Secreto bajo el hielo

Fotograma de la película del año 1951 "El enigma de otro mundo"

Hay un viejo relato de ciencia-ficción titulado "Who goes there?" que fue llevado al cine en dos ocasiones. Trataba de una expedición científica en el Polo Norte que encontraba bajo los hielos una nave extraterrestre y dentro de ella una forma de vida alienígena. Bueno, pues en la Antartida una expedición científica de verdad, ha encontrado un ecosistema completo que ha estado atrapado bajo los hielos cerca de 2 millones de años. Los microorganismos que están presentes en dicho ecosistema son de origen terrestre, pero en cierto sentido tienen algo que ver con la posibilidad de que haya vida en otros planetas.

Cataratas de la Sangre.En la esquina inferior izquierda puede verse una tienda de campaña

En la Antartida hay un lugar llamado Cataratas de la Sangre (Blood Falls) que fluye al final del Glaciar Taylor, situado en la zona de los Valles Secos. Su origen es un lago subglacial que se encuentra debajo de una capa de 400 metros de hielo y el color tan llamativo es debido a que dicha agua es muy rica en hierro en forma de ion ferroso que se oxida rápidamente al contacto con el aire formándose férrico, insoluble en el agua y de color rojo. En su origen, el lago subglacial era parte de un sistema de fiordos que fueron atrapados cuando se formo el Glaciar Taylor hace unos 2 millones de años.

El geomicrobiólogo Jill Mikucki ha recogido una serie de muestras por un período de 6 años y tras analizarlas encontró que había 17 tipos de microorganismos. Los resultados se han publicado en un artículo de la revista Science. Por el análisis genético dichos microorganismos están emparentados con las Bacterias Reductoras del Sulfato (o SRB). Estos microorganismos consiguen oxidar la escasa materia orgánica presente en el agua y al hacerlo reducen el ion sulfato. Pero lo curioso es que no usan dicho sulfato de la misma forma que sus primas las SRB, porque no se produce sulfhídrico. Otra curiosidad es que dichos microorganismos son capaces de reducir el insoluble ion férrico (Fe 3+), a ion ferroso (Fe 2+) que es soluble en agua.

Árbol filogenético de las distintas secuencias de DNA de los microorganismos presentes en las Cataratas de la Sangre. Casi todas ellas están emparentadas con el género Desulfocapsa. Pero también se ha encontrado una de ellas (grupo 2) que muestra una mayor relación de parentesco con Thermodesulfovibrio (Tomado de Mickucki et al.)

Al parecer estos microorganismos forman un consorcio que les permite usar el sulfato como un catalizador para "respirar" con el ion férrico. De esa forma la reducción del hierro causa la oxidación del azufre y vuelve a formarse sulfato, así pueden metabolizar las limitadas cantidades de materia orgánica que pueda haber en dicho lago subglacial.

Esquema explicando como la microbiota subglacial puede utilizar compuestos orgánicos oxidándolos gracias a usar el sulfato como aceptor de electrones. Posteriormente el azufre reducido es de nuevo oxidado gracias a la reducción del ion férrico a ferroso. El ferroso es soluble y cuando entra en contacto con el oxígeno vuelve a oxidarse a férrico, que es insoluble y forma un precipitado de color rojizo (Modificado a partir de Mickucki et al. )

El agua de dicho lago subglacial no contiene ni una molécula de oxígeno, tiene un pH de 6'2, y se encuentra a -5º C, pero no se congela debido a que tiene una concentración de sales 4 veces superior a la del agua de mar. La cantidad de microorganismos es de 10.000 por mililitro. Se ha calculado que los tiempos de generación de dichos microorganismos es de 300 días, por lo que tan sólo han pasado alrededor de 1 millón de generaciones desde que el lago subglacial quedo encerrado por el hielo. El hábitat de dichos microorganismos es un lugar con agua salobre, sin oxígeno y con abundancia de hierro y azufre. El hallazgo permite entender como fue posible que la vida sobreviviese a los episodios conocidos como "Tierra Bola de Nieve" - períodos en los que el planeta fue totalmente cubierto por los hielos - e incluso permite especular sobre la posibilidad de que pueda haber vida en ambientes tan inhóspitos y fríos como Marte o la luna joviana de Europa, el sueño de cualquier exobiólogo.

Resumen en la revista Nature

Audio en "El podcast del Microbio"

Este comentario ha sido elegido para ser publicado en el blog Small Things Considered con el título "The Secret under the Ice"

El cinturón de la meningitis

Neisseria meningitidis

Según publica la revista Science, Nigeria y Niger están sufriendo la peor epidemia de meningitis menigocócica en años. Hay 25.000 personas afectadas y ha causado 1.500 muertes. Según la OMS lo peor está aún por llegar e incluso hay temores de que se repita la gran epidemia de 1996-97 que causó 250.000 casos y 25.000 muertes en diversos países africanos.

Número de casos de meningitis por semana desde que comenzó la epidemia en Niger y en Nigeria.Se compara con los anteriores brotes de años pasados. (fuente bibliográfica: Science)

Tanto la OMS como otras organizaciones médicas han mandado equipos para ayudar a las autoridades sanitarias con la epidemia. Los primeros casos se detectaron a mediados de enero, hace 14 semanas. Las primeras medidas ha sido enviar antibióticos y millones de dosis de la conocida como "vacuna de emergencia". Desgraciadamente dicha "vacuna de emergencia" fue desarrollada en los años 60 y no es muy efectiva contra las actuales cepas del meningococo. Y para colmo el stock de dosis es bastante limitado por lo que se debe de decidir quién recibirá primero y cuánto recibirá. Muchos temen que el esfuerzo sea demasiado poco y que llega demasiado tarde.

La bacteria Neisseria meningitidis o meningococo, causa una infección de las membranas que recubren el cerebro y la médula espinal. Si la meningitis no es tratada puede causar hasta el 50% de mortalidad. Incluso con tratamiento llega a causar un 10% de muertes y dejar secuelas como la sordera en un 25% de los enfermos. Es una de las plagas que asola el conocido como el cinturón africano de la meningitis que cubre desde Etiopía hasta el Senegal. Todos los años se producen brotes de meningitis con la llegada del Harmattan, el viento cálido y seco que indica el comienzo de la estación seca a comienzos del año. Dicha estación acaba en mayo con la llegada de las lluvias. Nadie sabe la razón de dicha asociación entre estación seca y brote de meningitis, ni tampoco se puede predecir dónde y cómo de fuerte será dicho brote. De hecho, Nigeria y Niger parecían haberse salvado de los brotes en años anteriores.

La vacuna de la meningitis se basa en el procesamiento de un polisacárido presente en la membrana externa de la bacteria. Es efectiva contra el serotipo A, la principal cepa epidémica, y su inmunidad tan sólo dura 3 años por lo que la OMS recomienda que sólo sea usada para controlar las epidemias, no para prevenirlas. Las vacunas son suministradas al país afectado sólo si se confirma que es la cepa A mediante ensayos de laboratorio y para ser inyectada en habitantes de zonas que todavía no se haya declarado el brote pero estén amenazadas por zonas cercanas en las que si se ha descrito la enfermedad. Es decir, deben usarse como un cortafuegos. En la epidemia actual la cepa mayoritaria es la A, pero también se ha detectado una cepa distinta, la W135. Se estima que tras una campaña masiva de vacunación que dure unas 3 ó 4 semanas pueden prevenirse un 70% de los casos. El problema es que esta vez la enfermedad llegó demasiado pronto y se ha extendido demasiado rápido con lo que la cantidad de vacunas no está siendo suficiente por lo que surge el dilema de dónde suministrar las vacunas, en otras palabras, dónde poner el cortafuegos.

