muchas células que enjambran colectivamente alrededor de su centro común a una velocidad de 10 μm/s. (B) Un vórtice individual. El diámetro del vórtice es de 75 μm. Fuente de la imagen: Ingham and Jacob.

Observar las bacterias que enjambran es un juego al que cualquiera puede jugar. Si se tiene acceso a una placa de Petri con agar en ella, coja unos cuantos granos de cualquier suelo y colóquelos en el centro. A las seis horas más o menos, verá que entre las muchas colonias pequeñas de la superficie habrá alguna que se aleja del lugar de inóculo. Lo que verá son unos senderos con "colonias" al final. Lo más probable es que esté viendo a Paenibacillus, el organismo que voy a presentar aquí.

Las muchas especies del género Paenibacillus antes eran parte del género Bacillus (de hecho su nombre actual significa “casi Bacillus”). Este género es uno de los campeones de la formación de enjambres que ha desconcertado a los microbiólogos durante más de 100 años. Y la pregunta que uno se hace es ¿por qué enjambran? Hmm, lo más obvio e intuitivo es que deben hacerlo para buscar comida. No tan rápido. Los enjambres no muestran quimiotaxis o cualquier otra preferencia por buscar nutrientes necesarios, como otras bacterias hacen. Observamos que nuestras cepas podían enjambrar en agar conteniendo solamente tampón fosfato y nada más. Por si no fuera bastante, añadimos cloranfenicol, antibiótico al que estos bichos son sensibles, y vimos que sus viajes no se veían afectados. En ningún momento observamos que los enjambres se movieran de manera preferente hacia un lugar en la placa en la que habíamos puesto una variedad de nutrientes.

En nuestros esfuerzos por averiguar por qué ocurría todo esto, confirmamos algo que ya se conocía, a saber, que las bacterias enjambradas podían transportar otras bacterias, como por ejemplo cocos. Para comprobarlo utilizamos partículas de látex de 1 micra de diámetro y, adivínenlo, las partículas fueron extendidas por los alrededores de la placa. Esas partículas parecían ser empujadas, como si estuviera en la cabecera de una balsa o atrapadas dentro de ella. En ese momento empezamos a pensar que el enjambrazón podría ser utilizado para la interacción con otros organismos, posiblemente para transportar especies que podrían proporcionar comida al enjambre en ciertos ambientes empobrecidos. Nunca lo llegamos a demostrar, a pesar de ser verosímil, tanto hoy en día como entonces.

Sin embargo, para mi satisfacción, otros han tenido mirada más larga y productiva. En particular, el microbiólogo Colin Ingham se asoció con el físico Esher Ben-Jacob y sus colegas Oren Kalisman y Finkelstein Alin para sondear a estas bacterias. No sólo eso, se lo están pasando en grande con los patrones que estas bacterias forman en el agar como lo demuestra la obtención de una galería de sensacionales imágenes. En un reciente artículo, los investigadores demostraron que estas bacterias son capaces de mover las esporas del hongo Aspergillus fumigatus. Este hongo es un organismo común del suelo conocido por causar infecciones en pacientes inmunocomprometidos. Las esporas del hongo no son móviles, por lo tanto dependen de las corrientes de agua o aire para su dispersión. Resulta que si se mezclan estas esporas con células de una especie de Paenibacillus llamado P. vortex las esporas se mueven a lo largo de una distancia, en la misma proporción que las bacterias. Después de una adecuada incubación, las colonias de hongos aparecen por todo la placa Imaginen las implicaciones prácticas de estos hallazgos.

Estos balseros microscópicos pueden transportar una carga bastante grande. No tiene porque ser esporas individuales, sino también los agregados de esporas de hasta 25 micras de ancho (cada espora tiene aproximadamente 3 micras de longitud). Esto recuerda a las hormigas que puede llevar hasta un centenar de veces su peso corporal. Pero es incluso mejor. Estas bacterias pueden impulsar a las esporas del hongo a través de un área de agar que haya sido impregnada con un antifúngico, es como ayudarlas a atravesar un auténtico campo minado.

Los bateleros del Volga de Ilya Repin. Fuente: Wikipedia

En la búsqueda de los mecanismos implicados, los autores encontraron que no todas las esporas de los hongos pueden ser tan transportadas. Las esporas de algunas especies de hongos, parientes cercanos de A. fumigatus, no juegan el juego y se quedan depositadas en el agar. Además, las esporas germinadas tampoco se transportan de manera eficiente. Bajo el microscopio electrónico, se observa que las esporas están rodeadas por los flagelos bacterianos. Y si se añaden flagelos purificados, se inhibe su transporte. Este resultado sugiere la presencia de receptores para los flagelos en la superficie de ciertas esporas y no en otras. Entonces, ¿es que hay dos mecanismos diferentes involucrados, uno para partículas no específicas como las bolas de látex, y otro específico para ciertas cargas? ¿Tiene esto algo que ver con el tamaño del objeto a mover, siendo los de mayor tamaño los que requieren un reconocimiento químico por la bacteria?

Es fácil ver el beneficio para el hongo. Es trasladado, por lo que es dispersado a nuevos lugares. Pero, ¿cuál es el de las bacterias? Los investigadores hicieron un experimento sencillo pero inteligente: realizaron un corte en el agar de medio milímetro de ancho. Las bacterias no podían cruzar por sí solas esa brecha, pero los hongos no tenían ningún problema en superarla con sus hifas. Y cuando las bacterias y hongos están presentes a la vez, ¿adivinen qué? En el otro lado de la brecha se encuentran bacterias que habían hecho un acto de funambulismo usando la hifa del hongo como una cuerda floja. En otros sistemas, y en cierto modo eso era de esperar, han observado que las bacterias hacen biofilms en la superficie de las hifas.

Bacterias cruzando un cañón en una placa de Petri gracias a un puente natural formado por el micelio de un hongo (foto superior, cortesía de Colin Ingham), de forma muy parecida a los animales que cruzan por un puente artificial un cañón en Nepal (foto inferior, cortesía de Aya Ben-yakov). Fuente: Riding with Bacteria

No sólo estas bacterias se mueven en agar a buen ritmo, sino que lo hacen incluso en condiciones de hambruna. Como ya mencioné, en mi laboratorio habíamos visto enjambres que se movían a velocidades normales en agar que contenía unicamente tampón fosfato. Sin ningún nutriente añadido. Parece que se quieren mover a toda costa, consumiendo sus preciosas reservas metabólicas en el proceso. La enjambrazón es su principal prioridad fisiológica. Así que uno pensaría que se trata de una propiedad que ha sido seleccionada de manera preferente por la evolución. Sea cual sea su propósito, puede que descartáramos prematuramente que algún tipo de quimiotaxis estuviera involucrada. En el material complementario del artículo de Ben-Jacob (Ver película del archivo adicional 5), hay una indicación de que los enjambres de las bacterias se mueven hacia el material extracelular depositado en los senderos, aunque esto puede no ser debido a razones nutricionales.

Ahora, una última palabra sobre Paenibacillus y su genoma. Resulta que es un bicho muy inteligente, de hecho, podría decirse brillante en un aspecto. Ben-Jacob contó el número de genes potencialmente implicados en las conductas sociales de los genomas de diversas especies bacterianas. Y propuso un escala de coeficiente inteligencia social bacteriana (IQ Social), que él describe como: “una puntuación cuantitativa… para evaluar el potencial del genoma de la bacteria para llevar a cabo con éxito comportamientos cooperativos y adaptables (o comportamientos sociales) en medios ambientes complejos y adversos ... La puntuación está basada en el número de genes que permiten a las bacterias poseer habilidades para comunicar y procesar información medioambiental (sistema de dos componentes y genes de factores de transcripción), para tomar decisiones y para sintetizar agentes ofensivos (tóxicos) y defensivos (neutralizantes), según sea necesario durante la guerra química con otros microorganismos”. Y el remate de la historia: “De entre todas las bacterias secuenciadas, tres especies destacan con puntuaciones de IQ-Social significativamente altas,-más de tres desviaciones estándar por encima de la media-, lo que indica una capacidad de habilidades sociales excepcionalmente brillante. Cabe destacar que todas estas especies pertenecen al mismo género bacteriano: Paenibacillus ....”

Distribución de los IQ Sociales relativos de 502 especies bacterianas. El verde indica las cepas bacterianas que pertenecen al género Paenibacillus. Fuente: Wikipedia

Esta entrada participa en el IX carnaval de la Biología organizado por Carlos Lobato en el blog La Ciencia de la Vida.

Ingham CJ, Kalisman O, Finkelshtein A, & Ben-Jacob E (2011). Mutually facilitated dispersal between the nonmotile fungus Aspergillus fumigatus and the swarming bacterium Paenibacillus vortex. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108 (49), 19731-6 PMID: 22106274

Cine y bichos: Memorias de África.

2012-01-27T13:54:00.001+01:00

"Memorias de África" es una película de 1985 dirigida por Sidney Pollack e interpretada por Meryl Streep, Robert Redford y Klaus Maria Brandauer. Está basada en la autobiografía de la escritora sueca Karen Blixen que vivió en África entre los años 1913 y 1931. La película fue muy famosa, sobre todo por su banda sonora y su fotografía. Gano siete Oscars, entre ellos los de mejor película y mejor director.

Desde el punto de vista microbiológico en está película se tocan diversos puntos. Por un lado la omnipresente malaria. Así vemos como al personaje de Meryl Streep le preguntan si se ha tomado la quinina, y también se comenta que la enfermedad afecta a las tropas combatientes. El caso más evidente es el del personaje interpretado por Michael Kitchen, que hace de amigo de Robert Redford. El paludismo le provoca fiebre hemoglobinúrica -mi orina se ha vuelto negra- comenta en una secuencia hacia el final de la cinta y morirá debido probablemente a un fallo renal.

Aunque el aspecto microbiológico más destacado es la sífilis que sufre la protagonista. Como puede verse en este vídeo el personaje de Meryl Streep sufre un desfallecimiento y un episodio febril. El médico le diagnóstica que padece sífilis y ella se da cuenta que debió ser infectada por su marido. Eso nos indica que probablemente la enfermedad está en su fase secundaria. El médico le recomienda volver a Europa y tratarse con Salvarsan.

Estructura química de la arsfenamina o Salvarsan. Inicialmente se pensaba que era la estructura dimérica reflejada en A, pero estudios realizados en el año 2004 de espectrometría de masas concluyeron que era una mezcla del trímero B y el pentámero C. Fuente de la imagen: Wikipedia.

En aquella época los antibióticos no existían y la única cura contra la sífilis era utilizar ese compuesto que contenía arsénico y que fue desarrollado por el médico Paul Erlich, el químico Alfred Bertheim y el bacteriólogo Sahachiro Hata en 1910. El tratamiento no estaba exento de riesgos, y a veces no era efectivo, sobre todo en la sífilis terciaria. En la película Meryl Streep habla de arsénico y de locura, como si una cosa causara la otra. En realidad el Salvarsan podía provocar daños hepáticos, mientras que la locura podía ser un síntoma de la sífilis terciaria, o una consecuencia del tratamiento con vapores de mercurio, como puede verse en la película "El libertino". Posteriormente en la película veremos que Meryl Streep dice que no puede quedarse embarazada debido a la sífilis. En parte fue cierto. Karen Blixen quedó embarazada de su amante, pero sufrió un aborto. Parecer que la sífilis remitió pues cuando le realizaron una serie de análisis en 1925 no encontraron ni rastro del patógeno.

