¿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.

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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Fumando TaBACto

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Que fumar es malo para la salud nadie lo niega. Pero la cosa puede ser peor de lo que se creía.

Un grupo investigador de la Universidad de Maryland dirigido por la Dra. Amy Sapkota se ha puesto a estudiar la microbiota presente en los cigarrillos. Todo el mundo sabe que los fumadores son más propensos a padecer infecciones respiratorias pues el tabaco debilita las defensas inmunitarias amén de otros efectos perniciosos. Pero a la Dra. Sapkota se le ocurrió pensar que los cigarrillos también podrían ser una fuente de infección a partir de los microorganismos presentes en ellos.

Cuando uno intenta aislar microorganismos de un cigarrillo a la manera tradicional de conseguir aislamientos en placas Petri acaba con una o dos especies. Pero el grupo de Sapkota ha utilizado una aproximación basada en la genómica. Han aislado y secuenciado el gen del 16S rRNA de los microorganismos presentes en marcas tan conocidas como Marlboro, Camel o Lucky Strike. Lo que han encontrado son grandes cantidades de bacterias pertenecientes a los géneros Campylobacter, que puede causar intoxicaciones alimentarias y el síndrome de Guillain-Barre; Clostridium, que también causa intoxicaciones y neumonías; Corynebacterium, también asociada a neumonías; Escherichia coli, Klebsiella y Pseudomonas, patógenos oportunistas que pueden causar neumonías, y una gran cantidad de especies de Staphylococcus.



Se podría pensar que el calor generado en la combustión de un cigarrillo sería suficiente para eliminar a las bacterias presentes en el mismo. Pero puede que no. La combustión está en una zona localizada y la aspiración del humo podría desprender a los microorganismos y transportarlos al interior de los pulmones. Es precisamente el siguiente objetivo del grupo de la Dra. Sapkota. Demostrar que eso puede suceder.

Así que, mejor no fumar. Tus pulmones y tu sistema inmune te lo agradecerán.

Audio en "El podcast del microbio"

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Teatro de los microbios-2

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El segundo episodio del "Teatro de los microbios" está dedicado a los hongos más comunes que pueden aparecer en los lugares húmedos.

Colonia de Penicillium chrysogenum (Fuente)

Penicillium chrysogenum es famoso por ser el hongo a partir del cual se extrajo por primera vez la penicilina. Es el típico moho verdoso que se forma sobre el pan de sandwich que nos hemos olvidado en el estante durante semanas.

Colonias de Cladophialophora bantiana (Fuente)

Tal y como se indica, el hongo Cladosporium trichoides es el fastidioso moho negro que sale entra las juntas de las baldosas de los cuartos de baño, o sobre el plástico de la cortina de la ducha. Actualmente se le conoce por Cladophialophora bantiana, y aunque en su caricatura parece un tipo simpático, a veces puede actuar como un patógeno oportunista provocando abcesos en el cerebro.

Colonias de Alternaria alternata (Fuente)

Alternaria alternata también es famoso como patógeno oportunista. Puede provocar infecciones tanto en plantas como en animales. En el caso de humanos se han descrito numerosos caso de infecciones respiratorias en pacientes con SIDA. Y como también se indica, puede crecer en las soluciones que preservan a las lentes de contacto, con lo que puede provocar una queratitis grave.

Catálogo completo de los microbios que aparecen en la serie en "La Ciencia de la Vida" por Carlos Lobato

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Vida críptica en los Valles Secos de la Antártida

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Esta entrada es una traducción de la entrada "Cryptic Life in the Antarctic Dry Valleys" escrita por Merry Youle en el blog "Small Things Considered".

Un ventifacto, una piedra esculpida por la arena y el viento, en el paisaje "marciano" del Valle Seco de McMurdo. (Fuente)

A primera vista el hábitat parece tan estéril como la superficie del cristal autoclavado... pero el ojo entrenado, ayudado por el microscopio, lo ve de otra forma.

E.O. Wilson, "The Future of Life"


Para el microbiólogo, la cosa más parecida a un viaje a Marte podría ser una expedición a los Valles Secos de McMurdo en la Antártida. Allí, en los desiertos más secos y fríos de la Tierra, las condiciones se aproximan a aquellas de nuestro planeta vecino y se piensa que también al límite para la vida en cuanto a frialdad y aridez. No todas las partes de los Valles Secos son igualmente secas. Algunas tienen lagos alimentados por glaciares y arroyos efímeros permanentemente congelados, por lo que hay algo de humedad en el suelo. Aquí uno puede encontrar mas vida, incluso taxones de animales multicelulares -tardígrados, rotíferos, y, mucho más numerosos, nematodos que se alimentan de bacterias.


Un lugar que es un Valle Seco verdaderamente seco, ya que no tiene siquiera esa fuente de agua, es el Valle McKelvey. La poca nieve que cae, o bien es barrida por el viento o bien se sublima en las frías e hiper-áridas condiciones reinantes. ¿Cuánto frío hace? La temperatura media del aire es de alrededor de -20ºC. El invierno trae largos periodos de unos fríos -55ºC; en el verano, la temperatura del aire puede subir a unos balsámicos 0ºC. La humedad relativa es baja (menor del 10% en invierno) . Y además están los incesantes vientos catabáticos (derivados del griego katabatikos que significa "ir cuesta abajo"). Un frío y denso aire cae baja por las pendientes de la Capa de Hielo del Este Antártico y corre a través del valle a velocidades que superan los 50 km/h, algunas veces alcanzando los 320 km/h. Estos vientos evaporan toda la humedad y transportan granos de arena que arrasan el asolado paisaje. Con todo, estas condiciones muestran un cierto parecido con aquellas que se usan en la liofilización de muestras biológicas.

El suelo del valle es un suelo mineral con una alta salinidad, desecado, lleno de grava, inestable, con poco material orgánico y con la menor concentración conocida de nitratos en un suelo terrestre. Las temperaturas de superficie fluctúan enormemente bajo el intenso sol del verano, mostrando en unas pocas horas un sube y baja entre -15º y +27'5ºC . La radiación UV es intensa. Y, por supuesto, los vientos asolan la tierra y se llevan cualquier pizca de humedad. Sin embargo, la vida consigue medrar. Algunos intrépidos investigadores dejan atrás las comodidades de Hong Kong, o Nueva Zelanda, o incluso la relativamente balsámica Minnesota, para observar a los organismos que viven en esas condiciones tan extremas. Como se recoge en un reciente artículo, hay algunas bacterias que viven en la superficie de esos suelos secos, mayoritariamente Acidobacteria y Actinobacteria. Como uno esperaría, en el tope de la lista están los taxa tolerantes a la desecación como Deinococcus y Rubrobacter. Hay también numerosos fijadores del nitrógeno. Sin ningún fotoautótrofo o un quimioautótrofo presente, el carbón orgánico es un premio, y su perdida supone la imposibilidad de que dichas comunidades sigan desarrollándose.