Pero claro, eso es una decisión difícil para una autoridad sanitaria. ¿Cómo le explicas a la gente que ellos no van a tener vacunas y los del pueblo de al lado sí? En Nigeria se ha optado por la solución de distribuir las vacunas de forma igualitaria entre todas las zonas, estén afectadas o no. Está claro que es la mejor solución desde el punto de vista de los políticos, pero no parece que lo sea desde el punto de vista sanitario. El stock de emergencia está por debajo de los 10 millones y los fabricantes como mucho pueden disponer de otros 6. La OMS está considerando incluso fraccionar las dosis para poder vacunar a más gente.

¿Hay otra solución? En el año 2005 se aceptó el uso en humanos de la llamada vacuna conjugada. Su nombre describe el proceso de obtención. Se trata de conjugar polisacáridos capsulares de distintos serotipos de meningitis con una proteína inmunogénica proveniente de otra bacteria y de probada eficacia en la estimulación del sistema inmune. La OMS diseñó un ambicioso proyecto para utilizarla en África. Para este año se preveía vacunar a 5 millones de personas en Burkina Faso. Se esperaba que con una campaña de 6 años y un gasto total de 370 millones de dólares se podría vacunar a todo el cinturón de la meningitis. Pero debido a la actual crisis económica sólo se ha conseguido disponer de unos 30 millones de dólares para las necesidades de la campaña del 2009-10 y de 55 millones para hacer un stock de dosis de emergencia.

Una completa desgracia que por apretarnos el cinturón no se pueda eliminar otro cinturón más mortal.

Virus Power

En el blog "Esos pequeños bichitos" aparece un comentario de recomendable lectura sobre la discusión de si los virus son seres vivos o no. Dejando aparte la polémica filosófico-científica, si se cumplen las expectativas del artículo publicado en la revista Science, quizás en el futuro el conejito de Duracell se quede en el paro y sea sustituido por el virus bacteriófago M13.

Fotografía de microscopía electrónica del fago M13. Debajo se muestra un esquema de la estructura de dicho virus mostrando las distintas proteínas que forman su cápside y su DNA (origen de las imágenes)

Una de las limitaciones para el uso de vehículos eléctricos, ordenadores portátiles y otras aplicaciones similares, es el desarrollo de materiales que permitan almacenar, cargar y descargar de manera eficiente la energía que acumulan. Es decir, se necesitan hacer pilas mejores, más pequeñas y más baratas. Una pila eléctrica consiste fundamentalmente en un ánodo, un cátodo, algo que los separe y un electrolito conductor que fluya entre ellos. Cuando los electrones viajan hacia el ánodo a traves del material conductor la pila transforma la energía química producida por dicho flujo en energía eléctrica. Un grupo del Instituto Tecnológico de Masachusset (MIT para los amigos) ha diseñado mediante ingeniería genética unos variantes del fago M13 para crear tanto el ánodo o el cátodo de una batería.

Hace tres años, dicho grupo consiguió manipular el virus M13 para que se autoensamblara formando un ánodo. Se manipuló geneticamente los genes que codificaban para la cápside para que estos se unieran a moléculas de óxido de cobalto y oro. Ahora han diseñado otro tipo de manipulación para que dichas proteínas formen un cátodo.

En el esquema A se representa al fago M13 modificado en dos de sus genes y la localización de los péptidos que han sido alterados. En el esquema B tenemos un virus M13 completamente recubierto de Fosfato Férrico (nanowire) y un nanotubo (SWNT). La unión es debida al reconocimiento del nanotubo por parte del M13 modificado (la figura de abajo muestra con más detalle dicha unión). Si se disponen suficientes nanotubos y fagos se puede fabricar un cátodo de una pila. La foto de la izquierda muestra una de dichas pilas suministrando suficiente energía para que funcione una luz LED. Fuente bibliográfica: Science

El grupo de investigadores ha conseguido unir materiales electroquímicamente activos a nanotubos de carbono mediante un proceso de reconocimiento biológico molecular. Para ello han manipulado dos genes del fago M13 que codifican para proteínas de su cápside. Una de ellas reconoce los extremos de dichos nanotubos. Otra lo que hace es servir como agente de nucleación para la precipitación de Fosfato Férrico (FePO4). Este material es muy conductivo y sus prestaciones y rendimiento son similares al de las pilas de Litio recargables. Puede ser recargado unas 100 veces antes de perder sus propiedades. Pero además tiene unas cuantas ventajas añadidas. Por un lado es muy fácil el que de adopte la forma del contenedor donde se va a disponer la pila. Por otro, si exceptuamos la fabricación del nanotubo de carbono, es un proceso más barato y que consume menos energía que el de la fabricación de las pilas de lítio. Pero la más importante es que el material que se utiliza es mucho menos tóxico y dañino para el medio ambiente que el usado para las baterías de Litio.

Esquema de un Virus M13 modificado genéticamente para unir partículas metálicas (bolitas amarillas) lo que le convierte en un nanocable (nanowire), uniéndose a un nanotubo de carbono.

¿Cuál es la desventaja? Ya la he apuntado antes. El problema es que el proceso de fabricación de los nanotubos requeridos aun no es tan eficiente y barato. A pesar de que esta pila en su estado actual es casi equivalente a las de litio y su precio de producción es sólo algo más caro, no podría desplazarlas si lo consideramos desde el punto de vista económico. Significaría poner en marcha una nueva industria para competir con otra ya establecida y que ya ofrece el mismo servicio por el mismo precio. Economicamente eso no funciona y en la industria lo que manda es el dinero. Ese aspecto no ha desanimado a los investigadores sino todo lo contrario. Lo que están buscando ahora es un material que sea mucho más conductivo que el Fosfato Férrico, con lo que la pila sería mucho mejor en potencia y rendimiento. Eso si que podría ser una auténtica alternativa al litio. Esperemos que tengan éxito.

Audio en "El podcast del microbio"

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Panspermia

Cada cierto tiempo suele aparecer en los medios de comunicación una noticia sobre la posibilidad de que la vida en este planeta hubiera aparecido gracias a la colonización por parte de microorganismos provenientes del espacio exterior. Es lo que suele conocerse como teoría de la panspermia. En cuanto sale dicha noticia se suele formar un revuelo en las clases de microbiología por las numerosas preguntas de los alumnos.

La más reciente es la de que un grupo indio del ISRO (Indian Space Research Organisation) ha conseguido aislar una serie de microorganismos de las capas superiores de la estratosfera, a unos 40.000 metros sobre el nivel del mar. Para ello dispusieron en un globo estratosférico con una serie de cilindros que se abren y cierran herméticamente a distintas alturas. Posteriormente el contenido es analizado. En las pruebas microbiológicas se aislaron doce especies bacterianas y seis hongos. No es la primera vez que se aíslan microorganismos en dichas zonas de la atmósfera, lo llamativo es la reclamación del grupo investigador de que dichas bacterias puedan tener un origen extraterrestre, aunque reconocen que sus resultados no son conclusivos.