Paul Erlich, Sahachiro Hata y Alfred Bertheim. Fuente de las imágenes: Paul Erlich Web.

Finalmente un aspecto curioso de esta película. Si uno va a la IMDB e introduce el término "syphilis" en la herramienta de búsqueda le saldrán 73 títulos. Si uno los examina notará que no hay casi ningún título producido por Hollywood entre los años 1940 y 1985. Eso era debido a que la sífilis, como el resto de enfermedades venéreas, era una enfermedad que el que la padecía quedaba estigmatizado. Se seguía la máxima de que aquello que no se nombra, no existe. Para hacernos una idea, en la película "Moulin Rouge" realizada en 1952 por John Huston y dedicada a la vida del pintor Toulouse Lautrec, ni siquiera se insinúa que murió a causa de la sífilis. La estrategia del silencio volvió a repetirse cuando apareció la epidemia de SIDA en 1981. Sin embargo en 1985 murió el actor Rock Hudson y Hollywood se cayó del guindo. Desde entonces comenzaron a aparecer nuevamente las enfermedades venéreas en las películas.

Ficha de la película en Revista de Medicina y Cine

Esta entrada participa en el IX carnaval de la Biología organizado por Carlos Lobato en el blog La Ciencia de la Vida y en el XI carnaval de la Química organizado por La aventura de la Ciencia.

Lloyd NC, Morgan HW, Nicholson BK, & Ronimus RS (2005). The composition of Ehrlich's salvarsan: resolution of a century-old debate. Angewandte Chemie (International ed. in English), 44 (6), 941-4 PMID: 15624113

Sutterella, una bacteria presente en el intestino de los niños autistas

2012-01-23T12:42:00.000+01:00

Microfotografía electrónica de transmisión en falso color de la bacteria Sutterella wadworthensis. Fuente de la imagen: Science Photo Library.

El autismo es un trastorno neuronal que suele diagnosticarse en la infancia temprana. Los principales signos y síntomas del autismo afectan la comunicación, las interacciones sociales y las conductas repetitivas. Las causas de dicho trastorno no están del todo claras. Se sabe que hay un componente herditario muy importante, aunque los genes involucrados aún no han sido totalmente identificados. Pero también se tiene claro que los factores ambientales influyen mucho en la aparición del trastorno.

Un detalle que se había observado es que los niños con autismo presentan alteraciones gastrointestinales, y que son más acusadas cuanto mayor es el grado de autismo. Al realizar un estudio metagenómico de las bacterias presentes en las heces y en la mucosa del intestino se encontraron diferencias en la composición de las poblaciones de los grupos de Bacteroidetes, Betaproteobacteria y en la ratio Firmicutes/Bacteroidetes. Si tenemos en cuenta que cada vez hay más datos que apoyan la hipótesis de que las bacterias intestinales modulan el desarrollo del cerebro de los vertebrados, es lógico que haya mucho interés en intentar identificar las diferencias entre el microbioma de un niño autista de otro que no lo es.

Lo que ha encontrado ahora el grupo de Ian Lipkin (sí, el asesor científico de "Contagio") es que en 12 de 23 de las biopsias intestinales de niños autistas se encuentra una gran proporción de bacterias del género Sutterella, entre un 1 y un 7% del total, lo que la convierte en el tercer grupo microbiano por detrás de los Bacteroidetes y los Firmicutes. En cambio, este tipo de bacterias no fue encontrado en las muestras de niños normales que sufrían trastornos intestinales semejantes a los niños autistas. Lipkin y su grupo han encontrado que en los niños autistas con Sutterella en su intestino se pueden detectar anticuerpos contra ella en su suero. Probablemente la presencia de la Sutterella es un síntoma del autismo y no una causa, ya que no se ha encontrado en el 50% de los pacientes. Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista mBio

Presencia de secuencias génicas del 16S rRNA de Sutterella en las biopsias gastrointestinales en niños autistas (AUT-GI) comparados con niños normales (control-GI). Los datos se muestran como un porcentaje del total del 16S rRNA bacteriano secuenciado de biopsias de la mucosa del ileo (A) o del ciego (B). Fuente de la imagen: Williams et al..

Por si fuera poco, la Sutterella es una bacteria muy poco conocida. Fue identificada por primera vez en 1996, en muestras clínicas de fluidos peritoneales y del apéndice de pacientes con infecciones gastrointestinales. Inicialmente se identificó como Campylobacter gracilis, pero se diferenciaba de ella en que aguantaba los ácidos biliares y era microaerófila. Sutterella parece ser una bacteria más de la microbiota intestinal, aunque en muy baja proporción, ya que se ha aislado de heces en individuos adultos sanos. Pero de vez en cuando causa infecciones "por debajo del diafragma" como las peritonitis o las apendicitis. También se ha aislado de pacientes con la enfermedad de Crohn.

Arbol filogenético de las secuencias de Sutterella aisladas de pacientes autistas. Fuente de la imagen: Williams et al..

Los investigadores piensan que sus resultados pueden servir para diseñar un ensayo que identifique de manera específica a Suterella lo que permita un mejor estudio de la misma y así entender su papel en la microbiota intestinal, la epidemiología de esta bacteria con respecto a las infecciones y enfermedades inflamatorias intestinales, y por último su contribución a la patogénesis de las alteraciones gastrointestinales en niños autistas.

Esta entrada participa en el IX carnaval de la Biología organizado por Carlos Lobato en el blog La Ciencia de la Vida

Wexler HM, Reeves D, Summanen PH, Molitoris E, McTeague M, Duncan J, Wilson KH, & Finegold SM (1996). Sutterella wadsworthensis gen. nov., sp. nov., bile-resistant microaerophilic Campylobacter gracilis-like clinical isolates. International journal of systematic bacteriology, 46 (1), 252-8 PMID: 8573504

Williams, B., Hornig, M., Parekh, T., & Lipkin, W. (2012). Application of Novel PCR-Based Methods for Detection, Quantitation, and Phylogenetic Characterization of Sutterella Species in Intestinal Biopsy Samples from Children with Autism and Gastrointestinal Disturbances mBio, 3 (1) DOI: 10.1128/mBio.00261-11

TDR-TB. Unas siglas que meten miedo.

2012-01-16T17:38:00.001+01:00

Colonias de Mycobacterium tuberculosis

Hace poco tuvimos la buena noticia de que en la India se consideraba erradicado al virus de la poliomielitis. Desgraciadamente, hay otra noticia proveniente de ese país que ha aguado la fiesta.

Se trata de la aparición de un brote de 12 casos de tuberculosis totalmente resistente a los antibióticos, o TDR-TB por sus siglas en inglés. El brote ha sido descrito en pacientes del hospital de Hinduja, y las autoridades sanitarias creen que quizás pueda controlarse. Pero los investigadores piensan de modo distinto. Para ellos es la punta del iceberg, ya que son muchos los hospitales que no tienen los medios necesarios para identificar y caracterizar a los pacientes afectados por una cepa TDR. Por si fuera poco, quizás las cepas TDR lleven ya tres años circulando sin haber sido detectadas, pues hay un informe iraní sobre un brote de 15 casos sucedido en el año 2009.

Rifampicina. Este antibiótico se une a la subunidad beta de la RNA-polimerasa, inhibiendo la transcripción.

Isoniazida. Este compuesto inhibe la síntesis de ácidos micólicos, esenciales en la composición de la pared de Mycobacterium tuberculosis

La aparición de este tipo de cepa es uno de los mejores ejemplos de evolución por presión de selección. Las llamadas cepas MDR (Multidrug resistance o resistencia a múltiples antibióticos) surgieron en los años 90 del pasado siglo en pacientes que habían dejado de seguir los largos tratamientos de nueve meses necesarios para curar la tuberculosis. Esos tratamientos se basaban en eluso de los antibióticos rifampicina e isoniazida. A esos pacientes se les comenzó a tratar con los llamados antibióticos de "segunda línea de defensa" como la kanamicina. Pero las MDR se extendieron y en un nuevo proceso de selección aparecieron las llamadas cepas XDR-TB (Extremadamente resistentes a los antibióticos) que fueron descritas en el año 2006. Eso quiere decir que han bastado 5 años para que apareciera una cepa TDR (3 sí el informe iraní se confirma). Según la OMS, de los 9 millones de nuevos casos de tuberculosis que ocurrieron en el 2009, unos 440.000 fueron debidos a cepas MDR-TB, y unos 25.000 a las cepas XDR-TB. Para el 2012 se esperaban unos 2 millones de casos causados por MDR y XDR, pero la aparición de las cepas TDR ha hecho replantearse los números.

Kanamicina. Este antibiótico actúa sobre la subunidad pequeña del ribosoma bacteriano inhibiendo la síntesis de proteínas

Los autores del trabajo dicen que uno de los principales problemas es que muchos médicos de la India no están suficientemente cualificados y diagnostican incorrectamente la tuberculosis MDR o XDR, por lo que recetan una terapia basada en unos antibióticos totalmente inadecuados, lo que permite que puedan evolucionar y aparecer este tipo de cepas.

Origen de las imágenes. Wikipedia. Texto realizado a partir de una noticia aparecida en Wired.

Esta entrada participa en el IX carnaval de la Biología organizado por Carlos Lobato en el blog La Ciencia de la Vida y en el XI carnaval de la Química organizado por La aventura de la Ciencia.

Udwadia, Z., Amale, R., Ajbani, K., & Rodrigues, C. (2011). Totally Drug-Resistant Tuberculosis in India Clinical Infectious Diseases DOI: 10.1093/cid/cir889

El hongo y el gorgojo

2012-01-12T16:05:00.000+01:00

Picudo rojo. (Fuente: Wikipedia.)

El picudo rojo es el nombre de un escarabajo del grupo de los gorgojos. Su nombre científico es Rhynchophorus ferruginenus. El insecto adulto es bastante grande, ya que su tamaño puede oscilar entre los 2 y los 5 centímetros. Es famoso porque es una de las peores plagas que puede afectar a las palmeras. No es el insecto adulto el que provoca el principal daño a la planta sino las larvas. Una hembra de picudo rojo puede depositar unos 200 a 300 huevos en una puesta. Para ello realiza un orificio con su boca en el interior de la base del peciolo de las hojas de la palmera y luego deposita los huevos sobre tejido fresco. Los huevos tiene unos 2 milímetros de tamaño. Antes de seis días, de cada uno de ellos nacerán una larva que comenzarán a devorar los tejidos internos de la palmera creando una serie de galerías. Después de unos 100 días, la larva habrá alcanzando un tamaño de 5 cm y una anchura de 2 cm. En ese momento excava una galería que le acerque a la corteza de la planta. Allí realiza un capullo y posteriormente sufrirá la metamorfosis que dará lugar a un insecto adulto. Saldrá al exterior de la planta y repetirá el ciclo.

Ciclo del Picudo rojo. (Fuente: SEEA.)