Tanto cuantitativamente como cualitativamente, mucha de la vida del valle no está asociada con el suelo, sino con las rocas. Aquí y allí el plano lecho de roca sedimentaria está expuesto. Las superficies rocosas, e incluso las grietas poco profundas, están estériles debido a las fluctuaciones de la temperatura y a la abrasión de la arena llevada por el viento. Pero cualquier vida que consigue guarecerse, incluso unos pocos milímetros, encuentra temperaturas más estables y refugio frente al incesante viento e incluso el intenso frío. Teniendo en cuenta que el limite para los procesos metabólicos se estima en -6º ó -8ºC, alguna actividad podría ser posible en esos nichos rocosos durante al menos unas 1000 horas por año. Eso es suficiente para mantener dos tipos de comunidades microbianas: los endolitos, organismos que viven dentro de la estructura porosa de la roca; y los casmolitos, aquellos que viven dentro de las grietas y fracturas.

Comunidad de endolitos en una roca arenisca fracturada. (Fuente)

Debido a su estructura y mineralogía, las rocas sedimentarias como la arenisca del lugar son adecuadas para albergar endolitos a unos pocos milímetros por debajo de su superficie. Suficiente luz penetra para realizar la fotosíntesis (al menos durante los meses en los que hay sol), mientras que el daño por los UV se ve reducido. En contraste a la comunidad del suelo, estos habitantes de las rocas son principalmente fotoautótrofos. Se detectan, visualmente y experimentalmente, dos comunidades distintas de bacterias y eucariotas. Los 2 mm superiores, llamada la zona de los líquenes, está dominada por el hongo liquenizado Texosporium sancti-jacobi, asociado con el alga verde Trebouxia jamesii. Por debajo de los 2 mm, son las cianobacterias fotosintéticas las que mandan, mayoritariamente Chroococcidiopsis, un género notable por presentar una radioresistencia comparable a la de Deinococcus radiodurans. Sin obviar los bajos niveles de luz, puede que ésta no sea el factor limitante de estas comunidades endolíticas, sino que lo sea el CO2. Las comunidades casmolíticas presentes en las grietas, se componen principalmente de varios líquenes y cianobacterias, combinado con algunas salpicaduras de otros grupos bacterianos.

Casmolitos: una comunidad microbiana liquenizada sobresale de una fractura en una roca granítica (Fuente)

Todavía hay una cuarta comunidad críptica, los hipolitos que viven debajo de algunas piedras ligeramente coloreadas. Están compuestas casi exclusivamente por cianobacterias, sobreviviendo en una ambiente que recibe menos de un 0,1% de la luz incidente. No hay hongos ahí, y tan sólo unas pocas algas acompañan a las cianobacterias.

Una tipica piedra de cuarzo. Debajo de ella se encuentra una comunidad microbiana hipolitica aunque no haya ninguna evidencia externa. (Fuente)

Hay una tendencia a pensar que cuanto más extremo es el ambiente, menos diversidad biológica se encuentra. Las comunidades de los Valles Secos no se ajusta a esa pauta. Juntos, los endolitos y casmolitos, comprende mas de 50 especies bacterianas (basado en el 98% de identidad de sus secuencias del 16S rRNA). Aunque los eucariotas representan el 5% de esas comuniades, entre ellos se encuentran cuatro géneros de hongos (Ascomycota y Basidiomycota) y tres grupos de algas. Si añadimos los hipolitos, las tres comunidades líticas abarcan 16 phyla en dos dominios.

¿Y que pasa con las ausentes arqueas, las maestras de los ambientes extremos? No se ha encontrado ni una por ahora, ni siquiera agazapada debajo de una roca. Seguramente quedan todavía muchas sorpresas por encontrar para el investigador criofílico.

Links relacionados: Secreto bajo el hielo

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Evasión dorada

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La bacteria Staphylococcus aureus. Fuente: NaturaLEO

Una de las funciones de nuestro sistema inmune es la de defendernos de los microorganismos patógenos. Para ello dispone de una gran diversidad de células. Algunas de ellas, como las células de Langerhans o los macrófagos circulantes, son las responsables de la llamada respuesta inmune inespecífica. Estas células son la primera línea de defensa y suelen encontrarse en las mucosas. Otras como los linfocitos, son células en responder de manera especializada tras haber entrado en contacto con la amenaza, y por ello son las responsables de la respuesta inmune adquirida.


Un aspecto crucial de la respuesta inmune es la coordinación entre las diferentes células y para ello existe una miríada de mensajeros químicos. Uno de ellos es la adenosina. Cuando se produce un daño tisular o una infección bacteriana, al poco tiempo suele producirse una inflamación en la zona afectada. La adenosina está involucrada en que la inflamación no se extienda más de lo necesario, pues de lo contrario se producen daños tisulares que agravarían la situación.

Adenosina

Pero sin adenosina las cosas tampoco funcionan correctamente. Hay un síndrome en el que los pacientes que lo sufren no tienen la enzima adenosina deaminasa, que transforma la adenosina en inosina, inactivándola. Sin esa enzima, los niveles de adenosina se disparan y se producen fallos en la comunicación intercelular y en la producción de inmunoglobulinas. Así que es necesario que los niveles de adenosina sean controlados para asegurar un correcto funcionamiento del sistema inmune.

Desde hace tiempo se conoce que muchos patógenos son capaces de escaparse a la acción de la respuesta inmune inespecífica. Hay varios mecanismos identificados, pero recientemente un grupo de la Universidad de Chicago ha encontrado uno nuevo en Staphylococcus aureus. Esta bacteria puede evitar la fagocitosis mediante el uso de la enzima Adenosina Sintetasa A (AdsA). El microorganismo presenta la enzima anclada a su pared celular y lo que hace es convertir la adenosina monofosfato en adenosina, lo que no sólo provoca un incremento en los niveles de la molécula en sangre destruyendo el equilibrio y volviendo loco al sistema inmune. También han comprobado que la adenosina inhibe la fagocitosis por los macrófagos, lo que permite que S. aureus pueda evadirse de las defensas innatas del sistema inmune.