Globo estratosférico del ISRO dispuesto para ser lanzado

Tras analizar el 16S rRNA encontraron que nueve de los aislados tenían un 98% de similitud con especies terrestres ya descritas. Pero había tres especies de bacterias nuevas a las que han bautizado como Janibacter hoylei en honor a Fred Hoyle, el astrónomo defensor de la panespermia, Bacillus isronensis por la contribución del ISRO, y Bacillus aryabhata, en honor al astrónomo indio Aryabhata que vivió en el siglo V. Una de las características más llamativas de dichas especies bacterianas es que son muy resistentes a la radiación UV. Eso es lógico si pensamos que fueron aisladas por encima de la capa de ozono, aunque no es una propiedad rara. Deinococcus radiodurans presenta una resistencia mucho mayor a dicha radiación. Adicionalmente, las especies de Bacillus presentan endosporas y esas dos no son una excepción. En cuanto a Janibacter, es un género de actinobacteria que suele aislarse de sitios con una alta contaminación en residuos industriales.

Los esteroisómeros L y D de los aminoácidos son geométricamente distintos, de manera similar a la mano izquierda y la derecha, aunque la composición sea la misma.

Otro resultado pro-panspermia es la presencia de moléculas orgánicas en el polvo interestelar. Pero una cosa es que se formen moléculas orgánicas en el espacio y otra muy distinta es que se forme vida. Sin embargo algunas veces aparecen resultados muy llamativos como el expuesto en un artículo publicado en la revista PNAS sobre la preferencia de los estereoisómeros levógiros en los aminoácidos que se encuentran en los meteoritos. Muchas moléculas orgánicas vienen en versión "derecha" o "izquierda". Tienen idéntica composición química pero su geometría es distinta, por eso se les conoce como isómeros D y L respectivamente. Es lo que le sucede a nuestras manos: tienen cinco dedos, uñas y palmas, pero son imágenes especulares. Cuando uno sintetiza artificialmente un aminoácido como la leucina en el laboratorio se encuentra con que el 50% de los mismos está en forma L y el otro en forma D. Lo curioso es que la vida en este planeta prefiere a los L-aminoácidos para sus proteínas y no a los D. Con los azúcares parece funcionar al contrario. Se suelen preferir las formas D a las L. El porqué de dicha elección es un misterio, aunque todo parece indicar que fue al azar.

O puede que no. Daniel Glavin y Jason Dworkin, astrobiólogos del NASA's Goddard Space Flight analizaron muestras de seis meteoritos que se suponen que muestran una composición bastante similar a la del Sistema Solar en sus primeros momentos. En tres de ellos encontraron que la proporción de estereoisómeros L y D era similar. Pero en otros tres encontraron que había más formas L que D. En concreto, la proporción contenida en el meteorito Murchinson era de 68'5% y 31'5% para las formas L y D de la isovalina, un aminoácido no presente en las proteínas.

Fragmento del meteorito Murchison

¿Qué indica dicho resultado? Según dichos autores que en nuestro sistema solar parece haber una preferencia por las formas L de los aminoácidos, aunque seguimos sin saber porqué. Glavin y Dworkin proponen que esa preferencia es debido al efecto de la luz polarizada sobre las reacciones que suceden en los asteroides. Dicha luz polarizada establecería un desequilibrio en el reparto y posteriores reacciones aumentarían dicho desequilibrio. Según los defensores de la panspermia, la caída de un meteorito con dicho desequilibrio en estereoisómeros podría haber funcionado como una "semilla" pre-estableciendo la preferencia por las formas L. Pero sin embargo el resultado parece afectar sólo a la isovalina, que recordemos es un aminoácido no proteico. Los veinte aminoácidos proteicos (bueno, los diecinueve porque la glicina no cuenta) no muestran ese desequilibrio en sus estereoisómeros. Así que parece un poco arriesgado afirmar que hay una preferencia por las formas L en base a lo que sucede con un sólo aminoácido.

Pero la teoría de la panspermia tiene otras dificultades. Por un lado necesita explicar como surgió la vida en otro lugar distinto a la Tierra, sea ese lugar otro planeta o el espacio. Si tenemos en cuenta que no sabemos muy bien cómo sucedió aquí, el lugar que mejor conocemos del universo, resulta difícil imaginar como pudo surgir en otro sitio del cual no conocemos casi nada. Luego tiene que explicar como dicha vida pudo viajar, y aguantar, desde donde se originó hasta llegar a nuestro planeta. Y finalmente tiene que explicar como pudo sobrevivir a la entrada a través de la atmósfera.

Historia del seguimiento del impacto del asteroide 2008 TC3. (Fuente bibliográfica: Nature)

Porque si bien es cierto que en los meteoritos pueden encontrarse moléculas orgánicas eso no quiere decir que provengan de un ser vivo. La reciente caída de un asteroide que ha podido ser seguido en tiempo real muestra que un gran pedazo de roca espacial de un tamaño de 5 metros cúbicos, se convierte en una multitud de 280 pequeños meteoritos rocosos en los que se nota que han sido sometidos a una gran temperatura por efecto del rozamiento con la atmósfera. Probablemente la entrada en la atmósfera sea uno de los mejores sistemas de esterilización por calor que conocemos pues se alcanzan temperaturas de 1.700 grados centígrados. Así que la pregunta es: ¿Podría aguantar un ser vivo que se encontrara en el interior de un asteroide la entrada en nuestro planeta?

Cápsula del satelite Foton M3 mostrando su contenido de 400 kg de diversos experimentos científicos.

Es fue una de las cuestiones que intentó resolver el lanzamiento del satélite artificial Fotón-M3. Dicho satélite portaba diverso material para realizar numerosos experimentos pero entre ellos estaba el dispositivo BIOPAN diseñado para exponer los diez experimentos que contenía al rudo entorno del espacio a lo largo de toda la duración de la misión. Adicionalmente se fijó en el escudo térmico del Fotón-M3 los experimentos Stone-6 y Lithopanspermia. Básicamente consistió en exponer trozos de roca de dos centímetros de grosor bañados en un cultivo de la cianobacteria Chroococcidiopsis a las temperaturas y presiones extremas experimentadas en el reingreso a la atmósfera. Una de las rocas era basáltica y la otra sedimentaria y contenía fósiles. De esa forma también se pretendía comprobar si la estructura de los fósiles podía mantenerse.

Dispositivo BIOPAN. Estuvo dispuesto en la zona exterior del satélite. Una vez en el espacio se abrió y expuso el contenido a las condiciones del espacio durante 12 días. Antes de la reentrada se volvió a cerrar para proteger a los experimentos.

La cianobacteria Chroococcidiopsis fue elegida por su resistencia a las condiciones extremas y su habilidad de colonizar medio ambientes considerados hostiles para la vida. Se han aislado especies de dicho género en desiertos, fuentes hidrotermales, lagos hipersalinos, e incluso en la Antartida. Normalmente esta cianobacteria es el colonizador primario de dichos ecosistemas y los transforma de tal forma que permite el crecimiento posterior de otras formas vivas. Si alguna vez sucediera alguna catástrofe planetaria al estilo de los que nos muestran las películas de Hollywood, Chroococcidiopsis sería el candidato de los exobiólogos de la NASA para sobrevivir a dicho desastre.

Tras el regreso se comprobó que los microfósiles presentes en las rocas sedimentarias no habían sufrido alteraciones de importancia, pero no sobrevivió ni una sola de las células de Chroococcidiopsis. Todas habían sido carbonizadas. Evidentemente los defensores de la panespermía ven el vaso medio lleno, porque se comprobó que todos los microorganismos presentes en el dispositivo BIOPAN seguían vivos y eran viables y que unos posibles fósiles extraterrestres podrían ser encontrados en meteoritos. Pero en mi opinión los resultados no demuestran que un ser vivo extraterrestre que esté en un asteroide pueda aguantar un largo viaje espacial y luego la entrada en la atmósfera. Simplemente indica que unos microorganismos terrestres pueden aguantar un par de semanas en el espacio y que luego pueden sobrevivir la reentrada si están protegidos por un buen escudo térmico.