En condiciones óptimas, este ciclo puede repetirse unas cinco veces a lo largo de un año. Una sola pareja de picudos puede producir los suficientes descendientes para acabar con una palmera en unos 6 meses. Los síntomas de la infestación por el picudo rojo son el abatimiento y la desecación de las hojas, marchitamiento, debilitamiento que puede permitir la infección por otros microorganismos. Es característica la producción de olor debido la fermentación del tejido afectado por la microbiota intestinal de las larvas. Cuando la planta muere, lo único que tiene que hacer el escarabajo es desplegar sus alas y volar a otra palmera. La voracidad de las larvas es tal que en ocasiones puede oírse como mastican si uno acerca el oído al tronco de una palmera infestada.

Palmera que muestra marchitación debido al ataque del picudo rojo comparada con otra sin ningún síntoma. (Fuente: Ondanaranja.)

El picudo es un insecto originario de Asia, donde se alimenta de cocoteros, aunque es capaz de atacar a 20 especies distintas de palmeras. De allí se ha ido extendiendo al resto del mundo. Llegó a España en el año 1995, en concreto a Andalucía, debido a una importación de palmeras egipcias infectadas. Desde entonces la plaga ha ido creciendo y destruyendo palmeras por todo el arco mediterráneo. En el año 2005 apareció en el palmeral de Elche. La infestación de una palmera por el picudo rojo es muy difícil de detectar ya que los daños son internos y comienzan a producirse en la parte alta de la planta. Cuando se observa la marchitación y la desecación de la hojas generalmente es demasido tarde. Otros procedimientos son la detección de los sonidos producidos por la masticación, o la detección de olores producidos por la fermentación. El tratamiento con insecticidas tampoco es especialmente efectivo ya que, como hemos indicado antes, la larva está en el interior de la planta. Y encima los insecticidas más efectivos son el Carbaril y el Imidacloprid, que son bastante tóxicos y tienen una regulación muy estricta. Generalmente lo que se hace es talar e incinerar las plantas afectadas. No es de extrañar que varios grupos estén investigando alguna forma de control biológico para detener a esta devastadora plaga.

Picudo rojo en el Mediterráneo. (Fuente: Biointegra.)

El grupo de la Universidad de Alicante liderado por Luis Vicente Lopez-Llorca es uno de los más activos en dicho campo. Ha publicado varios artículos sobre una de las estrategias más prometedoras: el uso de un hongo entomopatógeno para que acabe con el insecto. En concreto se trata de Beauveria bassiana, un hongo del mismo grupo de los famosos hongos que producen hormigas-zombi. El trabajo del grupo de Luis Vicente se ha centrado en describir el proceso de infección mediante el uso de microscopia electrónica de barrido. Han observado que las esporas o conidias de este hongo son capaces de adherirse a la cutícula del insecto, tanto en su estado adulto como en el larvario. Una vez adheridas, germinan y producen un tubo de germinación cuyo ápice se ensancha produciendo un apresorio. De esa forma la adhesión es mucho más fuerte, así que el hongo comienza a producir hifas que secretan proteasas, lipasas y quitinasas que le permiten penetrar la cutícula e invadir el interior. El hongo consigue inhibir al sistema inmune del insecto gracias a unas toxinas denominadas ciclodepsipéptidos. Luego crece aprovechando los tejidos del insecto, genera nuevas estructuras que portan esporas, los conidióforos, y va cubriendo al insecto de micelio hasta que éste finalmente muere.

Beauvericina, un ciclodepsipéptido producido por B. bassiana. (Fuente: Wildflowerfinder.)

Picudos rojos completamente devorados por B. bassiana. (Fuente: Red Palm Weevils.)

Microfotografía electrónica de barrido en la que se muestra la garra del final del tarso de la pata del picudo rojo siendo colonizada por el micelio de B. bassiana. (Fuente: LV López-LLorca.)

La descripción del proceso de infección es un paso importante en la consecución del objetivo principal. Elaborar un bioinsecticida basado en el hongo B. bassiana que pueda ser aplicado a las palmeras y prevengan de la infestación por parte del insecto. Recomiendo que se eche un vistazo a las estupendas microfotografías del artículo en el que publicaron sus resultados. A partir de un aislado especialmente agresivo contra el picudo rojo, han patentadoo una formulación a base de esporas del hongo que pueda ser aplicada en condiciones agronómicas. Se trata de unos gránulos de unos 5 mm de diámetro en los que cada uno porta unas 3 x 10⁸ conidios. Los primeros ensayos se han llevado a cabo con buenos resultados pues llegan a reducir la infestación en un 50%. Esperemos que sigan desarrollándolo y consigan mucho mejores resultados incrementando su eficacia.

Microfotografía electrónica de barrido de la zona bucal de una larva siendo invadida por el hongo B. bassiana. En el recuadro aumentado las flechas señalan los apresorios que permitirán al hongo penetrar en el interior. (Fuente: Güerri-Agulló et al,.)

Güerri-Agulló B, Gómez-Vidal S, Asensio L, Barranco P, & Lopez-Llorca LV (2010). Infection of the red palm weevil (Rhynchophorus ferrugineus) by the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana: a SEM study. Microscopy research and technique, 73 (7), 714-25 PMID: 20025054

Casilla de apoyo a la Ciencia en la Declaración de la Renta

2012-01-09T13:16:00.002+01:00

Me habría gustado que esta entrada nunca se hubiera publicado, desgraciadamente las cosas se están poniendo realmente feas. No creo que sirva para mucho (aunque he de reconocer que el de Tele5 y los anunciantes funcionó), pero seguro que si no hacemos algo entonces no conseguiremos nada. Y en este país ya se sabe que el que no llora, no mama. La iniciativa ha partido del blog Resistencia Numantina y aquí tenéis el enlace a la firma para la iniciativa.

"Cuentos de Microbios" y "Ni contigo ni sin ti"

2011-12-12T16:03:00.000+01:00

Se acercan las Navidades y seguro que más de uno está pensando en qué demonios regalar. Bueno, aquí traigo un par de sugerencias (no, no me han pagado nada por la recomendación, lo hago desinteresádamente) que pueden ayudar en el caso de que se tenga en la lista a un par de sobrinos.

La primera es el libro "Cuentos de microbios" (Germ stories) escrito por Arthur Kornberg, que recibió el premio Nobel conjuntamente con Severo Ochoa. Como él mismo dice en el prefacio Hace más de cincuenta años solía contar historias de microbios a mis tres hijos cuando se iban a la cama... Años más tarde... probé a construir versos instructivos y a la vez divertidos e incluí en cada poema el nombre de uno de mis nietos o el de alguno de sus primos. Gracias a la colaboración de la SEM, se ha cuidado bastante la traducción de dichos poemas sin descuidar el aspecto científico. El libro está dirigido a niños menores de 10 años, pero los poemas e ilustraciones pueden hacer las delicias de cualquier amante de la microbiología. Personalmente, creo que la ilustración escogida para la portada de la edición española está bastante mejor que la edición inglesa. Dicha ilustración corresponde al primer poema del libro, titulado "El desfile de los microbios". Aquí dejo los primeros versos en inglés y en español

La segunda es un libro cuya publicación ya comenté en el blog hace poco más de un año. Se trata de la obra "Ni contigo ni sin ti" escrito por el investigador Miguel Vicente, responsable del blog "Microbichitos", en colaboración con Marta García-Ovalle y Javier Medina. En este caso está dirigido a los jóvenes de quince años, pero también pueden disfrutarlo otros más pequeños o más mayores. Citando a uno de los autores es un libro, o según se mire cuaderno, que ofrece una guía para entender cómo viven y cómo nos afectan los microbios, desde lo que comemos hasta las enfermedades que sufrimos. Un texto asequible, pero también riguroso, ameno y actualizado de la microbiología dirigida al público interesado en conocer el mundo de los microorganismos.

Espero que ayude

La bacteria del arsénico. Un año después

2011-12-08T17:06:00.001+01:00

Microfotografías electrónicas de barrido de la cepa GFAJ-1 creciendo con arsénato (C) y con fosfato (D). (Fuente: Wolfe-Simons et al.)

Hace un año los distintos medios de comunicación bullían con la noticia de que unos científicos de la NASA habían encontrado una bacteria capaz de usar el arsénico en sustitución del fósforo, sobre todo en su DNA. Casi inmediatamente surgieron muchas voces criticando los resultados y los experimentos. ¿Qué ha sido de todo aquello un año después?

Felisa Wolfe-Simon, primera firmante del artículo publicado en Science, consiguió su objetivo. El microorganismo era una bacteria perteneciente al género Halomonas y la cepa fue llamada GFAJ-1, que era el acrónimo de Give Felisa a Job (Dad a Felisa un trabajo). Pues bien, Felisa dejó el grupo de la NASA (no en buenos términos al parecer) y actualmente se encuentra trabajando en el Lawrence Berkeley National Laboratory de California donde continua investigando como crecer mejor a dicha bacteria y caracterizar otras biomoléculas como los ribosomas. Desgraciadamente no ha hecho públicos sus resultados (o al menos yo no los he encontrado).

Fuente: Blog de Rosie Rendfield.

No así Rosie Redfield, la principal crítica del trabajo de Felisa. Rosie pidió que le enviaran la cepa GFAJ-1 para tratar de reproducir los resultados. Desde entonces lleva haciéndolos públicos en su blog. Y si uno se lee sus interesantes entradas encontrará que crecer a GFJA-1 no ha sido un asunto baladí (por ejemplo: GFAJ-1 no crecía en tubos de plástico pero si en tubos de crista). De hecho no ha podido reproducir alguno de los experimentos realizados por Felisa y sus colaboradores, e incluso ha refutado otros. Pero sí que ha conseguido crecer a GFAJ-1 y ha encontrado que la presencia de arsénico estimula su crecimiento. Lo último que ha hecho es mandar muestras de DNA del microorganismo GFAJ-1 crecido en altas concentraciones de arsénico para que se realice una espectrometría de masas y así comprobar si el arsénico se ha incorporado a la molécula.

Crecimiento de GFJA-1 en medio sin fosfato, con 3 micromolar de fosfato y con 1500 micromolar de fosfato con respecto a diferentes concentraciones de arseniato en el medio. 3 micromolar era la concentración residual de fosfato en el artículo de Felisa en Science. En dicho artículo, la densidad óptica nunca pasaba de 0,2 (ver gráficas aquí), y la concentración máxima de arseniato usada fue de 40 milimolar (40000 micromolar). Obsérvese que a las 24 horas, GFAJ-1 comienza a crecer mucho mejor a partir de una concentración de arseniato superior a 1000 micromolar (1 mM) aunque a las 48 horas ya no hay tanta diferencia. Fuente: Blog de Rosie Rendfield.

En paralelo un grupo investigador liderado por Simon Silver de la Universidad de Illinois en Chicago, ha conseguido secuenciar el genoma completo de GFAJ-1 y están analizándolo. Silver también entra dentro del grupo de los escépticos con los resultados de Felisa. No han crecido a la bacteria en las condiciones de altas concentraciones de arsénico y bajas de fosfato, sino en las condiciones típicas que requiere esta bacteria que vive en el lago Mono (que ya son bastante extremas de por si). La bacteria tiene 3400 genes en los 3,5 millones de bases del genoma. Les ha sorprendido encontrar que GFJA-1 tiene menos genes involucrados en la supervivencia en presencia de arsénico que los que tiene Escherichia coli. Tiene una cierta lógica si pensamos que Rosie Renfield ha encontrado que GFAJ-1 crece mejor si hay arsénico en el medio, que si no lo hay.