Fagocitosis por un neutrófilo. El panel (a) muestra la unión y la fagocitosis de un microbio opsonizado por la acción de un anticuerpo o del complemento. La fagocitosis dispara la producción del ión superóxido a partir del cual se producen otras oléculas reactivas como el peróxido de hidrógeno (H2O2) y el ácido hipocloroso (HOCl). La microfotografía del panel (b) muestra a un neutrófilo que ha fagocitado a numerosos S. aureus. Fuente: Kobayashi y Leo, 2009.

El asunto es grave si consideramos que cada vez hay más casos de infecciones por S. aureus resistente a meticilina. Pero la cosa no se ha quedado ahí. Los investigadores han encontrado que Bacillus anthracis, el patógeno que causa el carbunco (últimamente conocido como ántrax), presenta un gen similar. Es decir, AdsA es un nuevo factor de virulencia que le permite al patógeno evadir la acción del sistema inmune.


Thammavongsa V, Kern JW, Missiakas DM, & Schneewind O (2009). Staphylococcus aureus synthesizes adenosine to escape host immune responses. The Journal of experimental medicine, 206 (11), 2417-27 PMID: 19808256

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Derrotar a un enemigo con sus mismas armas

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Ilustración utilizada en el último número de la revista ChemBioChem mostrando el concepto de la utilización de enzimas que confieren resitencia a los antibióticos como herramientas para generar nuevos antibióticos (Fuente)

Las resistencias bacterianas son uno de los grandes problemas sanitarios actuales. Los microorganismos poseen varias estrategias para evitar la acción de los antibióticos. Una de las más comunes es la producción de enzimas que destruyan o inactiven a las moléculas de antibióticos. Pues bien, un grupo de la Universidad de Michigan y de la Universidad de Tel-Aviv liderados por la doctora Sylvie Garneau-Tsodikova ha convertido a un tipo de esas enzimas inactivantes en la base de una técnica para producir nuevos antibióticos capaces de matar a las bacterias resistentes.

El trabajo ha sido publicado en la revista ChemBioChem. Entre los diversos antibióticos que podemos encontrar en la farmacopea uno de los grupos más usados son los aminoglicósidos, como la kanamicina, la estreptomicina y la amikacina. Este tipo de antibióticos tienen una estructura molecular bastante compleja y los intentos por desarrollar nuevos aminoglicósidos modificando sus grupos funcionales son bastante laboriosos, complicados y caros, pues se requieren cantidades apreciables del antibiótico para dicho proceso. A eso hay que añadir que una vez se tiene el nuevo compuesto hay que realizar una serie de pruebas para comprobar su poder bactericida. El proceso puede durar años costando un montón de dinero y si al final el compuesto resulta no ser efectivo hay que empezar otra vez desde cero.

Sitios de modificación enzimática de la kanamicina que conducen a su inactivación (fuente)

Las resistencia bacteriana más típica frente a los aminoglicósidos es el enzima aminoglicosido-acetiltranferasa (AAC). Lo que hace esta enzima es tomar una molécula de antibiótico y otra de acetil-coenzima A, y cuando las tiene juntas transfiere un grupo acetilo al antibiótico inactivándolo. Es decir, la enzima toma dos sustratos y acabamos con un solo producto. Esta enzima ha sido estudiada en profundidad desde el punto de vista de como inactivaba a los aminoglicósidos. Se la definió como una enzima promiscua pues no parecía mostrar preferencia por ningún aminoglicósido en particular. Era capaz de inactivar a cualquiera.

En la parte superior se muestra la molécula de Acetil-Coenzima A. La parte que se transfiere al antibiótico es la coloreada en amarillo. La molécula puede ser más compleja (Acil-coenzima A) y por lo tanto puede transferirse a los antibióticos otros grupos químicos; como el benzilo o el butarilo; que en lugar de inactivar al antibiótico, lo hagan más potente

Los investigadores abordaron el problema desde otra perspectiva. Si la enzima era promiscua para el tipo de aminoglicósido ¿lo sería también para el otro co-sustrato, la acetil-coenzima A? Se encontraron que sí lo era. ¿Que han logrado con ello? Producir nuevos antibióticos aminoglicósido de manera rápida y sencilla. Lo único que han tenido que hacer es mantener el aminoglicósido y cambiar el otro co-sustrato por análogos de la acetil-coenzima-A. De esa forma la AAC transfería distintos grupos funcionales al aminoglicósido creando de esa forma nuevos antibióticos.

Esquema mostrando la modificación de un aminoglicósido mediante el uso de diferentes AACs y diferentes análogos de Acil-CoA para producir distintos antibióticos (fuente ChemBioChem)

Mediante este procedimiento se abaratan mucho los costes de producción de nuevos antibióticos pues bastan unos pocos miligramos para ser modificados por la enzima y posteriormente ser analizados como en su actividad antibacteriana.

Green, K., Chen, W., Houghton, J., Fridman, M., & Garneau-Tsodikova, S. (2010). Cover Picture: Exploring the Substrate Promiscuity of Drug-Modifying Enzymes for the Chemoenzymatic Generation of N-Acylated Aminoglycosides (ChemBioChem 1/2010) ChemBioChem, 11 (1), 1-1 DOI: 10.1002/cbic.200990088
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Red SOStenible

Consideramos imprescindible la retirada de la disposición final primera de la Ley de Economía Sostenible por los siguientes motivos:

1 -Viola los derechos constitucionales en los que se ha de basar un estado democrático en especial la presunción de inocencia, libertad de expresión, privacidad, inviolabilidad domiciliaria, tutela judicial efectiva, libertad de mercado, protección de consumidoras y consumidores, entre otros.

2 - Genera para la Internet un estado de excepción en el cual la ciudadanía será tratada mediante procedimientos administrativos sumarísimos reservados por la Audiencia Nacional a narcotraficantes y terroristas.

3 - Establece un procedimiento punitivo “a la carta” para casos en los que los tribunales ya han manifestado que no constituían delito, implicando incluso la necesidad de modificar al menos 4 leyes, una de ellas orgánica. Esto conlleva un cambio radical en el sistema jurídico y una fuente de inseguridad para el sector de las TIC (Tecnología de la Información y la Comunicación). Recordamos, en este sentido, que el intercambio de conocimiento y cultura en la red es un motor económico importante para salir de la crisis como se ha demostrado ampliamente.