La cápsula del Foton M-3 tras su llegada a la Tierra. A la derecha puede observarse la zona ennegrecida que mayor daño sufrió durante la entrada en la atmósfera. En el polo opuesto puede observarse unas marcas circulares. En dichas marcas estaban dispuestos los experimentos Stone-6 y Lithopanspermia que contenían las células de la cianobacteria Chroococcidiopsis. La marca circular situada en el ecuador y casi pegada al suelo corresponde a la escotilla del dispositivo BIOPAN.

Walt Disney y las enfermedades venéreas

En la década de los 60 del siglo pasado comenzó una revolución bastante pacífica en las sociedades occidentales. Para unos fue al ritmo de "Los Beatles", para otros al de los "Rolling Stones", pero para todos fue conocida como la Revolución Sexual. Básicamente fue un movimiento en el que se cuestionaron los convencionalismos vigentes sobre el comportamiento sexual humano y en el que se buscaron unos nuevos. Quizás el más conocido de esos nuevos estilos de vida era el famoso "amor libre" tan típico del movimiento hippie. La liberación sexual supuso una nueva ética en el que el sexo dejó de considerarse como un tema tabú.

Pero dicho cambio de mentalidad no sólo fue posible gracias a unas nuevas formas de pensamiento. También influyó, y mucho, el desarrollo de los métodos anticonceptivos. Sobre todo la aparición en el mercado de la píldora anticonceptiva en el año 1960. La fama de dicho medicamento fue tal que llegó a aparecer en la portada de la revista Time de abril de 1967.

Sin embargo también empezaron a detectarse otros cambios, esta vez no tan agradables. Dichos cambios afectaban a la epidemiología de las enfermedades venéreas. Porque si bien es cierto que los métodos anticonceptivos favorecieron la liberación sexual, también es cierto que dicha liberación fue en parte posible a que se había perdido el miedo a las enfermedades venéreas. Quince años antes que la comercialización de la píldora los medicamentos más famosos eran los antibióticos. Parecía que cualquier enfermedad podía ser curada gracias a dichas sustancias y entre ellas las enfermedades venéreas. Los antibióticos crearon una sensación de falsa seguridad. En paralelo al consumo de la píldora se comenzó a observar un incremento alarmante de la incidencia de la gonorrea y la sífilis.

La cosa debió de ser bastante preocupante. Tanto que en 1970 la compañía Walt Disney elaboró un interesante corto de dibujos animados para alertar y concienciar a los adultos sobre dicho problema. El corto se llama "VD Attack Plan" por "Venereal Disease". En ella vemos a un bacilo lanzar una arenga a las bacterias de la gonorrea y de la sífilis. Les explica cómo es el contagio entre humanos y los síntomas que causan. Pero lo mejor en mi opinión es cuando les dice que para llevar a cabo su dañina acción contarán con tres aliados poderosísimos: el miedo, la vergüenza y sobre todo la IGNORANCIA.

Aquí puede verse el corto. No he podido encontrar la versión en español, pero incluso en su versión original puede entenderse muy bien su mensaje.

Personalmente, y aplicándolo a otras enfermedades de transmisión sexual como es el caso del SIDA, creo que todavía no ha perdido ni un ápice de interés ni de actualidad.

ENCUESTA

Estimados seguidores del Blog

Hace más de un año comenzó la andadura de esta página como un complemento a la docencia que imparto en la Universidad Miguel Hernández. Durante estos 15 meses han sido publicadas 60 entradas sobre diferentes aspectos de la microbiología y se han recibido más de 53.000 visitas de todo el mundo.

Sin embargo todo es susceptible de mejorar, así que como esto es un instrumento docente lo mejor es preguntar a aquellos a los que va dirigido: los alumnos.

Esta entrada es una breve encuesta sobre este blog y sobre el blog de problemas de microbiología. La encuesta es ANÓNIMA y debe de responderse en la sección de comentarios. No voy a pedir ningún tipo de identificación personal para los que las respondan. Hay un favor que si le pido a la persona que responda. Que me indique si es un estudiante o no, y si es un estudiante que indique si es de la UMH. Basta con que lo escriba al final del mensaje. El motivo es simple, se supone que esto es para los alumnos y me gustaría saber cuantos han contestado. También sería de agradecer que el que contesta indicase si es un alumno de ambientales o de bioquímica. Pero vuelvo a insistir, dar datos es completamente opcional porque la encuesta es anónima.

Aquí están las preguntas.

1).- ¿Lees el blog?

a.-Siempre
b.-A veces
c.-Nunca

2).- Del 0 al 10 ¿Cuál es tu valoración del blog?

3).- ¿Te ha ayudado en tus estudios?

a.-Mucho
b.-Bastante
c.-Algo
d.-Nada

4).- Contesta SI o NO. Sobre el blog dedicado a problemas de microbiología ¿Te parecen adecuados para lo que se enseña en la asignatura?

• Si has contestado NO te agradecería que explicases brevemente el porqué

Para terminar, la pregunta más importante de la encuesta es la última:

5.- ¿Cuál es tu sugerencia para mejorar el blog?


Y ya está. Para responder basta con que pongas el número de la pregunta seguido de tu contestación. Ten en cuenta que tus respuestas son importantes porque pueden ayudar a futuros compañeros tuyos.

Muchas gracias por tu tiempo e interés

Apañarse con lo que uno tiene

Las crisis de recursos no sólo afectan a los seres humanos. En la Naturaleza también suceden eventos similares y cada ser vivo intenta capear el temporal como buenamente puede.

Un reciente artículo de la revista Nature dedicado al estudio del fitoplancton nos describe la estrategia que utilizan estos microorganismos cuando la disponibilidad de fósforo es limitada. El fósforo es un bioelemento esencial para la vida. En la célula se puede encontrar, además de en el ATP, en los ácidos nucleicos y en los fosfolípidos de las membranas. Muchos microorganismos suelen almacenarlo en forma de gránulos de polifosfato. Generalmente, cuando no hay fósforo el crecimiento se detiene y los microorganismos suelen permanecer latentes hasta que por alguna circunstancia vuelve a haber disponibilidad. Sin embargo había determinadas observaciones que indicaban que el fitoplancton era capaz de crecer en situaciones en las que las concentraciones de fósforo eran tan escasas que no deberían ser capaces de hacerlo.

Estructura típica de un fosfolípido de membrana

Conocer la fisiología del fitoplancton es bastante importante. Más de la mitad del oxígeno que respiramos es producido por ese grupo de microorganismos. Además son la base de la red trófica de los mares. Sin el fitoplancton la vida en el planeta sería muy distinta. Los investigadores tomaron muestras del Mar de los Sargazos, un ambiente muy oligotrófico para el fósforo con concentraciones menores de 10 nanomolar y las comparó con otras de Pacífico Sur que mostraban concentraciones superiores a 100 nanomolar. Añadieron fósforo radioactivo en los cultivos y luego observaron cómo era utilizado por las células. Encontraron que el fitoplancton del Mar de los Sargazos sólo utilizaba un 1'3% del fósforo para la síntesis de fosfolípidos. En cambio el fitoplancton del Pacífico Sur usaba hasta un 17%. Las sorpresas no acababan ahí. Los microorganismos del fitoplancton son capaces de crecer sustituyendo en sus membranas los fosfolípidos por lípidos que contienen nitrógeno o azufre. Así, el poco fósforo que consiguen lo usan para sus ácidos nucleicos y su metabolismo. Esta estrategia de sustitución parece que es común tanto para el fitoplancton eucariota como el procariota. Pero no es exclusivo de ellas. Un comportamiento parecido se había encontrado con bacterias fijadoras del nitrógeno presentes en suelo ¿Y que ocurre con los microorganismos heterótrofos marinos? Pues al parecer ellos no siguen dicha estrategia de sustitución. Sus membranas sólo contienen fosfolípidos. Eso significa que cuando compiten por el fósforo tienen una pequeña desventaja con respecto al fitoplancton porque necesitan más.