Quienes si han dejado de trabajar con GFAJ-1 es el grupo del doctor Ron Oremland, antiguo jefe de Felisa y último firmante del famoso artículo. Sólo se dedican a mandar el microorganismo a aquellos que lo soliciten. En sus propias palabras - están un poco cansados de todo eso... además nadie creería ningún resultado del laboratorio en estos momentos. Necesitamos que otros grupos publiquen sus propios hallazgos independientes. De hecho, Oremland ayudó al grupo de Silver a crecer a GFAJ-1 para tener suficientes células y obtener DNA que poder ser secuenciado. Incluso se han apostado una botella de whisky a ver quién es el que tiene la razón en este asunto.

Quizás el año que viene sabremos quién ha ganado la apuesta. Aunque yo apuesto por Rosie Renfield y Simon Silver.

ACTUALIZACION: Rosie Redfield demostró que el DNA de GFAJ-1 no tiene arsénico. Ver aquí para una el comentario en Scientific American

Entrada realizada a partir de material aparecido en Science, Cosmic Log, Popular Science y USAToday.

Esta entrada participa en el VIII carnaval de la Biología organizado por "Resistencia Numantina" y en el X carnaval de la Química organizado por Biounalm.

Wolfe-Simon, F., Blum, J., Kulp, T., Gordon, G., Hoeft, S., Pett-Ridge, J., Stolz, J., Webb, S., Weber, P., Davies, P., Anbar, A., & Oremland, R. (2010). A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus Science DOI: 10.1126/science.1197258

Silver S, & Phung le T (2011). Novel expansion of living chemistry or just a serious mistake? FEMS microbiology letters, 315 (2), 79-80 PMID: 21232070

Participantes en el VII Carnaval de la Biología

2011-12-01T20:59:00.001+01:00

Bueno, aquí os dejo la lista de entradas participantes en la VII edición del Carnaval de la Biología. Espero no haberme olvidado de ninguna (si es así, ponerlo en comentarios y corregiré el error). La participación ha bajado un poco con respecto a las anteriores, así que espero que vuelva a remontar en la VIII edición que será alojada en Resistencia Numantina.

Gracias por participar. Nos leemos.

¿Y por qué no las paperas? en "Feelsynapsis"
Arroz transgénico que expresa una proteína humana en "Los productos naturales ¡vaya timo!"
Los fitoplasmas alteran el metabolismo de la planta para promover la fecundidad de su vector en "Biounalm"
La vida secreta de las plantas en "La aventura de la Ciencia"
La noche que Gollum atrapó al más capullo de los antioxidantes en "Scientia"
Una bacteria espacial en "Sabios, locos y ciencia"
Mejor que el sexo en "Curiosidades de la Microbiología"
Animales invisibles marinos que parecen de Ciencia-Ficción en "Ser vivo"
Hágase la luz en "ProteomePlus"
Gazapo igualitario en "Curiosidades de la Microbiología"
El método Tai, gazapo monumental en 1994 en "Ser vivo"
San Alberto Magno y su perro contra Benedicto XVI y su ciudad maldita...ganó el Darwinismo en "Scientia"
Selección por Infección en "Curiosidades de la microbiología"
Lynn Margulis, una fabulosa iconoclasta en "Curiosidades de la microbiología"
Mirando de cerca la vacuna que curará el 90% de los cánceres en "Hablando de Ciencia"
Cómo hacer un virus letal en cinco pasos en "Curiosidades de la Microbiología"
John Scott Haldane en "Resistencia Numantina"

Cómo hacer un virus letal en cinco pasos

2011-11-30T14:10:00.001+01:00

Microfotografía electrónica de transmisión de un virión de virus de la gripe aviar H5N1. Aumento: 150.000. Origen de la imagen: Cynthia Goldsmith y Jackie Katz; CDC.

Hace unas semanas apareció un artículo en New Scientist bastante llamativo: "Cinco fáciles mutaciones para convertir a la gripe aviar en una pandemia letal" que resumía el trabajo de un grupo liderado por Ron Fouchier del Centro Médico Erasmus en Rotterdam. El virus de la gripe aviar H5N1 surgió en el año 2004. Se transmite muy fácilmente entre las aves, y de vez en cuando salta a otras especies, como los gatos, los cerdos o los humanos. Hasta la fecha 565 personas se han visto infectadas por dicho virus de las cuales 331 han muerto (58% de mortalidad). Afortunadamente todas las cepas H5N1 descritas no se transmiten con facilidad entre los mamíferos, pues necesitan el contacto directo. Eso llevó a pensar a algunos expertos que los virus H5N1 no podían saltar fácilmente entre las especies conservando su letalidad, por lo que no podían causar una pandemia. Sin embargo había otros científicos que pensaban que el H5N1 sí tenía el potencial de convertirse en un virus pandémico y que la humanidad debía de estar preparada para hacerle frente.

En rojo se muestran los lugares donde infecta un virus gripal H1N1 (gripe estacional) o un virus H5N1. Eso explica en parte su diferente virulencia. Origen de la imagen: Wikipedia.

Los resultados del grupo de Ron Fouchier han demostrado que los segundos son los que tienen razón. Para ello han utilizado hurones, pues este pequeño animal responde a la infección de los virus gripales de manera muy similar a los humanos. Lo primero que hicieron fue realizar tres mutaciones que se sabe que permiten al virus de la gripe aviar adaptarse a la infección en humanos. Al probarlo en los hurones encontraron que el virus mantenía su letalidad, pero su transmisión seguía siendo por contacto directo entre los hurones. Así que lo investigadores forzaron el proceso evolutivo mediante un procedimiento clásico de adaptar un patógeno a un hospedador dado. Tomaron virus de los hurones enfermos y los inocularon en las narices de hurones sanos, y así hasta diez veces. Al final consiguieron una cepa H5N1 que era transmisible por el aire y que conservaba su virulencia.

Al analizar el genoma de la nueva cepa comprobaron que aunque habían aparecido varias mutaciones, sólo dos bastaban para que el H5N1 fuera transmisible por vía aérea entre los hurones. Esas mutaciones permitían al virus infectar las células del epitelio nasal y traqueal. No hay que olvidar que cada una de las cinco mutaciones se habían encontrado de manera separada en diversas cepas provenientes de pájaros. Fouchier opina que si ocurrían separadas, podían ocurrir agrupadas. Asi que el siguiente paso era diseñar un virus que sólo portase las cinco mutaciones y comprobar que pasaba. Y eso es precisamente lo que han hecho. Como era de esperar el virus es muy contagioso y letal con los hurones, y podría esperarse que también con los humanos. Por si fuera poco no han sido los únicos que lo han hecho. El doctor Yoshihiro Kawaoka ha liderado una colaboración entre la Universidad de Wisconsin, Madison y la Universidad de Tokyo que ha obtenido los mismos resultados. Ambos grupos investigadores han enviado sendos artículos para ser publicados en revistas científicas si pasan la revisión del U.S. National Science Advisory Board for Biosecurity (NSABB).

En rojo se muestran los países donde se han dado casos de aves muertas por el virus H5N1. En rojo oscuro donde además hubo víctimas humanas. Origen de la imagen: Wikipedia.

Pero ¿Para qué construir un virus así? La verdad es que es difícil ver las ventajas. Ese conocimiento podría ser aprovechado por alguien - un gobierno de fanáticos, unos terroristas, - para diseñar un arma biológica devastadora. Incluso si por un accidente el virus escapa del laboratorio se podría provocar una grave situación. En palabras de Paul Keim, presidente del NSABB y experto en armas biológicas: No puedo pensar en otro organismo patógena que me haya asustado tanto como este. Ni siquiera el ántrax da tanto miedo comparado con esto. Son muchos los que opinan que este tipo de investigación nunca debería de haberse hecho.

Pero hay muchos otros que opinan lo contrario. Los trabajos de los grupos de Kawaoka y Fouchier han mostrado que el H5N1 tiene el potencial de convertirse en una grave pandemia. Según Frederick Hayden, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia la cuestión no es si puede suceder una pandemia, sino cuándo va a suceder. El hecho de conocer a priori que tipo de mutaciones convierten al virus en transmisible permitirá a los científicos identificar las cepas peligrosas que ya existen en la naturaleza y tomar medidas preventivas. No sólo eso, este estudio permitirá diseñar vacunas y antivirales ante este tipo de cepas.

Esta entrada participa en el VII Carnaval de la Biología

Lynn Margulis, una fabulosa iconoclasta

2011-11-23T17:51:00.001+01:00

Mira que es casualidad. Como saben los seguidores del blog, este mes alojo el VII carnaval y había propuesto que se dedicara a los "gazapos". Pues bien, estaba preparando una entrada sobre el gazapo cometido por Lynn Margulis con respecto al VIH, el SIDA y las espiroquetas cuando saltó la noticia de su muerte, así que pensé "se me ha joxxxx la entrada", porque ya se sabe que sólo se puede hablar bien de los fallecidos. Aunque luego lo pensé mejor y me decidí a publicarla como sincero homenaje a una de las más grandes biólogas del siglo XX.

Porque los errores y gazapos cometidos por esta increíble mujer lo único que muestran es que era humana, y ya dice el refrán que el que tiene boca, se equivoca. Margulis era conocida sobre todo por ser la primera persona que en 1965 propuso de manera sistemática la famosa teoría endosimbióntica que explica el origen bacteriano de las mitocondrias y los cloroplastos. Su teoría también puede explicar el origen de las células con núcleo, aunque en ese punto hay algo más de controversia debido sobre todo a que aún faltan observaciones concluyentes. Lo que no puede negarse es que Margulis fue una de las pioneras que puso sobre el tapete el tema de la gran importancia de los microorganismos para la biosfera y que hizo comprender a la comunidad científica que las principales formas vivas de este planeta son aquellas que no pueden verse a simple vista.

Esquema explicativo de la teoría endosimbióntica (Fuente de la imagen: Pearson education)

Cuando propuso su teoría endosimbióntica más de un pope de la Biología se rió en su cara. Pero poco a poco se fueron acumulando pruebas y observaciones que apuntaban a que Margulis tenía razón. El espaldarazo definitivo vino cuando se encontró que las mitocondrias y los cloroplastos tenían su propio cromosoma circular, que se replicaban de manera independiente del núcleo eucariota y que contenían ribosomas muy parecidos a las bacterias. El caso es que una vez que se demostró que tenía razón con respecto a la teoría endosimbióntica, Margulis dio un paso más allá y comenzó a defender con vehemencia que las relaciones simbionticas mutualistas eran una fuerza evolutiva mucho más poderosa que la selección natural darwiniana. También se convirtió en una de las principales defensoras de la hipótesis Gaia.