4 - Los mecanismos preventivos urgentes de los que dispone la ley y la judicatura son para proteger a toda ciudadanía frente a riesgos tan graves como los que afectan a la salud pública. El gobierno pretende utilizar estos mismos mecanismos de protección global para beneficiar intereses particulares frente a la ciudadanía. Además la normativa introducirá el concepto de "lucro indirecto", es decir: a mí me pueden cerrrar el blog porque "promociono" a uno que "promociona" a otro que linka a un tercero que hace negocios presuntamente ilícitos

5 - Recordamos que la propiedad intelectual no es un derecho fundamental contrariamente a las declaraciones del Ministro de Justicia, Francisco Caamaño. Lo que es un derecho fundamental es el derecho a la producción literaria y artística.

6 - De acuerdo con las declaraciones de la Ministra de Cultura, esta disposición se utilizará exclusivamente para cerrar 200 webs que presuntamente están atentando contra los derechos de autor. Entendemos que si éste es el objetivo de la disposición, no es necesaria, ya que con la legislación actual existen procedimientos que permiten actuar contra webs, incluso con medidas cautelares, cuando presuntamente se esté incumpliendo la legalidad. Por lo que no queda sino recelar de las verdaderas intenciones que la motivan ya que lo único que añade a la legislación actual es el hecho de dejar la ciudadanía en una situación de grave indefensión jurídica en el entorno digital.

7 - Finalmente consideramos que la propuesta del gobierno no sólo es un despilfarro de recursos sino que será absolutamente ineficaz en sus presuntos propósitos y deja patente la absoluta incapacidad por parte del ejecutivo de entender los tiempos y motores de la Era Digital.

La disposición es una concesión más a la vieja industria del entretenimiento en detrimento de los derechos fundamentales de la ciudadanía en la era digital.

La ciudadanía no puede permitir de ninguna manera que sigan los intentos de vulnerar derechos fundamentales de las personas, sin la debida tutela judicial efectiva, para proteger derechos de menor rango como la propiedad intelectual. Dicha circunstancia ya fué aclarada con el dictado de inconstitucionalidad de la ley Corcuera (o ley de patada en la puerta). El Manifiesto en defensa de los derechos fundamentales en Internet, respaldado por más de 200 000 personas, ya avanzó la reacción y demandas de la ciudadanía antes la perspectiva inaceptable del gobierno.

Para impulsar un definitivo cambio de rumbo y coordinar una respuesta conjunta, el 9 de enero se ha constituido la "Red SOStenible" una plataforma representativa de todos los sectores sociedad civil afectados. El objetivo es iniciar una ofensiva para garantizar una regulación del entorno digital que permita expresar todo el potencial de la Red y de la creación cultural respetando las libertades fundamentales.

En este sentido, reconocemos como referencia para el desarrollo de la era digital, la Carta para la innovación, la creatividad y el acceso al conocimiento, un documento de síntesis elaborado por más de 100 expertos de 20 países que recoge los principios legales fundamentales que deben inspirar este nuevo horizonte.

En particular, consideramos que en estos momentos es especialmente urgentes la implementación por parte de gobiernos e instituciones competentes, de los siguientes aspectos recogidos en la Carta:

1 - Las/os artistas como todos los trabajadores tienen que poder vivir de su trabajo (referencia punto 2 "Demandas legales", párrafo B. "Estímulo de la creatividad y la innovación", de la Carta);

2 - La sociedad necesita para su desarrollo de una red abierta y libre (referencia punto 2 "Demandas legales", párrafo D "Acceso a las infraestructuras tecnológicas", de la Carta);

3 - El derecho a cita y el derecho a compartir tienen que ser potenciado y no limitado como fundamento de toda posibilidad de información y constitutivo de todo conocimiento (referencia punto 2 "Demandas legales", párrafo A "Derechos en un contexto digital", de la Carta);

4 - La ciudadanía debe poder disfrutar libremente de los derechos exclusivos de los bienes públicos que se pagan con su dinero, con el dinero publico (referencia punto 2 "Demandas legales", párrafo C "Conocimiento común y dominio público", de la Carta);

5 -Consideramos necesaria una reforma en profundidad del sistema de las entidades de gestión y la abolición del canon digital (referencia punto 2 "Demandas legales", párrafo B. "Estímulo de la creatividad y la innovación", de la Carta).

Por todo ello hoy se inicia la campaña INTERNET NO SERA OTRA TELE y se llevarán a cabo diversas acciones ciudadanas durante todo el periodo de la presidencia española de la UE.

Consideramos particularmente importantes en el calendario de la presidencia de turno española el II Congreso de Economía de la Cultura (29 y 30 de marzo en Barcelona), Reunión Informal de ministros de Cultura (30 y 31 de marzo en Barcelona) y la reunión de ministros de Telecomunicaciones (18 a 20 de abril en Granada).

La Red tiene previsto reunirse con representantes nacionales e internacionales de partidos políticos, representantes de la cultura y legaciones diplomáticas.

Firmado Red SOStenible

La Red Sostenible somos todo. Si quieres adherirte a este texto, cópialo, blogguéalo, difúndelo.

Microbe Manga

Moyashimon (Cuentos de la Agricultura *) es una serie japonesa de dibujos animados que cuenta las aventuras de Tadayasu Sawaki, un estudiante de primer año de Ciencias Agrícolas. De manera similar a Eliza Thornberry con los animales, Sawaki tiene el don de comunicarse con los microbios. Estos son representados al estilo manga como unas criaturitas saltarinas y redondas de voces chillonas e infantiles.

Comienzo de la serie con subtítulos en español

En youtube pueden encontrarse alguna de sus aventuras subtituladas en inglés y en español. Al final de cada episodio los microorganismos se convierten en los protagonistas organizando el llamado "Teatro de los microbios". Aquí os dejo el primero en el que Aspergillus oryzae se encuentra con Penicillium chrysogenum.

Aspergillus oryzae es el hongo principal en la fermentación de la soja y en otras fermentaciones de productos japoneses como el miso y el sake. Allí se le conoce por koji (麹) y ha sido definido como el hongo nacional del Japón. Por sus propiedades amilolíticas también se utiliza en las etapas iniciales (cultivos starter) en la fermentación del arroz pues degrada el almidón produciendo glucosa que luego es utilizada por Sacharomyces cereviseae para producir alcohol. En el video se representa una fabrica donde se produce este hongo en grandes cantidades para luego ser utilizado en otros procesos fermentativos como cultivos starter. Por eso tienen miedo de que Penicillium chrysogenum les contamine.

(*) De acuerdo con lo que se explica en la segunda temporada de la serie, el término "Moyashi" en realidad se refiere a "cultivar", bien sea una planta o un microorganismo. Así que la traducción debería ser "Cuentos del cultivo". 