Estructura de lípidos de membrana sin fósforo. De izquierda a derecha: sulfoquinovosildiacilglicerol, lípido con ornitina, y diacilgliceril N,N,N -trimetilhomoserina presentes en membranas de la proteobacteria Sinorhizobium meliloti

Cambiando un poco el refrán, a falta de fósforo, bueno es el nitrógeno.

Audio en "El podcast del microbio"

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"Yes, We Can"

Parece que el efecto Obama está extendiéndose por todas partes. Como podemos leer en la revista The Scientist, el último grito en Biotecnología es hablar de Biotecnología Negra y se trata de aquella que está dedicada al campo de la producción de biocombustibles.

En realidad el adjetivo le viene dado porque las principales fuentes de energía de la humanidad son de ese color, no por la epidermis del nuevo presidente USA. Pero lo que si es cierto es que las nuevas biotecnologías energéticas están levantando un montón de esperanzas. La revista publica tres artículos sobre los desarrollos actuales de dichas biotecnologías.

El primero de ellos trata sobre los microorganismos que viven en los yacimientos de petróleo. Hay que tener en cuenta que el petróleo es un mineral originado por una compleja actividad fisicoquímica y microbiológica. Los microorganismos que viven en dichos yacimientos tienen a su disposición una gran cantidad de materia orgánica para alimentarse, pero a cambio deben de ser capaces de aguantar grandes presiones, mucho calor y altas concentraciones de sal.

Inicialmente se pensaba que el petróleo era un material estéril. Es difícil imaginar algo vivo embebido en un material originado hace más 200 millones de años y que está aplastado por una capa de 2 ó 3 kilómetros material sedimentario. Pero el caso es que hay microorganismos que están viviendo dentro de esa masa.

Hans Kristian Kotlar, de la compañía noruega StatoilHydro, fue uno de los primeros en intentar aislar dichos microorganismos. Encontró que aguantaban presiones de hasta 300 atmósferas, pero al igual que pasa con las criaturas de los fondos marinos, una vez en la superficie solían inactivarse. Sin embargo se convirtieron en herramientas valiosísimas para la prospección de petróleo. Kotlar diseño sondas de DNA que permitían identificarlos y razonó que si se encontraba este mismo DNA en una muestra geológica indicaría la existencia de un posible yacimiento.

Perfiles genéticos de comunidades microbianas asociadas a yacimientos de petróleo (muestras B y C).

Kotlar se encontró con otra sorpresa. En dichas comunidades microbianas las bacterias eran 5 veces más abundantes que las arqueas. Pero lo más sorprendente es que dichas bacterias son genéticamente muy parecidas a las bacterias actuales que viven en la superficie. Eso parece indicar que los habitats de dichos microorganismos no han cambiado tanto durante todo ese tiempo.

Se está pensando en una nueva utilidad para dichos microorganismos. La mayor parte de los yacimientos están compuestos de petróleo pesado (también llamado petróleo venezolano), compuesto fundamentalmente por hidrocarburos con más de 18 átomos de carbono. Dicho petróleo tiene bastantes desventajas. Es caro de extraer y de procesar. Para colmo la mayor parte del petróleo no puede extraerse del yacimiento donde se encuentra debido a su viscosidad. El preferido es el petróleo ligero (o petróleo de Abu Dabhi que contiene hidrocarburos con menos de 18 átomos de carbono). Pues bien, algunos de los microorganismos que viven en dichos yacimientos son capaces de biodegradar el petróleo pesado en petróleo ligero y metano. Ya se han aislados algunas cepas que son capaces de bioconvertir petróleo pesado en ligero en unos 3 días en condiciones de laboratorio. También se han realizado pequeños ensayos en plantas piloto y parece que la cosa funciona.

Y por último. También se está intentando la purificación de las enzimas presentes en dichos microorganismos pues son capaces de trabajar en condiciones de alta temperatura y salinidad. Podrían ser muy útiles en la conversión de aceites y grasas animales o vegetales en biocombustibles. Sin embargo, los investigadores se han encontrado con algo bastante llamativo. Dichas enzimas parecen necesitar además unas condiciones de alta presión pues de lo contrario parece que no consiguen plegarse correctamente. Aunque se espera poder mejorarlas mediante el uso de técnicas de evolución in vitro.

Esperemos que las expectativas que se tienen con estos microorganismos se cumplan. Probablemente dependeremos de ellos.

Feliz cumpleaños, Darwin

Pues si, hoy es el 200 aniversario del nacimiento de Charles Robert Darwin, probablemente la figura histórica más conocida en el campo de la Biología.

Son muchos los medios y webs que se han ocupado de hacerle un homenaje así que en lugar de hacer uno más, voy a señalar los que me han llamado la atención.

La cena y la historia de Darwin y Wallace en Esos pequeños bichitos

Los pinzones de Darwin en Google:

La lista completa de los trabajos de Darwin (en inglés)

Su biografía en la Wikipedia

El especial del periódico El Mundo

El especial de la revista Nature (en inglés)

El especial de la revista Science (en inglés)

Artículos seleccionados: El sistema de motor hibrido de las mixobacterias.

Lo que sigue es la traducción de un interesante comentario escrito por Merry Joule, coautora junto con Moselio Schaechter del estupendo blog Small Things Considered.

Si hay algo que fascina a los microbiólogos es el comportamiento social mostrado por las myxobacterias desde que fueron aisladas por Roland Thaxter en 1892. Viajando en "manadas de lobos" (*) estas bacterias se deslizan a lo largo de las superficies sólidas como el agar. En masse son capaces de secretar tal cantidad de enzimas extracelulares que lisan y digieren a cualquier otra bacteria, su presa potencial, que se encuentre en su camino. Una de las grandes cuestiones sobre su forma de vida es cómo las células individuales se mueven dentro del enjambre de bacterias. En una reciente revisión, Dale Kaiser ha cubierto la pregunta desde un extremo al otro -tanto desde el punto de vista genético como molecular. Pero no hay que dejar que las páginas llenas de detalles le desanimen a uno. Incluso con una lectura superficial, se disfrutará de la historia que desvela.


En pocas palabras trata de lo siguiente. Myxococcus xanthus se "desliza" usando dos motores, uno en cada polo de la célula. En el polo de cabeza hay un motor basado en el pilus tipo IV que impulsa la célula hacia delante, en el polo trasero el empuje se produce por la expulsión a chorro de un moco a través de pequeños agujeros (ver "Bichos con propulsión a chorro"). Ambos tipos de motores son complejos, cada uno compuesto por unas 20 proteínas que forman una elaborada estructura. Los dos motores funcionan tan bien, que las células van mucho más deprisa que la suma de las velocidades medidas en mutantes con un solo motor.

Esquema del motor pilus tipo IV. Hay siete proteínas del tipo pilinas que no se muestran por motivos de claridad. Las proteínas que forman el pilus son retraidas hacia el interior y así se crea la fuerza de tracción (origen de la imagen).