Eso ya eran palabras mayores. Margulis argumentaba que la visión darwinista era muy limitada pues se centraba en la competición, en la acumulación de pequeñas mutaciones y en la selección, cuando lo importante era la cooperación, la interacción, y la dependencia mutua. Razón no le faltaba, porque es cierto que había biólogos evolutivos que defendían esa postura tan extrema. Pero el problema con las tesis de Margulis es que están en el otro extremo del espectro. En diversas ocasiones llegó a decir que El Neodarwinismo está en un completo estado de canguelo... Los neodarwinistas serán vistos como una secta religiosa menor del siglo XX dentro de la extendida persuasión religiosa de la Biología Anglosajona... Se revuelcan en una errónea interpretación de Darwin, zoológica, capitalista, y basada en el coste-beneficio. Confieso que he leído críticas antidarwinistas de fundamentalistas religiosos mucho más suaves.

En mi humilde opinión a Margulis le estaba pasando con su teoría endosimbióntica lo mismo que le paso a Randolph Kirkpatrick con los nummulites. Empezó a ver endosimbiosis por todas partes. Algunas de sus hipótesis pueden ser más o menos discutibles como la que dice que los flagelos eucariotas provienen de una endosimbiosis con espiroquetas (yo no me la creo). Pero otras en mi opinión son totalmente descabelladas como la de que el SIDA no lo causa el VIH, sino que es una manifestación atípica de la sífilis. En abril del 2011 concedió una entrevista en la que presentaba los datos de uno de sus artículos y en sus propias palabras nosotros afirmamos que no hay evidencia de que el SIDA sea causado por un virus... La sífilis es conocida como "la gran imitadora" porque los pacientes muestran una gran diversidad de síntomas en un determinado orden... La idea de que la penicilina mata a la causa de la enfermedad es basura.

Como suele decirse, los grandes personajes cometen grandes errores.

Esta entrada participa en el VII Carnaval de la Biología.

Enlaces relacionados:
Entrevista en la revista Discover.
Artículo en la revista Symbiosis

Mann C (1991). Lynn Margulis: Science's Unruly Earth Mother. Science (New York, N.Y.), 252 (5004), 378-81 PMID: 17740930

Lynn Margulis (1938-2011)

2011-11-23T15:46:00.001+01:00

Descanse en paz

Para más detalles: noticia en "El Mundo", y en el blog "Bugtrack"

Tercera temporada de "El Podcast del Microbio"

2011-11-23T12:04:00.001+01:00

A comienzos de noviembre comenzó la tercera temporada del programa radiofónico "Tú, yo y los microbios" que se emite por Radio UMH. Para aquellos interesados, ya he empezado a colgar los archivos sonoros en "El podcast del Microbio", que por cierto, vuelve a presentarse para los premios europeos al mejor podcast. Podéis votar clikeando sobre el icono de abajo, o en el que aparece en el podcast. Gracias

Por último y siguiendo con el tema de los podcast, mi compañera en las ondas Angeles Gomez que dirige el espacio de divulgación científica "Feedback" dedicó uno de los programas a hablar de la ciencia que hay en la película "Contagio" y nos invitó a Roberto Pascual, investigador del Instituto de Biología Molecular y Celular, y a un servidor a debatir sobre el tema. Aquí os dejo el link al programa: "Miedo real". Espero que os guste y lo disfrutéis.

Selección por infección

2011-11-18T12:54:00.001+01:00

Burkholderia cepacia al microscopio electrónico. Es la especie más representativa del llamado complejo de especies que lleva su nombre o Bcc a la que pertenece Burkholderia dolosa. Origen de la imagen: Wikipedia

Pongámonos por un momento en el lugar de una bacteria patógena. Cuando ésta infecta a un ser humano se establece una lucha por la supervivencia. La bacteria tendrá que superar no sólo a las defensas del sistema inmunitario, sino también a las ayudas exteriores en forma de cuidados médicos y antibióticos. Sólo las mejores sobrevivirán y dejarán descendencia, descendencia que probablemente estará mucho mejor adaptada para provocar y progresar en una nueva infección. En pocas palabras, este es uno de los mejores ejemplos de evolución y selección natural en acción. Y entenderlo puede ser muy útil para el diseño de estrategias terapéuticas.

La fibrosis quística es una enfermedad hereditaria que debido a un fallo en los sistemas que transportan sodio y cloruro a través de los epitelios provoca una abundante secreción de moco en diversos órganos como los pulmones o el intestino. Las personas afectadas por dicha enfermedad son muy susceptibles a las infecciones bacterianas, sobre todo las pulmonares.

En los años 90 del pasado siglo ocurrió un brote infeccioso en el Boston Children's Hospital que afectó a pacientes que padecían fibrosis quística. La bacteria causante era una nueva especie a la que se denominó Burkholderia dolosa. En total se vieron afectadas 39 personas a lo largo de 16 años y tras tomar una serie de medidas preventivas no han vuelto a ocurrir nuevos casos en dicho hospital. A lo largo de esos años los médicos observaron como iban surgiendo cepas que eran más resistentes a los antibióticos o que mostraban una virulencia distinta a la cepa inicial.

Modelo que muestra las interacciones entre una bacteria del complejo Bcc y las células inmunes presentes en las vías respiratorias de un paciente con fibrosis quística. Se muestran las dos maneras de migración transepitelial (paracelular e intracelular) y los efectos que causan las bacterias en el interior de los macrófagos, células dendríticas y neutrófilos. El modelo predice que las bacterias intracelulares no pueden ser eliminadas. Las bacterias finalmente causarán la muerte celular, su liberación en el medio intercelular y su diseminación, lo que conducirá a una fuerte respuesta inflamatoria que causará un mayor daño tisular. Origen de la imagen: Saldías y Valvano, 2009

Los médicos tomaron muestras bacterianas de todos los afectados por dicha bacteria a lo largo de esos años, desde el paciente cero hasta los últimos afectados. Es decir, se tenían todos los ingredientes necesarios para estudiar un brote epidémico desde el punto de vista evolutivo. Y eso es lo que han hecho en el grupo del profesor Roy Kishony. Su grupo trabaja en el campo de la evolución de los microorganismos tratando de entender como pueden surgir las resistencias a antibióticos que confieren ventajas evidentes a los patógenos. Sus experimentos son parecidos a los que hace Richard Lenski: tomas un cultivo bacteriano, le echas antibiótico y luego analizas genéticamente a los supervivientes. El aspecto más interesante del brote de Boston es que permitía estudiar la evolución de un patógeno en el mundo real.

En palabras de Kishony, lo que querían era preguntarle a la bacteria ¿Cuál es el desafío más difícil al que te enfrentas cuando infectas a un ser humano? Así que secuenciaron el genoma completo de 112 aislados bacterianos correspondientes a 14 pacientes. Los datos obtenidos les ha permitido reconstruir la historia evolutiva de dicho patógeno, aunque no sin dificultades. Inicialmente compararon el número de cambios genéticos significativos frente a aquellos que no tienen ningún efecto. Es lo que se conoce como la razón dN/dS. Cuanto más alta es esa razón más fuerte ha sido la selección. Pero al hacer los cálculos y comparaciones se encontraron con que su resultado era de 1, es decir, los cambios genéticos eran al azar y no había presión selectiva.

Evidentemente algo no estaban haciendo bien, porque estaba claro que los aislados de B. dolosa eran diferentes entre sí. Y fue la estudiante de doctorado Tami Lieberman la que encontró la forma de abordar el problema. No tenían que mirar a todo el genoma, sino mirar lo que le ocurría a genes específicos. Así que separaron a los genes que habían mutado en dos categorías: aquellos que se encontraban en múltiples pacientes y aquellos que habían mutado tan sólo una vez. De esa forma encontraron 17 genes en los cuales la razón dN/dS era mucho mayor de 1. Es decir, esas bacterias aisladas de distintos pacientes mostraban una presión de selección sobre los mismos genes, lo que indicaba que era una evolución adaptativa en paralelo.

Árbol filogenético de las 112 cepas de B. dolosa estudiadas. Los colores indican el paciente del cual fueron aisladas. Origen de la imagen: Lieberman et al. 2011

¿Qué genes eran los afectados? Algunos eran genes que conferían resistencia los antibióticos. Otros tenían que ver con moléculas involucradas en fenómenos de adhesión o con la respuesta al sistema inmune. Pero también había otros que no parecían tener que ver con los procesos patogénicos. Una de las mutaciones más llamativas era la aparición de un codon stop en la secuencia de una enzima involucrada en la síntesis del lipopolisacárido (LPS). Esa mutación se encontró en el 70 por ciento de las cepas estudiadas y explicaba el porqué las distintas cepas de B. dolosa tenían tanta variabilidad en la composición de LPS. Otro tipo de mutación afectaba a la capacidad de crecer en condiciones con bajos niveles de oxígeno, una situación típica en los pulmones de los afectados por fibrosis quística.

Estos resultados pueden ayudar a entender mejor las debilidades y fortalezas de los patógenos, los mecanismos por los cuales pueden adaptarse a nuestras defensas y la identificación de nuevos blancos terapéuticos. El siguiente paso del grupo investigador es estudiar la evolución y generación de diversidad de un patógeno en un sólo paciente para así entender mejor los cambios adaptativos que le permiten enfrentarse a las defensas del cuerpo humano.

Entrada elaborada a partir de material publicado en "The Scientist" y "Harvard Gazette"

Esta entrada participa en el VII Carnaval de la Biología, alojado en este blog.

Lieberman, T., Michel, J., Aingaran, M., Potter-Bynoe, G., Roux, D., Davis, M., Skurnik, D., Leiby, N., LiPuma, J., Goldberg, J., McAdam, A., Priebe, G., & Kishony, R. (2011). Parallel bacterial evolution within multiple patients identifies candidate pathogenicity genes Nature Genetics DOI: 10.1038/ng.997

Gazapo Igualitario

2011-11-16T09:24:00.001+01:00

Fuente de la imagen:Avizora

A veces te dan las entradas hechas. Como sabéis, este mes el blog aloja al VII Carnaval de la Biología, y se me ocurrió dedicarlo a los "gazapos". Bueno, el presidente de la Comunidad Autónoma Andaluza, José Antonio Griñán, acaba de erigirse como firme candidato al premio al mayor gazapo biológico del 2011, si dicho premio existiera.

He intentado encontrar los vídeos porque reconozco que me cuesta creer que una persona con una carrera de derecho diga lo que ha dicho. Pero no he tenido suerte, así que me tengo que conformar con lo que he leído en la prensa escrita. Como podemos leer en "Diario de Jaen", ayer en Martos, provincia de Jaén, Griñán celebró un mitín dirigido especialmente a las mujeres y a la política de igualdad. Según se puede leer en la noticia, cuando indicaba que el PSOE combatirá la discriminación laboral que se produce con la maternidad, dijo: ¿Es que no es lo mismo el espermatozoide que el óvulo?.

La pregunta del presidente de la Junta de Andalucía es como preguntar si no son lo mismo un "dos caballos" que un Ferrari. Pues hombre, ambas células son gametos, pero no son lo mismo como podemos ver en la siguiente fotografía.

Esta no es la única intervención llamativa de Griñán. En un reportaje aparecido el pasado 11 de noviembre en el periódico "El País" podemos leer lo siguiente:

Ayer en un encuentro con colectivos de mujeres advirtió de una las derivadas de la catástrofe económica: el de la "ridiculización" de los avances en materia de igualdad y del "retroceso en la conciencia ciudadana" de la igualdad efectiva entre hombres y mujeres. ¿En qué se nota? En todo, según él. En que vuelve a ponerse el acento en el "papel reproductivo de la mujer", creando en las mujeres una "mala conciencia", por ejemplo, para que opten por la lactancia materna de los hijos, algo que él describió como una forma de "canibalismo".