- Explicaciones científicas, en inglés, de los diferentes microorganismos que se ven en los dos primeros episodios de la serie: 1 y 2.

- Catálogo completo de los microbios que aparecen en la serie en "La Ciencia de la Vida" por Carlos Lobato

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Pellejos y Microbiota

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Circunsición de un adulto hallada en las paredes de las tumbas de Ankhmahor, Sakkara (Saqqarah), Egipto. Es la ilustración más antigua sobre la circuncisión (Fuente: Wikipedia)

El último número de la revista PLoS ONE publica un curioso artículo titulado: Los efectos de la circuncisión en el microbioma del pene. La razón del estudio es la siguiente observación. Desde hace tiempo se sabe que los hombres circuncidados eran menos susceptibles a la infección por VIH o por herpesvirus sexual. En algunos casos el porcentaje de reducción en infecciones alcanzaba el 40 por ciento. No sólo eso, también se había comprobado que las mujeres que mantenían relaciones sexuales con hombres circuncidados sufrían menos vaginosis bacterianas que aquellas que las mantenían con hombres sin circuncidar. ¿Por qué sucedía esto?

Antes y después de la intervención

Los investigadores han abordado el problema de la siguiente forma. Tomaron muestras de la microbiota del pene de 12 hombres ugandeses negativos para el VIH, antes y después de someterse a la circuncisión. La microbiota fue caracterizada secuenciando el 16S rRNA de los microorganismos presentes. Han encontrado 42 familias bacterianas siendo las más abundantes la Pseudomonadaceae y la Oxalobacteriaceae, sin importar si el hombre estaba circunciso o no.

Pero si encontraron diferencias en otras familias bacterianas. Los hombres circuncidados presentaban una disminución en los microorganismos anaerobios. En concreto la Familia XI de los Clostridiales y la Prevotellaceae eran mucho más abundantes en la microbiota presente antes de la circuncisión. Dentro de dichas familias han encontrado géneros que incluyen patógenos conocidos por ser causantes de vaginosis bacteriana, como Anaerococcus spp., Finegoldia spp., Peptoniphilus spp., y Prevotella spp. La circuncisión elimina el hábitat anóxico de dichos microrganismos causando la disminución en su número y explicando el menor número de vaginosis bacterianas en mujeres que mantienen relaciones con dichos hombres.

Patógenos oportunistas presentes en la microbiota del pene sin circuncidar. Las microfotografías no están a la misma escala. (Fuentes: Prevotella, Anaerococcus, Finegoldia)

Representación de la abundancia de las familias bacterianas presentes antes (columnas a la derecha) y después (columnas a la izquierda) de la circuncisión en los 12 hombres utilizados en el estudio. Nótese que los colores entre las muestras son más parecidos entre si tras la circuncisión. Dicha homogenidad indica que las microbiotas son más parecidas y que hay una perdida de biodiversidad de la microbiota después de la intervención. (Fuente: Price et al. PLoS ONE)

El mecanismo biológico que explicaría la protección frente al VIH parece ser multifactorial. Desde el punto de vista anatómico, la superficie interna del prepucio está muy ligeramente queratinizada y presenta una gran abundancia de células de Langerhans, un tipo de célula del sistema inmune especializada en la defensa inespecífica y con capacidad de presentación de antígeno a los linfocitos CD4. Las células de Langerhans son susceptibles de ser infectadas por el VIH y a partir de ellas transmitirse a los linfocitos CD4. En el aspecto microbiológico, las condiciones anóxicas de dicha superficie interna crean un ambiente ideal para el crecimiento de bacterias anaerobias que causan inflamación de las mucosas y la activación de las células de Langerhans. Al eliminar el prepucio se disminuye el número de células de Langerhans, se queratiniza la zona y se altera la microbiota disminuyendo el número de microorganismos anaerobios con efectos pro-inflamatorios.

Las células de Langerhans en la mucosa del epitelio son probablemente las primeras células atacadas por el VIH durante la transmisión sexual. Las células de Langerhans expresan una lectina de tipo-C denominada Langerina que se une a los viriones del VIH y los conduce hacia el interior formando los gránulos de Birbeck. Muchos de los viriones son degradados rápidamente, pero si una fracción de virus consigue eludir a la degradación entonces pueden comenzar a replicarse dentro de la célula de Langerhans y desde allí ser transmitidos a los linfocitos T CD4. (Fuente: Nature Medicine)

No es de extrañar que la OMS recomiende la circuncisión como una estrategia protectora, pero hay que tener en cuenta que no es una simple operación quirúrgica, pues en muchas culturas el aspecto del pene tiene un determinado simbolismo. Así que este descubrimiento puede servir para diseñar nuevas estrategias de lucha frente al HIV y otras enfermedades de transmisión sexual que no impliquen la realización de una intervención en tan delicada parte.

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Price LB, Liu CM, Johnson KE, Aziz M, Lau MK, Bowers J, Ravel J, Keim PS, Serwadda D, Wawer MJ, & Gray RH (2010). The effects of circumcision on the penis microbiome. PloS one, 5 (1) PMID: 20066050
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La microbiota de Gargantúa y Pantagruel

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El insaciable gigante Gargantúa imaginado por Rabelais y dibujado por Gustavo Doré

En estas fechas navideñas una de las más típicas actividades de los humanos es comer, comer y comer. Nos movemos en una sucesión de comidas de familia, cenas con amigos, aperitivos con colegas, todo ello salpimentado con una abundante provisión de ricos e hipercalóricos dulces navideños. Bueno, pues debemos de tener en cuenta que no somos los únicos en disfrutar/padecer estos excesos pantagruélicos. Nuestras fieles bacterias intestinales también nos acompañan en esta odisea culinaria.

Es conocido que la dieta y el estado nutricional son dos de los más importantes factores que afectan a la salud humana. Pero ambos tienen la peculiaridad de que podemos modificarlos a voluntad, aunque a veces nos cueste hacerlo. El valor nutritivo de los alimentos que ingerimos viene influido por la actuación de la microbiota intestinal. Por un lado por la propia composición de la comunidad microbiana y por otra por la composición genética de dicha comunidad, es decir, el microbioma humano.

Un grupo de científicos del Center for Genome Sciences de la Washington University School of Medicine en San Louis, liderados por el doctor Jeffrey Gordon, han intentado desentrañar las interrelaciones entre la dieta, la estructura y funcionamiento de la flora intestinal, y la captación de nutrientes y energía por parte del organismo. Este es un aspecto bastante complicado pues intervienen variables como la exposición ambiental, la ecología microbiana, y el genotipo del individuo. Sus resultados han sido publicados en un artículo de la revista Science Translational Medicine.