Las células pueden producir los pili en cualquiera de los polos, pero sólo lo hacen en el polo de cabeza. Cuando los pili extendidos se pegan a un grupo de células de M. xanthus, estos se retraen, tirando de la célula hacia el grupo. Eso quiere decir que las células deben de estar a menos de lo que mide un pilus para hacer su trabajo. Las puntas de los pili no se pegan a cualquier lugar, sino sólo a las fibras de un polisacárido extracelular específico de estas bacterias.

Fotografía de microscopía de barrido de células de M. xanthus mostrando las fibrillas extracelulares (origen de la imagen)

Sobre el empuje. Las primeras observaciones de los caminos mucosos visibles en las placas de agar sugerían que estás bacterias podían impulsarse gracias a la secreción de dicha mucosidad. De hecho, hay razones para pensar que este mecanismo de cohete es plausible. Las fotografías de microscopía electrónica de transmisión del polo trasero de la célula muestran que hay más de un centenar de agujeros en la membrana externa, denominados toberas, desde los cuales pueden expulsarse estrechos y amorfos filamentos de polisacárido. Estos finos filamentos se fusionan para formar la brillante cinta de senda mucosa visible en microscopia de contraste de fase. El otro polo de la célula también tiene su grupo de toberas, pero están inactivas.

Fotografía de microscopía electrónica de una envoltura celular de M. xanthus mostrando el agrupamiento de toberas en uno de los polos (origen de la imagen)

Las myxobacterias pueden dividirse y deslizarse al mismo tiempo. Cuando se forma el septo de división, una de las células hijas hereda el polo con el pilus activo de su madre y ensambla un motor de chorro en su nuevo polo. De la misma forma, la otra célula hija hereda el motor de chorro y ensambla un nuevo motor con pilus. El resultado es que las dos células hijas siguen desplazándose en la misma dirección en la que se movía la madre, sin perder el paso. Hay otro aspecto sorprendente: aproximadamente cada 7 minutos las células revierten su dirección de deslizamiento. El polo de cabeza que antes producía pili comienza a producir chorros de moco y viceversa. En solo un minuto se apagan los viejos motores y se encienden los nuevos.


Si alguna vez tienes que convencer a algún escéptico que no cree que las bacterias sean habilidosas ni complejas, puedes darle a leer una copia de este comentario.





(*) El término "manada de lobos" (wolf pack) tiene un significado algo especial en el idioma inglés. Además del grupo de cánidos cazadores también se refiere a las flotillas de submarinos alemanes que atacaban a los barcos aliados durante la Segunda Guerra Mundial. Los submarinos y las mixobacterias tienen en común el tener una forma bastante similar, y que ambos actúan como depredadores en grupo.

Unir para destruir

La bacteria Gram positiva Streptococcus pneumoniae al microscopio electrónico

Streptococcus pneumoniae es uno de los patógenos más fastidiosos con los que tiene que enfrentarse la humanidad. Su nombre de pila es neumococo y nos dice que es uno de los muchos microorganismos que producen neumonía. Pero su infección también puede causar otras enfermedades, sobre todo en niños y ancianos. Entre ellas están algunas como sinusitis, otitis media, bacteriemia o incluso meningitis.

Actualmente el neumococo es el causante de 1,6 millones de muertes en todo el mundo cada año. Se está intentando desarrollar vacunas, pero la cosa no es nada fácil. El motivo es que el neumococo está rodeado de una cápsula polisacarídica. Esta cápsula es como una armadura que defiende al neumococo de los ataques de las células de nuestro sistema inmune. Normalmente, las vacunas se diseñan contra los componentes de esas cápsulas. Así nuestro sistema inmune reconoce mejor sus puntos débiles y puede destruir a la bacteria. Lo malo es que el fondo de armario del neumococo no tiene nada que envidiar al de nuestra actual vicepresidenta. Se han descrito 91 tipos distintos de cápsulas, por lo que nos podemos hacer una idea de lo difícil que es diseñar una vacuna que sea efectiva contra esas 91 armaduras.

Otra forma de combatir al neumococo es mediante el uso de antibióticos. La aparición de estas sustancias en la segunda mitad del siglo pasado permitió una lucha efectiva contra las infecciones causadas por dicha bacteria. Desgraciadamente, el uso y abuso de los antibióticos ha producido la aparición de un gran número de cepas resistentes a los mismos. Es por ello que se está buscando con ahínco nuevas moléculas con potencial antibacteriano y para las que no sea fácil la aparición de resistencias.

Recientemente el equipo liderado por el profesor Jesús Sanz de la Universidad Miguel Hernández en colaboración con otros grupos europeos ha diseñado un tipo de moléculas que puede abrir un nuevo camino en la lucha contra el pneumococo. Y lo mejor es que precisamente no actúan sobre la armadura del neumococo, sino sobre lo que está debajo de ella.

Como se ha indicado más arriba, el neumococo es una bacteria Gram postiva. Eso quiere decir que la envoltura de la bacteria tiene la estructura siguiente: una membrana plasmática rodea al citoplasma (banda azul). A su vez la membrana es rodeada por una pared celular compuesta de peptidoglicano y ácidos teicoicos. Aunque el modelo biofísico de la pared de las bacterias aún está siendo dilucidado, podemos imaginarnos que una bacteria es como un edificio en el que la pared está hecha como si fuera hormigón armado y en ese caso el peptidoglicano es como una especie de cemento elástico y los ácidos teicoicos son como las varillas de acero que lo atraviesan y le dan su fortaleza. La cápsula de la que hemos hablado antes serían las placas de mármol o de aluminio que ponemos por fuera para embellecer al edificio.

En la parte de arriba se muestra un esquema de la envoltura del pneumococo. En azul oscuro se representa la membrana citoplasmática. Los hexágonos enlazados de azul claro sería el peptidoglicano. Las líneas verticales rojas y marrones segmentadas son los ácidos teicoicos y en verde se muestran la fosfocolina, lugar de unión de las CBP. En la parte de abajo se muestra la estructura del dominio de unión a colina de la amidasa LytA, la CBP mejor conocida (origen de la imagen).

El caso es que los ácidos teicoicos del neumococo están decorados con grupos de fosfocolina. Esos grupos le sirven a la bacteria para que se peguen una serie de Proteínas de Unión para Colina o CBP (Coline Binding Protein) que deben de realizar su función en el exterior de la célula. Siguiendo con la analogía del edificio, imaginemos que se necesita que unos operarios realicen tareas de mantenimiento externo de la fachada y para ello necesitan asegurarse a una serie de ganchos que se disponen en las barras de acero del hormigón armado. La fosfocolina serían esos ganchos. Evidentemente los operarios llevarían un mecanismo de anclaje a esos ganchos o bolsillos de unión a colina. Entre esas proteínas que cumplen su función en el exterior de la célula hay algunas implicadas en la finalización de la división celular, otras en la producción de toxinas y otras involucradas en la adherencia al hospedador.

Molécula de cloruro de colina

La idea desarrollada por el grupo de Jesús Sanz fue la siguiente. Si evitamos que esas proteínas CBP se unan a la fosfocolina de la pared celular no podrán cumplir su función y por lo tanto la bacteria no podrá dividirse, no podrá liberar toxinas y no podrá adherirse al hospedador. Una forma sencilla de comprobar dicha hipótesis es tomar un cultivo de neumococo y añadirle una gran cantidad de colina. Cuando se hace esto, las CBPs se unen a la colina que se ha añadido y no a la fosfocolina de la pared celular. Entonces las células no pueden separarse y forman largas cadenas y además dejan de producir toxinas.