Y es que en mi opinión, la igualdad de derechos no se defiende diciendo burradas.

Esta entrada participa en el VII Carnaval de la Biología, alojado en este blog.

Mejor que el sexo

2011-11-09T15:54:00.000+01:00

Una de las cosas que nos enseñan en la carrera de Biología es la importancia del sexo para la evolución. Sobre todo se insiste en que el sexo es un potente mecanismo de creación de variabilidad genética. El sexo permite crear individuos con combinaciones genes que de otra manera se encontrarían en individuos distintos. En contraste, los organismos con reproducción asexual generan descendientes que son idénticos a los progenitores forever and ever.

El lector puede pensar que lo de arriba es un poco exagerado. En las bacterias por ejemplo, hay procesos parasexuales como la transformación, la conjugación y la transducción que también crean variabilidad genética. Actualmente se les denomina como procesos de transferencia genética horizontal o HGT por sus siglas en inglés. Son ellos los responsables principales de que los genes de resistencia a los antibióticos se diseminen entre las poblaciones bacterianas. Pero en general muchos estudiosos de las ciencias de la vida asumen que estos procesos no crean tanta variabilidad genética como el sexo.

Lo cierto es que cada vez se están acumulando más evidencias de que los HGT en realidad crean la misma, o más varibilidad genética, que el sexo. En un reciente artículo publicado en Nature un grupo del MIT ha descubierto y caracterizado un vasta red de intercambio genético entre bacterias asociadas a los humanos. Esta red implica la existencia de una masiva conexión entre bacterias que ha permitido que unos 10.770 genes fluyan entre 2.235 genomas bacterianos distintos. Pero ese intercambio viene determinado por la proximidad de nicho ecológico (los vecinos), y no por la proximidad genética (los parientes). Podríamos decir que es la confirmación experimental del viejo refrán que afirma que "el roce hace el cariño".

La hipótesis de partida del grupo era que iban a encontrar fenómenos de HGT entre especies bacterianas relacionadas, que compartieran localidad geográfica, y que su número no iba a ser más que de un centenar. La inspiración les vino por el trabajo que describía un fenómeno de transferencia de genes que codificaban enzimas degradadoras desde bacterias marinas a bacterias intestinales. Pero según iban acumulando datos se encontraron con la sorpresa de que los eventos HGT eran muy numerosos, que habían sucedido entre especies muy dispares y que no tenían nada que ver con la geografía. El intercambio genético se daba con mayor frecuencia entre microorganismos cuyo parecido era por motivos ecológicos, por ejemplo aquellos que viven en un determinado tipo de suelo porque tienen el mismo requerimiento de pH, temperatura, presión parcial de oxígeno, etc.

Gráfico que representa la intensidad de transferencia genética horizontal entre diversas comunidades bacterianas presentes en diferentes nichos ecológicos. Este tipo de gráficos se les denomina heatmap (mapa de calor) porque el color rojo indica que la magnitud del parámetro a medir es máximo mientras que el color azul indica el mínimo. El mapa está dividido en dos triángulos por una diagonal que va desde arriba a la izquierda hasta abajo a la derecha. En el triángulo superior se muestra la intensidad de los HGT para todos los genes estudiados entre microbios presentes en un nicho ecológico determinado. Nótese la zona marrón correspondiente a los microorganismos intestinales (gut), o el rojo para aquellos presentes en la vagina. En el triángulo inferior se muestra lo que ocurre con los genes que codifican para la resistencia a los antibióticos. Los HGT son muchísimo más intensos y complejos. Fuente: Smillie et al.

El 60 por ciento de los genes transferidos entre especies bacterianas asociadas a los humanos son genes para la resistencia a los antibióticos. Esta observación puede estar relacionada con la utilización masiva de antibióticos en agricultura y ganadería. Un pequeño dato, en los USA el 80 por ciento de la producción de antibióticos, unos 12.000 toneladas más o menos, se utiliza para dicho uso. Hasta 42 genes de resistencia fueron encontrados entre bacterias asociadas a los humanos y al ganado a pesar de que la separación evolutiva entre la bacteria vacuna y la humana sucedió hace varios millones de años. En el estudio se han encontrado genes idénticos en especies bacterianas tan distintas a nivel filogenético (por ejemplo Bacillus y Acinetobacter), que hacen que la levadura parezca una prima hermana de los humanos. Ese nivel de conservación indica que la transferencia genética ha sido tan reciente que el gen no ha tenido tiempo de mutar. No sólo eso. Los investigadores han encontrado 43 genes de resistencia que habían traspasado las fronteras entre las naciones. Incluso aunque los lugares estudiados están separados por miles de kilómetros. Esto apunta a que una vez uno de estos genes entra en la red, se extienden rápidamente por ella.

La acumulación de datos genómicos y medioambientales permitirá entender las pautas evolutivas de las diferentes poblaciones microbianas a gran escala y estudiar otros aspectos no menos interesantes. También han estudiado la transmisión y diseminación de los genes implicados en procesos patogénicos, ya que podría ayudar a diseñar mejores estrategias terapéuticas.

Links relacionados:
Microbe DNA Swaps
Nearness key in microbe DNA swaps

Esta entrada participa en el VII carnaval de la Biología que hospeda este blog.

Smillie, C., Smith, M., Friedman, J., Cordero, O., David, L., & Alm, E. (2011). Ecology drives a global network of gene exchange connecting the human microbiome Nature DOI: 10.1038/nature10571

VII Carnaval de la Biología

2011-11-02T14:20:00.000+01:00

Este mes de noviembre "Curiosidades de la Microbiología" tiene el honor de alojar el VII Carnaval de la Biología. El carnaval es una iniciativa de varios blogs para compartir entradas divulgativas sobre un campo determinado, en este caso dedicadas al mundo de la Biología. El tema de la entrada puede ser cualquiera, desde un descubrimiento reciente, a una curiosidad histórica o una extravaganza biológica. Hasta el próximo 30 de noviembre hay tiempo para mandar una o varias entradas.

¿Cómo puedo participar?

Si te apetece participar en el carnaval como autor, ni siquiera es necesario que tengas un blog propio. Lee las instrucciones y anímate ¡Cuantos más mejor!

1. Participación libre, bien a través de un blog propio o como autor invitado en el blog de un amigo, familiar, etc o pidiéndoselo al anfitrión de turno del carnaval.

2. Cada mes el blog anfitrión anunciará el inicio del carnaval indicando la fecha de comienzo (se recomienda que sea la misma que la del anuncio y en la segunda semana del mes) y la fecha de fin del mismo (preferiblemente a finales de cada mes).

3. La temática será libre pudiendo ser de cualquiera de los muchos campos dentro de la biología: evolución, botánica, zoología, microbiología, bioquímica, genética, etc. Sin embargo, el anfitrión puede proponer un tema concreto sobre el que los participantes pueden escribir, dibujar, cantar, o lo que tengan pensado.

4. Cada entrada (post) publicado deberá indicar que participa en la n-Edición del Carnaval de Biología citando y enlazando al blog organizador. Tenéis dos posibles formas de avisar, directamente al blog anfitrión o al twitter del carnaval @biocarnaval.

5. Cada organizador puede ir mejorando e innovando con nuevas propuestas y apuestas. Todo debe funcionar solo.

Para participar recordad que tenéis que avisarme a mí (por correo electrónico a manuel5sanchez/arroba/yahoo.es) a mi twitter, dejando un comentario en este post, o a la cuenta de twitter de @biocarnaval.

Los enlaces a las distintas aportaciones de blogueros aparecerán al final de esta entrada. Al finalizar el mes, se publicará una entrada recopilatoria con todos los posts participantes debidamente presentados y se anunciará el blog anfitrión de la siguiente edición, para poder seguir pendiente de la iniciativa.

Aunque la temática es libre, el anfitrión puede proponer un tema. Así que el VII carnaval de la Biología estará dedicado a los "gazapos". Por ejemplo puede ser un gazapo científico como el de Linus Pauling al proponer la triple hélice del DNA, o gazapos evolutivos como el pulgar del panda (Stephen Jay Gould los describe como artilugios biológicos que tienen poco sentido, pero que son la mejor prueba de la evolución), o gazapos divulgativos como el de la Yersinia pestis en la serie "Aguila Roja".

Nos leemos

Ediciones anteriores del Carnaval de Biología

I edición (febrero de 2011): MicroGaia

II edición (marzo de 2011): La muerte de un ácaro

III edición (abril 2011): El Pakozoico

IV edición (mayo 2011): BioUnalm

V edición (junio 2011): Feelsynapsis

1ª edición del Biocarnaval de verano (julio y agosto de 2011), coordinado por Marimarus blog y ¡Jindetrés sal!

VI edición (octubre 2011): Diario de un copépodo

Participaciones en el VII Carnaval de Biología

¿Y por qué no las paperas? en "Feelsynapsis"
Arroz transgénico que expresa una proteína humana en "Los productos naturales ¡vaya timo!
Los fitoplasmas alteran el metabolismo de la planta para promover la fecundidad de su vector en "Biounalm"
La vida secreta de las plantas en "La aventura de la Ciencia"
La noche que Gollum atrapó al más capullo de los antioxidantes en "Scientia"
Una bacteria espacial en "Sabios, locos y ciencia"
Mejor que el sexo en "Curiosidades de la Microbiología"
Animales invisibles marinos que parecen de Ciencia-Ficción en "Ser vivo"
Hágase la luz en "ProteomePlus"
Gazapo igualitario en "Curiosidades de la Microbiología"
El método Tai, gazapo monumental en 1994 en "Ser vivo"
San Alberto Magno y su perro contra Benedicto XVI y su ciudad maldita...ganó el Darwinismo en "Scientia"
Selección por Infección en "Curiosidades de la microbiología"
Lynn Margulis, una fabulosa iconoclasta en "Curiosidades de la microbiología"
Mirando de cerca la vacuna que curará el 90% de los cánceres en "Hablando de Ciencia"
Cómo hacer un virus letal en cinco pasos en "Curiosidades de la Microbiología"
John Scott Haldane en "Resistencia Numantina"

Películas y Bichos: "Contagio"

2011-10-31T20:49:00.000+01:00

La semana pasada fui a ver la película "Contagio" con un par de colegas del trabajo, y debo decir que no nos defraudó. Aviso que voy a contar detalles del argumento, así que si el lector no la ha visto mejor que deje de leer ahora.

Primero, lo que no es "Contagio". No es una película de terror al estilo "REC" o "Resident Evil" en la que el virus te convierte en un zombie putrefacto. Tampoco es una película sobre una enfermedad incurable e intratable que puede exterminar al 99,9% de la humanidad como se ve en "Apocalipsis" o en la más reciente "Infectados". Ni tampoco vamos a ver infectados llenos de llagas purulentas y sangre. No, "Contagio" es un thriller médico al estilo de "Pánico en las calles" o "La amenaza de Andrómeda". El sello de Steven Soderbergh se nota en que la historia está contada en un estilo parecido a lo que hizo anteriormente con "Traffic" y el mundo de la droga. Se nos muestra una serie de historias paralelas cuyo nexo común es la epidemia causada por un virus muy contagioso y mortífero. Cada historia refleja una determinada faceta de como la sociedad actual podría hacer frente a una situación tan grave. Tenemos a la gente normal, a los médicos que intentan combatir la epidemia, a los científicos que tratan de descubrir como desarrollar una vacuna y a los políticos que toman decisiones que afectaran a millones de personas.