Para abordar el problema, han diseñado un modelo animal representativo de los distintos ecosistemas digestivos que uno puede encontrarse. Utilizaron ratones libres de gérmenes de la cepa C57BL/6J y les han transplantado comunidades microbianas provenientes de humanos. Es decir, han obtenido ratones "humanizados" en su microbiota intestinal. Posteriormente analizaron mediante técnicas metagenómicas si dicha microbiota se mantenía estable en el tiempo y si se transfería a la descendencia (los mamíferos sufrimos una inoculación natural de la microbiota materna durante nuestro nacimiento).

El siguiente paso fue comprobar el efecto de la dieta. Los ratones eran mantenidos con una dieta de bajo contenido en grasa y rica en polisacáridos de origen vegetal. Los ratones presentaban un aspecto magro y saludable. A un grupo se les cambió a una dieta "occidental" con gran cantidad de azúcar y grasas. En un sólo día la microbiota intestinal sufrió cambios sustanciales, cuantitativos y cualitativos. Se alteró la representatividad de las vías metabólicas y la expresión genética del microbioma y al cabo del tiempo, los ratones comenzaron a desarrollar sus tejidos adiposos y presentaron sintomas de obesidad.

Al analizar la microbiota humanizada, Gordon y sus colaboradores han encontrado que los miembros pertenecientes a los filums Bacteroidetes y Firmicutes son los más abundantes y que son los responsables de la digestión de gran parte del alimento no digerible por nuestro organismo. Pero mientras que en los ratones delgados los Bacteroidetes son más abundantes que los Firmicutes, en los ratones obesos las proporciones se invierten.

Pero lo sorprendente fue cuando se tomó la microbiota de estos ratones "humanizados" y alimentados a la occidental y se la transplantó a nuevos ratones libres de gérmenes. Estos ratones presentaron una mayor tendencia a la adiposidad. Es decir, se confirmaba la idea de que la dieta influye en la microbiota y que esta a su vez influye en el estado fisiológico y metabólico del hospedador.

Según el Dr. Gordon, se espera que estos animales sean un buen modelo experimental del microbioma humano para el estudio de enfermedades causadas por desórdenes metabólicos y así descubrir y desarrollar terapias preventivas o nuevos tratamientos.

Turnbaugh, P., Ridaura, V., Faith, J., Rey, F., Knight, R., & Gordon, J. (2009). The Effect of Diet on the Human Gut Microbiome: A Metagenomic Analysis in Humanized Gnotobiotic Mice Science Translational Medicine, 1 (6), 6-6 DOI: 10.1126/scitranslmed.3000322

Links relacionados:

La dieta del microbio

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La bacteria que surgió del frio

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Cúpula geodésica donde está el taladro que ha perforado el hielo de Groenlándia. (Fuente: NOAA)

En el año 2005, los investigadores Vanya Miteva y Jean Brenchley de la Pennsylvania State University publicaron un artículo sobre la microbiota que habían encontrado en el interior del hielo de un glaciar dentro del proyecto Greenland Ice Sheet Project-2. El objetivo de este proyecto era perforar la capa de hielo groenlandés para posteriormente realizar diversos estudios paleoambientales. Uno de ellos era intentar caracterizar la paleomicrobiota, ya que el hielo habría atrapado los microorganismos presentes en el suelo de Groenlandia cuando se depositó. La perforación llegó a una profundidad de 3.053,44 metros antes de alcanzar el lecho de roca. La muestra en la que se analizó la microbiota provenía del segmento de profundidad 3.042,67-3.042,80 metros. Eso significa que dichos microorganismos quedaron atrapados en el hielo hace 120.000 años. Al estar muy cerca del lecho rocoso no se trata de hielo puro, sino de hielo mezclado con fango y tierra.

Composición de la paleomicrobiota del fondo del casquete de hielo groenlandés (Fuente: Miteva y Brenchley 2005)

Lo que encontraron fue que había una gran cantidad de microorganismos de pequeñísimo tamaño con un volumen inferior a 0,1 micras cúbicas (E. coli tiene unas 2 micras cúbicas). Son las llamadas ultramicrobacterias. Lo siguiente que se plantearon fue comprobar si dichas ultramicrobacterias estaban vivas. Tras un laborioso y largo proceso en el que se alternaban etapas de cultivo de enriquecimiento incubados a 5ºC y filtraciones, los investigadores consiguieron "resucitar" cerca de 2.000 aislados distintos. La mayor parte de dichos aislados pertenecían al grupo de las Proteobacteria y las Bacterias Gram positivas de alto contenido en G+C, seguida de representantes de las Gram positivas de bajo contenido en G+C y del grupo Cytophaga-Flavobacteria-Bacteroides. Pero lo más interesante es que muchos de dichos aislados eran especies totalmente nuevas.

Microfotografías de algunos de los aislados obtenidos de la muestra del fondo del casquete de hielo groenlandés. Debajo aparece el nombre del género con el que dicho aislado está más relacionado filogenéticamente. (Fuente: Miteva y Brenchley 2005)

El estudio ha continuado y recientemente han publicado un nuevo artículo intentado determinar si hay una correlación entre los microorganismos preservados a diferentes profundidades y el paleoclima de hace 60.000 años. Se tomaron muestras a 2495, 2545 y 2578 metros para representar los distintos períodos climáticos con temperaturas de depósito medias (-45ºC), más frías (-51ºC) y más calientes (-39ºC). Al contrario que la muestra anterior, estas son muestras de hielo limpio. Y el período de tiempo que cubren esas tres muestras es de 5.000 años.

En este caso lo interesante no era resucitar a dichos microorganismos, sino determinar que tipo de seres vivos eran. Esos microorganismos se depositaron en el hielo de Groenlandia porque venían de otra parte del planeta transportados por las corrientes de aire. Así que su estudio puede permitirnos deducir que otros tipos de ecosistemas había hace 60.000 años. Cuando realizaron el estudio genético analizando el rRNA encontraron que en las muestras obtenidas a 2545 y 2578 metros la mayor parte de las secuencias (55-65%) eran del grupo de las Gram-positivas de bajo contenido en G+C, con muy pocas Proteobacteria (6-9%) y Arqueas (1%). Sin embargo en la muestra más reciente (2495 m) encontraron que los microorganismos mayoritarios eran las Actinobacterias (55%). También se encontraron con hongos en una gran proporción. Como era de esperar, los microorganismos presentes en dichas muestras eran bastante diferentes de los encontrados en la muestra de los 3042 metros.

