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martes, 2 de febrero de 2010

¿Hacen endosporas las micobacterias? Pues va a ser que no

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El pasado 20 de julio publiqué en el blog la entrada "¿Hacen endosporas las micobacterias?" en la cual describía unas observaciones realmente interesantes y curiosas sobre la posibilidad de que dicho grupo bacteriano desarrollase tan peculiares estructuras. Al final del mismo decía que si finalmente se concluye que el género Mycobacterium es capaz de formar endosporas entonces si que estaremos frente a un cambio paradigmático. Será fascinante observar el desarrollo de esta historia, ya sea para confirmar o rebatir esta primera observación.


Bueno, pues parece que ya tenemos aquí una respuesta a la pregunta y parece ser que la observación inicial no se confirma.


Uno de los grupos de investigación más prestigiosos en el estudio de la biología de Bacillus subtilis y en el proceso de esporulación es el liderado por el Dr. Richard Losick. Supongo que cuando leyó el artículo de Gosh et al. debió de hacer sonar la corneta para poner a su gente a trabajar y confirmar o rebatir las anteriores observaciones. Y vaya que si lo ha hecho. Ha realizado una colaboración con cuatro grupos para que cada uno de manera independiente, repitiesen los experimentos descritos anteriormente. Y los resultados los han publicado en la revista PNAS, la misma que publicó el artículo de Gosh y colaboradores.




Reproducción de la fotografía del artículo de Gosh et al. en la que se veían las supuesats endosporas de Mycobacterium comparándola con la microfotografía de una endospora de Bacillus subtilis. (Fuente)



En primer lugar se pusieron a buscar genes ortólogos para esporulación en especies del género Mycobacterium y Streptomyces. Una de las cosas que les llamó la atención es el extraordinario parecido entre las supuestas endosporas de Mycobacterium con las endosporas de Bacillus. Así que con buen criterio pensaron que unas estructuras tan parecidas bien podrían ser codificadas por genes muy semejantes. Streptomyces fue incluido porque es un género productor de exosporas y, como Mycobacterium, también pertenece al grupo de Bacterias Gram Positivas de alto contenido en G+C. En cambio Bacillus subtilis pertenece al grupo de las de bajo contenido en G+C. En el anterior trabajo se describió que había cuatro genes de esporulación presentes en Mycobacterium. Pero cuatro es un número muy bajo si consideramos que hay doscientos genes involucrados en el complejo proceso de espòrulación. Además, esos cuatro genes no son exclusivos de las Micobacterias, sino que también están presentes en otros grupos que no esporulan. La mayor parte de los genes esenciales para la esporulación están ausentes en los genomas de Mycobacterium y de Streptomyces.



Pero claro, uno siempre puede argumentar que a pesar del extraordinario parecido entre las endosporas de una y otra bacteria, los genes que llevan a cabo el proceso podrían ser muy distintos entre si. Estaríamos hablando de una convergencia evolutiva, pero de un nivel no descrito anteriormente. En una convergencia evolutiva, dos seres vivos llegan a desarrollar estructuras similares análogas pero que tienen distinto origen evolutivo. El ejemplo de libro de texto es el del ala de un ave y el ala de un murciélago. Ambos son extremidades voladoras, pero la primera se desarrolla a partir de toda la extremidad mientras que la segunda a partir de la "mano" del murciélago. Aquí tendríamos dos bacterias que habrían desarrollado la misma estructura de resistencia pero a partir de genes completamente diferentes.



Comparación entre un cultivo de 84 días de Mycobacterium y un cultivo de Bacillus subtilis en el que pueden verse perfectamente las esporas como puntos brillantes debido a su refringencia. (Fuente)



Así que lo siguiente que hicieron fue tratar de reproducir las observaciones de Gosh y sus colaboradores. Tomaron las mismas cepas que se habían utilizado antes y unas nuevas, las inocularon y crecieron en las mismas condiciones y esperaron. Después de 12 semanas fueron incapaces de observar ni una sola espora. No sólo eso. Diseñaron experimentos de "doble ciego". Cultivos de Mycobacterium eran contaminados a proposito con esporas de Bacillus y luego estos se pasaban a otra persona para que los observara al microscopio, pero esta persona desconocía que los cultivos habían sido contaminados. De esa forma se aseguraban si el observador era capaz de ver esporas cuando éstas estaban presentes.



A partir de un cultivo de M. marinum de más de 15 días de edad se tomaron dos inóculos conteniendo 1000 unidades formadoras de colonias cada uno. El de la izquierda fue tratado a 65ºC durante 15 minutos previamente a su inoculación en la placa de Petri. (Fuente)


Finalmente, tampoco han conseguido reproducir la termorresistencia observada por el grupo de Gosh. Esa propiedad era una de las más llamativas observaciones. Desde tiempos de Pasteur se sabía que la cocción de la leche a 65º era una de las formas seguras de eliminar al patógeno de la tuberculosis bovina y evitar su transmisión a los humanos. También han visto que dicha termoresistencia no aparece en microorganismos obtenidos de infecciones latentes en un modelo animal. Una de las hipótesis lanzadas era que las endosporas termorresistentes podrían explicar el fenómeno de la latencia, por el cual el patógeno permanecía latente en los tejidos del hospedador y al cabo del tiempo resurgía. Pues bien, la explicación de la latencia tendrá que esperar, pero lo que es seguro es que no es debida a una termorresistencia que no existe.


Como dicen al final del artículo, o esto es un caso de convergencia evolutiva como nunca antes se había visto, o el grupo de Gosh había trabajado con cultivos contaminados con alguna especie de Bacillus.


Y es que hasta el mejor escribano tiene un borrón.



ResearchBlogging.org
Traag BA, Driks A, Stragier P, Bitter W, Broussard G, Hatfull G, Chu F, Adams KN, Ramakrishnan L, & Losick R (2010). Do mycobacteria produce endospores? Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 107 (2), 878-81 PMID: 20080769
Ghosh J, Larsson P, Singh B, Pettersson BM, Islam NM, Sarkar SN, Dasgupta S, & Kirsebom LA (2009). Sporulation in mycobacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106 (26), 10781-6 PMID: 19541637

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