Lo mejor que tiene la película es que el aspecto científico está muy cuidado. Los gazapos que pillamos eran pequeños y parecían más el producto de un error de traducción al español que una metedura de pata a nivel científico. Por ejemplo, en una determinada escena Laurence Fishburne está viendo una estructura tridimensional de unas proteínas en un monitor y se refiere a ella como "el virus". En otra secuencia hablan del fracaso de multiplicar al virus en cultivos celulares porque "mata a las células". Supongo que se refieren a que el virus debe de provocar la apoptosis de las células en cultivo antes de haber conseguido terminar su multiplicación.

La secuencia que más me gustó es cuando Kate Winslet tiene que explicar a las autoridades civiles de Minneapolis el problema al que se enfrentan. En tan sólo 5 minutos les explica de manera clara y concisa lo que es la transmisión por fómites y lo que significa la R₀. También me gustó mucho el homenaje al trabajo de Barry Marshall cuando demostró que Helicobacter pylori era la causante de las úlceras. Y por supuesto me gustó la forma en la que se muestra y desarrolla el trabajo de investigación científica para conseguir identificar, estudiar y al final vencer al virus. Incluso muestra la competencia entre el CDC y la OMS que llega a entorpecer los esfuerzos por controlar la epidemia.

La historia se desarrolla a lo largo de más de seis meses, desde el inicio de la infección hasta el desarrollo de una vacuna basada en el uso de un virus atenuado. La enfermedad causada por el virus MEV-1 (no tengo ni idea del porqué de esas siglas) es una afección respiratoria que puede derivar en una encefalitis vírica. Uno de los aciertos de Soderbergh es que la película huye de la truculencia. Las únicas secuencias "fuertes" son la muerte del niño o la autopsia de Gwyneth Paltrow, pero son pecata minuta si las comparamos con cualquier secuencia de un episodio de CSI. En cuanto a los efectos de la epidemia. La R₀ del MEV-1 es de 2, como el virus de la gripe o el HIV, pero su tasa de mortalidad es del 20%. Para hacernos una idea, la tasa de mortalidad de la gripe de 1918 se estima entre un 10% y un 20%. Así que la epidemia es capaz de alterar por completo todo el sistema social: los sanitarios se declaran en huelga por miedo a la infección, la gente que ha sobrevivido a la enfermedad, o han sido vacunados, llevan una pulsera de identificación; se declara el estado de sitio para evitar los saqueos y pillajes, e incluso secuestros para conseguir medicamentos y vacunas.

Otro acierto de la película es mostrar el daño que pueden hacer la pseudociencia y los periodistas sensacionalistas. Tal y como reza el cartel, nada se esparce como el miedo. El personaje interpretado por Jude Law es el típico conspiranoico que hace un negocio a base de hacer creer a la gente que un remedio homeopático puede curarles de la enfermedad, y que todo es un complot de la industria farmacéutica y los gobiernos. A destacar el acierto de Soderbergh al mostrarnos el manido error de tratar dos cosas distintas como si fueran iguales en aras de una supuesta "imparcialidad" con el debate televisivo entre Jude Law y Laurence Fishburne, pues pone al mismo nivel a un charlatán y a un científico. Paradójicamente, el aspecto conspirativo de que el virus pueda haber sido diseñado artificialmente como un arma biológica también es tomada en serio por las autoridades sanitarias y militares en un principio de la película. Algo que no es de extrañar después de lo del caso Amerithrax.

¿Y cómo es el virus MEV-1? Pues es un producto de la imaginación de Ian Lipkin, un virólogo de la Universidad de Columbia, y del guionista Scott Burns. Lipkin se basó en la epidemia del SARS y lo creó como una fusión entre dos paramixovirus: el virus tipo Nipah (ya hemos hablado de él) proveniente de un murciélago, y un rubulavirus porcino. Dentro de los rubulavirus se encuentran virus como el de las paperas o el de la parainfluenza (paragripe) humana, que son bastante contagiosos. Burns insistió en que el virus debería de ser "creado" en la Naturaleza. Nada de armas militares ni conspiraciones. El MEV-1 es fundamentalmente un Nipah con una pequeña porción de rubulavirus. Pero esa fusión crea una proteína que le permite entrar fácilmente en las células humanas. En la película, el personaje Ian Sussman interpretado por Elliot Gould es un homenaje a Ian Lipkin.

Muy recomendable. Que paséis un buen Halloween

Esta entrada participa en el VI Carnaval de la Biología hospedado en Diario de un Copépodo.

Links relacionados:

"Miedo real", especial del programa radiofónico "Feedback" dedicado a la película.

No puedo creer que esto lo haya pintado una bacteria

2011-10-24T18:12:00.000+02:00

A partir del facebook de la SEM he tenido noticia de esta historia que aparece en NatureBlogs. La imagen de arriba ha sido producida gracias a la colaboración establecida entre Simon Park, un microbiólogo de la Universidad de Surrey, y la acuarelista Sarah Roberts. Entre ambos han "enseñado" a la bacteria Serratia marcescens a pintar. No es la primera vez que hablamos de S. marcescens y el arte en este blog, e incluso hay una entrada dedicada a ella en el actual carnaval de la Biología. Pero esta vez la bacteria ha tenido una participación más activa.

La forma en que han conseguido el cuadro de arriba ha sido el siguiente: utilizaron una placa petri cuadrada de 20 x 20 cm y la llenaron con agar. Sarah Roberts eligió una serie de pigmentos - algunos eran tóxicos para la bacteria, otros en cambio eran tolerados o incluso asimilados por ella. Los pigmentos fueron dispuestos en círculos, después inocularon a la bacteria e incubaron la placa durante toda la noche. Al día siguiente se encontraron con el resultado de arriba. Donde la bacteria S. marcescens ha crecido sin problemas se ve el color rojo brillante de la prodigiosina. Pero la bacteria además se ha desplazado por la superficie del agar y en palabras de Park "ha escogido los pigmentos según sus deseos y caprichos". Sarah Roberts y Simon Park han probado con otro tipo de bacterias y pigmentos como podéis comprobar en la siguiente imagen:

El resultado obtenido hace visibles alguno de los aspectos del movimiento bacteriano: como es el agrupamiento (swarming), la comunicación intercelular e incluso el comportamiento coordinado. Park espera que esto pueda ayudar al público a entender qué son las bacterias y las maravillas que pueden realizar, y que no son sólo terribles patógenos causantes de enfermedades. La artista Sarah Roberts tiene un blog en el que uno puede contemplar alguna de sus otras obras pintadas con bacterias. Aquí os dejo unas cuantas:

Esta entrada participa en el VIII Carnaval de la Química hospedado en Caja de Ciencia y en el VI Carnaval de la Biología hospedado en Diario de un Copépodo.

¿Cómo protegerse frente a un virus como el de "Contagio"?

2011-10-21T17:14:00.000+02:00

Todavía no he visto la película Contagio pero por lo que sé, la ciencia que hay detrás de ella es bastante buena. En el Facebook de la SEM y en el blog "La Microbiología en los Medios" ya hemos puesto unos cuantos enlaces a diversos artículos (aquí el del CDC). El caso es que el virus MEV-1 de la película está inspirado en los virus Hendra y Nipah, ambos pertenecientes al género Henipavirus que está dentro de la familia de los Paramixovirus. Es decir, está relacionado con virus como el de las paperas o el sarampión.

Este tipo de virus presentan una envoltura lipídica y como material genético tienen RNA monocaternario de sentido negativo. El hospedador natural de estos virus son los murciélagos frugívoros, pero puede saltar a otras especies de mamíferos, incluyendo los humanos. Los síntomas iniciales son parecidos a los de la gripe, pero se agravan con el tiempo y pueden llegar a causar la muerte por fallo respiratorio, fallo renal, o por encefalitis. Se ha encontrado que algunas cepas de Nipah virus pueden transmitirse fácilmente por vía aérea. En el caso de brotes zoonóticos, su tasa de mortalidad oscila entre el 60 al 80%. El único tratamiento que se ha mostrado relativamente eficaz es la ribavirina (ver imagen abajo), que interfiere con la replicación del RNA viral aumentando su tasa de mutación. Sin embargo, en ensayos con animales este compuesto no se ha mostrado tan eficaz.

En un reciente artículo del Science Translational Medicine, un grupo investigador describe como ha desarrollado un anticuerpo monoclonal que se ha demostrado efectivo en la neutralización del virus Hendra. Para probar dicho anticuerpo, los investigadores infectaron mediante administración intratraqueal a 14 monos verdes africanos con una dosis letal del virus. Este tipo de mono se utiliza como modelo experimental de la patología causada por estos virus. A 12 de ellos se les inyectó 100 mg del anticuerpo monoclonal a diferentes tiempos Un grupo de cuatro a las 10 horas, otro a las 24 y otro a las 72. La dosis de anticuerpo se repitió a las 48 horas. Los monos no tratados murieron a los 8 días. De los tratados, sólo aquellos que lo fueron a las 72 horas mostraron síntomas neurológicos, pero se recuperaron a los 16 días después de la infección. Lo que han comprobado es que el anticuerpo causaba un descenso de los niveles de virus en sangre, y quizás eso es lo que permite al sistema inmune lidiar con el virus. Está claro que este tipo de anticuerpos puede ser una nueva arma en el arsenal antiviral.

Todas las imágenes provienen de la Wikipedia

Esta entrada participa en el VIII Carnaval de la Química hospedado en Caja de Ciencia y en el VI Carnaval de la Biología hospedado en Diario de un Copépodo.

Rockx, B., Bossart, K., Feldmann, F., Geisbert, J., Hickey, A., Brining, D., Callison, J., Safronetz, D., Marzi, A., Kercher, L., Long, D., Broder, C., Feldmann, H., & Geisbert, T. (2010). A Novel Model of Lethal Hendra Virus Infection in African Green Monkeys and the Effectiveness of Ribavirin Treatment Journal of Virology, 84 (19), 9831-9839 DOI: 10.1128/JVI.01163-10

Bossart, K., Geisbert, T., Feldmann, H., Zhu, Z., Feldmann, F., Geisbert, J., Yan, L., Feng, Y., Brining, D., Scott, D., Wang, Y., Dimitrov, A., Callison, J., Chan, Y., Hickey, A., Dimitrov, D., Broder, C., & Rockx, B. (2011). A Neutralizing Human Monoclonal Antibody Protects African Green Monkeys from Hendra Virus Challenge Science Translational Medicine, 3 (105), 105-105 DOI: 10.1126/scitranslmed.3002901

Yemas de huevo y levaduras

2011-10-14T23:10:00.001+02:00

Yema de huevo. Fuente de la imagen: Wikipedia .