Composición de las diferentes muestras tomadas del hielo basado en el análisis del RNA ribosomal. (Fuente: Miteva et al 2009)

Pero lo más llamativo fue comprobar el tipo de microorganismos que habían encontrado estaban relacionados con los microorganismos que ahora encontramos en los desiertos de Asia, en los aerosoles marinos o en el polvo volcánico. El hecho de que haya diferente diversidad microbiana en cada muestra sugiere que podría establecerse una correlación entre unos "marcadores" biológicos y unas determinadas condiciones paleoclimáticas de depósito. Y eso puede tener muchísima utilidad en determinar el paleoclima.

Animación explicativa sobre el proyecto GIS-2.

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Biodiesel suicida

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Esquema mostrando el proceso de producción de biodiesel a partir de algas eucariotas. El alga se crece en fotobiorreactores, transformando el CO2 en biomasa gracias a la luz. Posteriormente se recogen y se lisan. Las grasas se separan del resto de componentes celulares mediante una extracción con solventes orgánicos. Después de evaporar los solventes, las grasas son transformadas en biodiesel. La ventaja de usar cianobacterias es que estas crecen más rápido que las algas eucariotas, pero su rotura es más difícil.

En Microbiología Industrial, los procesos más complicados y por lo tanto más caros, suelen ser los llamados post-fermentativos, conocidos en inglés como downstream processing. Dichos procesos están diseñados para la recuperación y purificación de los productos obtenidos tras alguna fermentación industrial u otro procedimiento biotecnológico. En muchos casos, el microorganismo sintetiza el producto de interés y lo secreta al medio donde está creciendo. Es el caso de los antibióticos como la penicilina. Así que el primer paso de la purificación es separar las células del medio de cultivo y después extraer el antibiótico de dicho medio. Pero hay otras ocasiones en que el producto se queda en el interior de las células por lo que lo primero que se hace es separar las células y posteriormente romperlas para a continuación, separar el producto del resto de componentes celulares. Con el biodiesel producido por cianobacterias estamos en este último caso.

Los procesos industriales de ruptura celular son variopintos, pero todos tienen algo en común: son caros. Y para complicar las cosas, lisar cianobacterias no es fácil debido a sus paredes celulares. La combinación de ambas dificultades significaba que la producción de biodiesel a partir de cianobacterias no fuera tan económicamente interesante como para ser considerada una buena alternativa a los combustibles derivados del petróleo.

Envolturas celulares de la cianobacteria Synechocystis. El asterisco marca la capa-S. Debajo, la cabeza de flecha blanca indica la membrana externa. El peptidoglicano está señalado por la flecha y finalmente la cabeza de flecha negra marca el lugar de la membrana citoplásmatica (fuente PNAS).

Pero la situación puede cambiar. Los investigadores Xinyao Lui y Roy Curtiss del Centro de Enfermedades Infecciosas y Vacunas de la Universidad Estatal de Arizona han desarrollado un nuevo método para conseguir romper las cianobacterias de forma barata y sencilla: diseñar una cianobacteria que presente autolisis inducida.

En su trabajo han utilizado a la especie Synechocystis. Esta cianobacteria es muy fácil de manipular genéticamente. Así que le han introducido en su genoma varios genes líticos derivados de virus bacteriófagos y los han colocado bajo el control de un promotor inducible que se activa cuando hay niquel en el medio de cultivo. Han utilizado tres estrategias. En la primera introdujeron los genes que constituyen el cassette de lisis del fago P22 o del fago l. En la segunda los genes introducidos codificaban sólo para la holina y las endolisinas. La tercera consistió en combinar genes líticos de diferentes fagos. En los tres casos, las células transgénicas de Synechocystis se lisaban en cuanto se añadía sulfato de níquel al medio donde crecían.

Las funciones de la holina y las endolisinas en la degradación de la pared celular. La holina (H) produce unas lesiones no específicas en la membrana citoplasmática y permite que las endolisinas (A, amidasa; M, muraminidasa; T, transglicosilasa; E, endopeptidasa) puedan alcanzar el peptidoglicano. La muraminidasa y la transglicosilasa rompen los puentes glucosídicos entre la N-acetilglucosamina (NAG)y el N-acetilmurámico (NAM). La amidasa y la endopeptidasa rompen los puentes peptídicos (P-P) que unen las cadenas de azúcares. Una vez desturido el peptidoglicano la célula explota debido a la alta presión osmótica causada por el contenido citoplasmático (Fuente PNAS).

Fotografías de microscopía electrónica de transmisión mostrando el efecto de la adición de níquel en un cultivo de células transgénicas de Synechocystis. (A) antes de la adición; (B) 6 horas después de la adición; (C) 12 horas; (D) 24 horas después. Fuente PNAS.

¿Qué es lo que queda por hacer? Pues por un lado probar si estas cianobacterias transgénicas producen tanto biodiesel como las cianobacterias silvestres de las que derivan. Por otro, probar nuevas estrategias para favorecer la ruptura celular para que esta sea más rápida y eficiente. Por lo pronto el Departamento de Energía de los EEUU ha concedido al grupo investigador una ayuda de 5 millones de dólares para los próximos dos años.

Eso si que es desarrollar una economía sostenible basada en la innovación y no el tijeretazo que hemos sufrido en estas tierras.

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Lípido asesino

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Hace unos años se describió que las poblaciones de fitoplancton del Atlántico Norte estaban muriendo en grandes cantidades. Hubo muchas hipótesis que intentaron explicar dicho evento, contaminación, cambio climático, prácticas pesqueras. Pero poco a poco se fue encontrando evidencias de que la responsabilidad recaía en los virus, aunque no se entendía muy bien como podían provocar tal mortandad de manera tan rápida. Ahora, según informa Science Daily, una colaboración entre grupos de la Universidad de Rutgers y la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) parecen haber encontrado la respuesta al misterio.

El responsable parece ser un glicoesfingolípido sintetizado por un Coccolithovirus que ataca al alga eucariota Emiliania huxley, más conocida como EHUX. Este alga es uno de los principales componentes del fitoplancton y se encuentra en todos los océanos del mundo. Se ha estudiado en profundidad debido a que es una de los protagonistas del ciclo global del carbono. Es responsable de la producción de un tercio del carbonato cálcico marino. A veces ocurren explosiones poblacionales tan grandes que pueden ser observadas mediante satélites artificiales como enormes manchas blanquecinas.