Pero el problema es que la colina no puede ser usada terapéuticamente, al menos en las cantidades requeridas para producir dichos efectos si se lo administraramos a un paciente. Las CBPs tienen más afinidad por las fosfocolinas debido a que se presentan agrupadas en los ácidos teicoicos. Para resolver el problema los investigadores han diseñado un dendrímero, una molécula polimérica ramificada con forma de árbol, y que presenta una gran cantidad de sitios análogos a la colina en sus ramas y a los que las CBPs se unen. La estructura resultante mimetiza a la de los agrupamientos de fosfocolina de los ácidos teicocicos. Y las CBP's se unen con bastante afinidad a ellos. Tanto que dejan de cumplir su función para la célula. Y las concentraciones de uso son tan pequeñas que pueden ser utilizados como agentes terapéuticos

Estructura de los diferentes dendrímeros de poli(propileno imina) usados. Cada punto negro al final de las ramas es un grupo de colina (origen de la imagen) .

Pero lo mejor de la estrategia de usar estos dendrímeros como agentes antibacterianos es que es muy difícil que las bacterias puedan desarrollar resistencias frente a los mismos. La colina es parte del ácido teicoico y por ello es usada por muchas CBPs, luego la bacteria no puede sustituirla por otra cosa así como así. Es como si en los edificios tuvieran que cambiar los barrotes de acero del hormigón armado por barrotes de otro material. Tampoco pueden cambiar los dominios de unión a colina que se encuentran en las CBPs, porque en ese caso ya no se unirían a la fosfocolina de la pared y tampoco podrían cumplir su función. Los dendrímeros están engañando a las CBP's.

Efecto de la colina y de los dendrímeros en cultivos de neumococo. En el control se observan células normales y a su derecha el efecto de la colina. En las demás se indica el nombre de los diferentes dendrímeros mostrados en la figura anterior. Estos se usaron a concentraciones de 100 micromolar. En comparación la colina se uso a una concentración 500 veces superior (origen de la imagen).

Audio 1 y 2 en "El podcast del microbio"

¿Humano? ¿Quién dijo humano?

El autor de la frase que da título a la entrada corresponde al cangrejo Sebastián, personaje de la película animada "La Sirenita". Pero ciertamente es una pregunta que cabe hacerse cuando uno contempla los recientes avances en genómica.

Hace unos 6 meses comentaba en el blog los esfuerzos que se están llevando a cabo por completar el Microbioma humano, el conjunto de genomas de todos los microorganismos presentes en un ser humano. Ya vimos que tenemos 10 veces más células microbianas que células propias en nuestro organismo. Pero la sorpresa no ha acabado ahí. Los microorganismos están mas íntimamente ligados a nosotros de lo que creíamos.

En el año 2003 se completó la secuenciación del primer borrador del genoma humano. Se descubrió que las 23 parejas de cromosomas tenían un tamaño de 2.860 millones de pares de bases. Para abreviar podemos decir que tenemos 2.860 Megabases (Mb), o 2,86 Gigabases (Gb). Eso quiere decir que tenemos unas 600 veces más DNA que el que contiene la bacteria Escherichia coli. Sin embargo, parece que tenemos unos 27.000 genes, unas 6 veces más que los que codifica el genoma de E. coli. Eso quería decir que o bien que por cada gen había unas 12.000 bases o lo que es lo mismo, 4.000 codones; o bien había mucho DNA que no tenía función alguna. Como nuestras proteínas, a pesar de ser bastante grandes, no tienen 4.000 aminoácidos la opción que queda es la segunda. De hecho esos 27.000 genes están codificados en unas 48 Mb, y si a eso le añadimos las secuencias reguladoras probablemente estemos hablando de unas 60 Mb de DNA con información genética exclusivamente humana. Es decir, basta tan sólo un 2% de todo nuestro genoma para hacer un ser humano completo. Entonces ¿Para qué sirve el 98% restante?

A todo ese DNA sin oficio ni beneficio conocido se le denominó inicialmente con el despectivo nombre de DNA basura (junk DNA). Pero es muy raro que nuestras células gasten un montón de energía y recursos en replicar y perpetuar tal cantidad de material inútil. Así que se empezó a mirar con algo más de detalle. Al analizarlo se ha encontrado que una gran cantidad de ese DNA son copias defectuosas de nuestros propios genes que no son expresadas. También hay una gran cantidad de secuencias repetidas que no se sabe muy bien que es lo que hacen. Y además se ha encontrado que alrededor de unas 200 Mb, un 8% del total, corresponden a secuencias provenientes de virus. Conclusión, en nuestros cromosomas portamos 4 veces más información genética vírica que información genética humana.

Lemur ratón gris (Microcebus murinus) de Madagascar. Recientemente se han encontrado secuencias parecidas a las del retrovirus HIV en su genoma

Y no sólo eso. Dichos genes virales están con en nosotros desde hace mucho tiempo. Tanto que ni siquiera éramos humanos cuando se introdujeron en nuestro DNA. Repasemos brevemente como funciona un virus. En las lecciones de Biología que dimos en la esculea nos contaban que los virus penetran en la célula y toman el control de la misma. Una vez esclavizada la célula sólo se dedica a producir nuevas copias del virus y nada más, por lo que acabamos con una célula muerta y un centenar de copias de nuevos virus. Es lo que se denomina ciclo lítico del virus (de lisis, que significa romper) y es una forma muy eficiente de reproducirse. Lo malo es que matas a la célula hospedadora en el proceso por lo que si se acaban las células ya no puedes seguir reproduciéndote.

Hay otras formas más sibilinas. Si el virus consigue insertar su genoma en el genoma de la célula hospedadora, ya no la mata, pero cada vez que se duplique dicha célula también lo hará el genoma del virus. A veces esto no le sienta nada bien a la célula y se transforma en una célula tumoral que crece sin control (algunos cánceres se originan así). La célula solo se preocupa de multiplicarse y de esta forma el virus a su vez también se multiplica. Pero si el hospedador es un ser pluricelular, y el virus lo que ha causado es un cáncer, al final el hospedador también se muere y con el desaparece el genoma del virus si no ha conseguido saltar a otro hospedador.

Imaginemos otro caso. El virus consigue integrarse en el genoma del hospedador y no le hace daño. Simplemente es como un pasajero que se aprovecha de la maquinaria de replicación del hospedador. Supongamos además que la célula afectada es una célula de la línea germinal, es decir, de las células que darán lugar a la descendencia. Eso quiere decir que el genoma de ese virus pasará de padres a hijos. Eso ha ocurrido con el genoma de algunos retrovirus y por eso reciben el nombre de retrovirus endógenos.

Bueno, pues ese 8% de DNA de origen viral está compuesto por 98.000 retrovirus endógenos y unos 150.000 fragmentos de otros virus que ya no son funcionales. Como era de esperar este proceso no ha parado. Se sigue produciendo. Hay retrovirus endógenos que sólo se dan en determinadas poblaciones, mientras que otros retrovirus endógenos están presentes en todos los seres humanos. O están presentes en todos los primates. Hace 55 millones de años los primates sufrieron una infección por parte de un retrovirus que se estableció en su genoma. Y esto ha sucedido otras veces. Comparando las secuencias de esos retrovirus endógenos podemos llegar a construir un árbol filogenético de los primates, tan válido como el que se construye atendiendo a las secuencias de las globinas.