A todo amante de los huevos fritos le gusta que la yema del susodicho sea de un color amarillo subido a naranja. De hecho asociamos la intensidad del color de la yema con la calidad del huevo. Así que es lógico que a cualquier productor de huevos lo que le interesa es que estos tengan unas yemas coloreadas comme il faut. Dicho color proviene principalmente de la luteina, un pigmento carotenoide muy abundante en diversos vegetales. Así que lógicamente, una forma de conseguir la coloración de las yemas es añadir en la dieta de las gallinas ponedoras algo con gran cantidad de pigmentos carotenoides como por ejemplo el maíz (que contiene zeaxantina) o extracto de pétalos de clavelón (Tagetes erecta).

Pigmentos carotenoides. De arriba a abajo: Luteina, Zeaxantina, Toruleno. Fuente de la imagen: Wikipedia .

Aunque también hay otras fuentes para pigmentos carotenoides además de lo extractos vegetales. Sí, son los microorganismos. Por ejemplo, el alga Dunaliella tan abundante en nuestras salinas. Aunque también puede obtenerse de hongos como Mucor circinelloides, o de la levadura Rhodotorula. Los microorganismos suelen ser muy atractivos porque crecen muy rápido, producen una gran cantidad de pigmento en relación al peso total, y se les puede crecer en un biorreactor en lugar de tener que plantarlos en el campo y esperar a cosecharlo. El mayor inconveniente es que los procedimientos de extracción de producto suelen ser algo más complicados que los utilizados con los vegetales, y además hay que tener cuidado de no utilizar cepas patógenas.

Parte superior: Colonias y células de Rhodotorula. Parte inferior. Producción de pigmentos en un cultivo de Rhodotorurla, a la izquierda curva de crecimiento, a la derecha producción de pigmento. Nótese que es un metabolito primario de tipo II. Fuente de las imágenes: colonias: Doctorfungus. Células: NCYC. Gráficas Schwartz and Margalith, 1965 .

Las levaduras del género Rhodotorula son muy atractivas como productoras de carotenos, aunque lo que producen sobre todo es el pigmento toruleno. Son ubicuas, crecen fácilmente y no son patógenas en condiciones normales. En el pasado congreso TIMM5 el profesor Xavier Cabañes del Departamento de Sanidad y Anatomía Animal de la UAB, nos contó un caso realmente curioso. En el año 1965 se publicó un trabajo que describía como crecer la levadura Rhodotorula mucilaginosa en grandes cantidades. Posteriormente se secaban las células y se añadía en el pienso en proporción de un 1 a un 2%. Con eso se conseguía obtener huevos con yemas bien coloreadas.

Dermatitis en pollos. Fuente de la imagen: Cortesia del profesor X. Cabañes, modificado a partir de Beemer et al. 1969 .

Pero en el año 1969 apareció un artículo que describía un gran brote de dermatitis producido por R. mucilaginosa en los pollos de una explotación avícola. Aunque no se discutía en el artículo, todo parecía indicar que las grandes cantidades de levadura añadidas al pienso eran las responsables de dicho brote. El caso es que ahora se utilizan cepas seleccionadas de la especie R. glutinis que producen fundamentalmente carotenos en lugar de toruleno. Y es que toda precaución es poca.

Esta entrada participa en el VIII Carnaval de la Química hospedado en Caja de Ciencia y en el VI Carnaval de la Biología hospedado en Diario de un Copépodo.

Schwarz Y, & Margalith P (1965). Production of egg yolk coloring material by a fermentation process. Applied microbiology, 13 (6), 876-81 PMID: 5893694

Beemer, A., Schneerson-Porat, S., & Kuttin, E. (1970). Rhodotorula mucilaginosa Dermatitis on Feathered Parts of Chickens: An Epizootic on a Poultry Farm Avian Diseases, 14 (2) DOI: 10.2307/1588467

Prejuicios, anticonceptivos inyectables y HIV

2011-10-07T14:04:00.000+02:00

El pasado 4 de octubre la revista The Lancet Infectious Diseases publicó un artículo titulado "Uso de anticonceptivos hormonales y riesgo de transmisión del HIV: un estudio prospectivo". Los autores encontraron que el riesgo de transmisión y de infección prácticamente se duplicaba si se utilizaban anticonceptivos hormonales, sobre todo inyectables. La posible razón es que dichos anticonceptivos alteraban el epitelio vaginal y eso facilitaba la infección vírica.

Fotografía microscópica del epitelio vaginal humano durante la primera mitad del ciclo menstrual (arriba), cuando los niveles de estrógeno son altos y el epitelio es grueso. Durante la segunda mitad del ciclos (abajo) la progesterona es la hormona dominante y el epitelio vaginal es más delgado. Fuente Nature

Distintos medios de comunicación españoles se hicieron eco de la noticia aunque cada uno hizo su lectura particular de los resultados obtenidos. Al leer los distintos artículos me acordé de un viejo dicho que dice que no importa que el astrónomo sea de izquierdas o de derechas, la estrella sigue ahí brillando. Ciencia y prejuicios son incompatibles, pero los científicos somos seres humanos. Y está claro que cada uno tiene su propia ética.

El artículo del Lancet es un ejemplo de como esos prejuicios pueden causar un daño irreparable. Porque si hace diez años se hubieran hecho bien las cosas ese artículo nunca debería haberse escrito. En la sección de noticias de la revista Nature cuentan la historia. Resulta que hace 15 años ya se publicó un artículo en la revista Nature Medicine que demostraba que el uso de progesterona como anticonceptivo en hembras de macaco Rhesus multiplicaba por 7 el riesgo de infección por SIV (el homólogo del HIV en simios). Según declaraciones del doctor Preston Marx, primer firmante del trabajo de 1996, - No es que nosotros publicáramos nuestro trabajo en una revista desconocida. No hay ninguna excusa para la gente que trabaja en anticonceptivos para que no conociera esto y para que no hubieran hecho algo a finales de los 90. Deberíamos haber sabido que ocurría en humanos hace 10 años. En opinión de Preston Marx, los expertos en salud pública eran hostiles a dichos resultados porque no querían saber nada de que un método anticonceptivo barato, accesible y popular en los países en desarrollo podía tener efectos adversos en la salud. En su lugar prefirieron matar al mensajero e incluso llegaron en un congreso a acusar al grupo investigador de manipular los resultados. También se ignoraron los resultados de un estudio prospectivo realizado en el 2008 con 1.500 prostitutas (sex-workers) en Kenya.

Efectos potenciales de las hormonas esteroides en la mucosa vaginal. (A) El tratamiento sistémico o tópico con estrógeno provoca un engrosamiento del epitelio vaginal en macacos ovarioectomizados. El engrosamiento del epitelio puede interferir con el acceso del HIV a sus células objetivo (Células de Langerhans, células T, y macrófagos subepiteliales). El estrógeno disminuye la frecuencia de células de Langerhans (LC) en el epitelio y baja el pH cervicovaginal, lo que hace que el ambiente sera hostil para el virus. (B) En los macacos hembras tratados con progesterona el epitelio es mucho más delgado, lo que facilita el acceso del virus a las células diana. El efecto de la progesterona en el epitelio femenino humano parece ser menor que en macacos, pero también produce su disminución. Además, también causa cambios en la microbiota vaginal, sobretodo la disminución de las poblaciones de Lactobacillus, lo que facilita la colonización por otros patógenos como Candida, gonococos o clamidias. Fuente: Hetz et al.

Como era de esperar, los expertos en salud pública y los epidemiólogos ven las cosas de distinta manera. En opinión de Mary Lyn Gaffield la epidemióloga de la OMS responsable de planificación familiar, los estudios de los años 90 tienen "limitaciones metodológicas". Para ella el perfil de riesgo de las prostitutas es diferente del de la población general y podría haber factores que provocaran confusión en las conclusiones, como es el uso de condones o la poca fiabilidad de las respuestas por parte de las prostitutas. Pero algunos han cambiado de opinión. El inmunologo Zdenek Hel de la Universidad de Alabama, era el primer autor de una revisión del 2010 sobre si los anticonceptivos aumentaban la vulnerabilidad de las mujeres a la infección por HIV. En dicho trabajo se decía que la cuestión era "muy controvertida" y que los datos eran "inconcluyentes" y que por lo tanto se necesitaban más trabajos. Ahora, Hel opina del nuevo estudio que puede reflejar un fenómeno biológico real e importante y debe de tomarse en cuenta seriamente. Este podría ser el estudio epidemiológico concluyente que todo el mundo esperaba

La conclusión de los autores del trabajo publicado en The Lancet es que se confirman los resultados anteriores y que se debería de avisar a todas las personas que utilizaban dichos métodos anticonceptivos de los riesgos asociados y de que utilicen condones como una protección dual para disminuir el riesgo de infección por HIV. Por eso opino que si ese consejo se hubiera dado a finales de los 90, este artículo no se habría publicado.

Realizado a partir de la noticia aparecida en Nature News.

Esta entrada participa en el VI Carnaval de la Biología organizado por Diario de un copépodo

Marx, P., Spira, A., Gettie, A., Dailey, P., Veazey, R., Lackner, A., Mahoney, C., Miller, C., Claypool, L., Ho, D., & Alexander, N. (1996). Progesterone implants enhance SIV vaginal transmission and early virus load Nature Medicine, 2 (10), 1084-1089 DOI: 10.1038/nm1096-1084
Hladik, F., & McElrath, M. (2008). Setting the stage: host invasion by HIV Nature Reviews Immunology, 8 (6), 447-457 DOI: 10.1038/nri2302
Hel, Z., Stringer, E., & Mestecky, J. (2009). Sex Steroid Hormones, Hormonal Contraception, and the Immunobiology of Human Immunodeficiency Virus-1 Infection Endocrine Reviews, 31 (1), 79-97 DOI: 10.1210/er.2009-0018
Heffron R, Donnell D, Rees H, Celum C, Mugo N, Were E, de Bruyn G, Nakku-Joloba E, Ngure K, Kiarie J, Coombs RW, Baeten JM, & for the Partners in Prevention HSV/HIV Transmission Study Team (2011). Use of hormonal contraceptives and risk of HIV-1 transmission: a prospective cohort study. The Lancet infectious diseases PMID: 21975269

TIMM-5

2011-10-02T17:49:00.002+02:00

Hoy a dado comienzo el 5º congreso Trends in Medical Mycology en el Palacio de Congresos de la ciudad de Valencia. Como me toca presentar un póster he estado un poco liado estos días pasados. En este primer día he asistido a las charlas sobre la epidemiología de los hongos y las levaduras que causan micosis invasivas, aunque lo más interesante ha sido el workshop dedicado a las levaduras patógenas emergentes. Se ha hablado de cuatro géneros: Trichosporon, Geotrichum, Rhodotorula y Saccharomyces cereviseae

Y es que nuestra vieja amiga en determinadas situaciones puede convertirse en un patógeno oportunista muy fastidioso. La doctora Amparo Querol ha presentado un trabajo en el que ha comparado cepas industriales de S. cereviseae con cepas clínicas patógenas. Y su grupo ha encontrado cosas bastante curiosas, Por hacer un resumen: las patógenas pueden crecer a 42º, producen un montón de enzimas sobre todo fosfolipasas, y tiene activados los genes que la protegen del strees oxidativo, algo muy importante si te diseminas a través del sistema sanguíneo.