Imagen mostrando la importancia ecológica de Emiliana huxleyi. En una explosión poblacional se pueden alcanzar extensiones mayores a 100.000 kilómetros cuadrados, una superficie mayor que el tamaño de Inglaterra. Al morir el alga, su concha calcarea se deposita en el fondo marino formándose nuevos sedimentos. (Fuente: Microbe Wiki)

Pues bien, al cabo de unos pocos días de observarse esas explosiones poblacionales, las algas comienzan a morir. Y es precisamente debido a que el virus causa la muerte del alga por una molécula lipídica desconocida. Según el científico del WHOI Benjamin Van Mooy, no están muy seguros de porqué sucede, pero el lípido es la clave. El artículo fue publicado el pasado mes de noviembre en la revista Science.

En el recuadro inferior se ve una microfotografia de barrido del alga Emiliana huxleyi con un virus adherido a su concha calcárea (flecha). Este alga prolifera hasta formar extensas manchas en el mar que pueden ser vistas mediante satélite. (Fuente: Nature)

Esta observación tiene mucha importancia en la modelización del ciclo del carbono. E. huxleyi es uno de los principales organismos fotosintetizadores de la biosfera. Fijan el CO2 de la atmósfera en sus biomoléculas, pero además, también lo utilizan para producir su concha de carbonato cálcico. Si un virus mata a estas algas, no se produce tanta fotosíntesis y por lo tanto no se fija tanto CO2 atmosférico.

Microfotografia de transmisión del alga Emiliana huxleyi conteniendo virus (puntos negros) en su interior (Fuente: Science Daily)

En abril del 2008, el equipo de Van Mooy recogió muestras de agua marina en la zona de las Bermudas y encontraron esfingolípidos virales. Pensaron que el lípido era una marcador biológico de la acción del virus sobre las algas y el hecho de encontrarla podía servir para identificar los lugares en los cuales habían sucedido explosiones poblacionales del alga. Pero la sorpresa fue encontrar que si se purificaba dicho lípido y se añadía a un cultivo de E. huxleyi, las algas comenzaban a morir como si hubieran sido infectadas por el virus.

Estructura interna de Emiliana huxleyi.

El mecanismo citotóxico por el cual este lípido provoca la muerte del alga es por la inducción de una ruta de "suicido celular" muy similar a la apoptosis de eucariotas superiores. Según los datos del laboratorio del doctor Bidle en la Universidad Rutgers, esta "muerte celular programada" es un proceso muy importante que explica la evolución y el destino de estas explosiones poblacionales de fitoplancton en los mares. Sorprendentemente, los genes que codifican para las enzimas responsables de la biosíntesis del lípido se encuentran en el genoma viral, pero su origen parece derivarse de la propia alga. Esto es un caso único. E. huxleyi presenta genes para rutas biosintéticas muy similares en su genoma pero en palabras del propio Bidle, "el virus los tomó prestados, los metió en su genoma y consiguió alterarlos para hacer un producto tóxico".

Estructura de un Coccolithovirus. Su genoma tiene 407.339 pares de bases y tiene capacidad para codificar 472 proteínas. Al parecer el virus presenta una envoltura con el esfingolípido que le permitiría unirse al alga.

Adicionalmente este descubrimiento puede tener ramificaciones interesantes. Los investigadores están intentando caracterizar el esfingolípido responsable, y una vez hecho esto, intentar modificarlo para usarlo frente a un tipo de células que se caracterizan por presentar un defecto en sus rutas apoptóticas: las células cancerosas. Se especula con la posibilidad de crear nuevas moléculas capaces de destruir a las células tumorales induciendo en ellas las rutas de muerte celular.

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Peste bovina ¿la segunda enfermedad en ser erradicada?

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La revista Nature publica un optimista artículo sobre la posibilidad de que el virus de la peste bovina sea oficialmente declarado como erradicado en un año y medio. De ser así, se convertiría en la segunda enfermedad eliminada del planeta después de que en 1980 se consiguiera dicho objetivo con la viruela.

Alegoria de la epidemia de peste bovina que asoló la región de Bolonia en 1713. Fuente:National Portrait Gallery

Devastación causada por la peste bovina en Sudáfrica en el año 1897. Fuente: de la imagen

El virus de la peste bovina (rinderpest en inglés) estuvo considerado durante mucho tiempo como una de las peores enfermedades veterinarias. Afectaba tanto a animales domésticos como salvajes. Su mortandad era muy elevada lo que causaba graves perjuicios a las cabañas ganaderas, con efectos terribles en los países subdesarrollados. Este virus pertenece a los morbillivirus, grupo donde está incluido el virus del sarampión. Los síntomas de la enfermedad son fiebre, lagrimeo mucopurulento, diarrea y deshidratación. La mortalidad es superior al 80% en tan sólo diez días.

Síntomas de la peste bovina. Fuente: Texas A&M University

La enfermedad proviene de las estepas asiáticas y llegó a Europa en el siglo IV, junto con las hordas de hunos que invadieron el Imperio Romano. De Europa se extendió a África, Asia Menor y la India. Afortunadamente no fue exportada ni a las Américas ni a Australia. En los años 80 se desarrolló una vacuna a partir de virus atenuados que producía inmunización total y que además era estable a temperatura ambiente. En 1994 la FAO lanzó un programa de erradicación global (Global Rinderpest Eradication Programme) que comenzó por estudiar la distribución geográfica de la enfermedad para posteriormente tomar medidas de contención y así evitar su dispersión. Posteriormente se promovía la vacunación masiva del ganado y de la fauna salvaje seguido de la vigilancia exhaustiva para detectar nuevos brotes. Esta última parte ha sido la más difícil, pues muchas de las áreas vigiladas se encontraban en zonas de guerra como Etiopía o Sudán.

Mapa de la FAO mostrando el avance temporal en la erradicación de la enfermedad

Como la vacunación produce inmunización no es posible distinguir entre animales vacunados y animales que hayan sobrevivido a la infección. Así que la única forma de saber si la enfermedad ha desaparecido es suspender el programa de vacunación y esperar si aparece algún animal enfermo en alguna de las áreas en las que se mantenía la enfermedad. Desde hace seis meses no se vacunan a los terneros recién nacidos frente a la peste bovina. Si transcurren dieciocho meses más y no se detecta ningún animal infectado entonces se declarará formalmente erradicada la enfermedad.

Vacunación del ganado (Fuente: FAO)

Crucemos los dedos.

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