Árbol filogenético de los primates basado en comparaciones de la secuencia del retrovirus endógeno HERV-K(HML-5). Figura tomada de Lavie et al. 2004

Resumiendo, en nuestro cuerpo hay 10 veces más de microbios que células propias, y en nuestro genoma 4 veces más DNA viral que DNA humano. ¡Y todavía nos hacemos llamar los reyes de la creación!

Auidos en "El podcast del Microbio" 1ª Parte y 2ª Parte

De la coprofagia como terapia digestiva

ACTUALIZACION noviembre 2011: Ensayos clínicos mostrando la efectividad del trasplante de microbiota fecal.


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Estoy convencido que cualquier lector del blog ha oído hablar de las mil y un maravillas y beneficios que se obtienen al comer alimentos probióticos. Dejando de lado la publicidad, la idea que hay detrás de alimentarse con microorganismos vivos es mantener o restablecer nuestra flora intestinal y evitar que seamos colonizados por microorganismos patógenos.

Y es que si miramos al contenido de nuestras tripas nos encontraremos que están habitadas por una gran multitud de diversos tipos de microorganismos. De hecho, en números, hay diez veces más células microbianas en nuestro cuerpo que células propias (ver E pluribus Unum). Y nosotros tenemos 10.000.000.000.000 de células en nuestros tejidos. Se calcula que esos 100 billones de microorganismos pertenecen a unas 500 especies distintas. El 99% de esas especies son beneficiosas o no son perjudiciales para el ser humano. El 1% restante está compuesto por microorganismos que pueden ser patógenos, pero afortunadamente para nosotros están presentes en muy pequeño número para hacernos daño pues las poblaciones beneficiosas los mantienen a raya. En términos de ecología microbiana nuestros intestinos es un ecosistema de una gran biodiversidad.

Cuando por alguna circunstancia las poblaciones que forman parte de dicho ecosistema se ven alteradas podemos tener problemas. Más de uno habrá oído hablar de la molesta "diarrea del viajero" o de la "venganza de Moctezuma". Esta se produce por haber consumido agua o alimentos contaminados con bacterias fecales como Escherichia coli, Shigella, Salmonella, etc. Generalmente no es grave y suele desaparacer después de algunos días. Otras causas de alteración es la ingesta de antibióticos. No es raro que se originen diarreas después de un tratamiento de varios días con algún beta-lactámico. La mayoría de las veces la situación es reversible y las cosas vuelven a la normalidad una vez que se deja el tratamiento.

El emperador azteca Moctezuma según el Códice Mendoza

Sin embargo a veces la alteración de la microflora es grave. Un antibiótico puede alterar de tal forma las poblaciones que no sólo no se recupere la normalidad, sino que encima se produzca una patología porque se ha favorecido el crecimiento de alguna especie de ese 1% de patógenos. Es lo que le ocurrió a Vicky Doriott. Esta mujer de Minnesota tuvo que pasar dos tratamientos de antibióticos muy seguidos debido a un resfriado y a una visita al dentista. Al cabo de unos días manifestó un cuadro febril y una diarrea severa. Le diagnosticaron colitis pseudomenbrabosa producida por Clostridium difficile, una bacteria Gram positiva anaerobia endosporulada. Esta bacteria es un habitante común del intestino y es capaz de generar toxinas, pero generalmente sus niveles de población son muy bajos por lo que no causa ningún daño. Lo malo es que los antibióticos habían eliminado a sus competidores y por lo tanto C. difficile había podido crecer sin ningún problema. Cuando esto sucede, los niveles de población son tan altos que la concentración de toxinas comienza a producir serios daños al organismo.

Células de Clostidium difficile al microscopio electrónico

Como indica el apellido del bicho, el tratamiento de su infección es bastante difícil. La bacteria es insensible a la mayor parte de los antibióticos y solo la vancomicina o el metronidazol consiguen hacer algún efecto sobre ella. Lo malo es que las esporas son totalmente insensibles al efecto de los antibióticos, por lo que una vez retirados el paciente puede volver a recaer una vez germinen las esporas. Y eso es lo que le ocurría a Vicky. Tras varios meses de padecimiento se optó por un tratamiento mucho más drástico para curarla.

Dicho tratamiento consiste en la "Bacterioterapia fecal" o "transplante fecal". Básicamente consiste en tomar las heces de un donante sano e introducirlas por via oral en el paciente enfermo (también puede suminstrarse mediante un enema). Con ello se espera que los microorganismos presentes en dichas heces desplacen al microorganismo patógeno y restablezcan la microflora. En el caso de Vicky, el donante sano se trató de su marido y no sin razón. Hay un refrán castellano que dice quien en la cama departe, ideas comparte. En este caso su marido probablemente compartía microflora con su mujer antes de que esta enfermara y además dicha microflora seguramente ya había entrado en contacto con las esporas de C. difficile y no había permitido que se establecieran en su intestino.

El procedimiento consiste tomar las heces frescas recien excretadas. Posteriormente se hace con ellas una papilla que luego es filtrada para eliminar restos y fibras indigeribles, ya que solo un 50% del peso de las heces humanas son bacterias, el resto es material no digerible. El filtrado se introduce en el estómago del paciente a través de una sonda nasogástrica, por lo que en ningún momento tiene que tragarlas. En el caso de Vicky la mejoría fue cuestión de días, otros pacientes necesitan la repetición de la infusión durante una semana. Los defensores de esta técnica aseguran que el éxito es superior al 90%, aunque también reconocen que solo la utilizan como "último recurso" si la terapia de antibióticos falla.

Esquema que muestra la introducción de la sonda nasogastrica para realizar el transplante fecal

En resumen, eat shit to feel better

Audio en "El podcast del microbio"

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Películas y bichos: "La mascara de la muerte roja"

Ya que se conmemora el 200 aniversario de la muerte de Edgar Allan Poe me parece interesante traer aquí una de las muchas adaptaciones cinematográficas que se han realizado basándose en su obra. Y que evidentemente tiene que ver con los microorganismos.

"La máscara de la muerte roja" es una película de 1964 protagonizada por Vincent Price y dirigida por Roger Corman. Está ambientada durante la epidemia de peste que asoló la Italia Renacentista. Aunque está basada en el relato del mismo título escrito por Poe, lo cierto es que Roger Corman modificó bastante la historia original e introdujo otras subtramas como la del culto satánico o el romance de los campesinos. También incluyó otro relato de Poe, la historia del bufón "Hop-Frog".

La "muerte roja" es una enfermedad ficticia. En palabras de Poe comenzaba con agudos dolores, un vértigo repentino, y luego los poros sangraban y sobrevenía la muerte. Las manchas escarlata en el cuerpo y la cara de la víctima eran el bando de la peste, que la aislaba de toda ayuda y de toda simpatía, y la invasión, progreso y fin de la enfermedad se cumplían en media hora. Se discute mucho sobre el tipo de enfermedad que inspiró a Poe. Para algunos es un tipo de tuberculosis, ya que su mujer la sufría cuando escribió el relato. Para otros es el cólera, pues en 1831 hubo una epidemia de dicha enfermedad en Baltimore. Otros dicen que es una forma hemorrágica de la peste y que en realidad este cuento es como un epílogo tenebroso de el "Decamerón" de Bocaccio. Y finalmente hay quien dice que está basada en las fiebres virales hemorrágicas como la que produce el Ébola.

La película de Corman es un clásico del género de terror de los años 60. Ahora podría parecer bastante ingenuo e inocente si lo comparamos con las recientes producciones más del estilo gore. Pero es una buena película en líneas generales con un guión más que sólido y bastante decente si tenemos en cuenta que está hecha con cuatro perras.

Audio en "El podcast del microbio"