Con un mes de retraso... pero aquí están las participaciones del Biocarnaval

ACTUALIZACIÓN: durante el pasado XXIV Congreso de la SEM se declaró que el premio a la mejor participación en la categoría libre (categoría D) fuera para César Tome por L-carnitina, microbioma y cardiopatías. Dolores Bueno (@Ununcuadio)ganó en la categoría C al ser la única participante. Muchas felicidades, y gracias a todos los participantes por su interés.

Lo primero de todo pedir disculpas por la tardanza en publicar este post. Debería haber sido publicado en junio, así que tiene un mes de retraso. Los motivos del retraso han sido muchos, pero no vamos a entrar en ellos. Vamos al grano que es lo importante. El Micro-BIO-Carnaval patrocinado por el grupo de Docencia y Difusión de la Sociedad Española de Microbiología estuvo alojado en tres blogs durante dos meses. Los blogs, además de éste, fueron Micro Gaia, MicroBIO.  Los participantes al Biocarnaval edición especial SEM no han sido muchos, para que nos vamos a engañar, pero han sido muy buenos. Aquí están:

Entradas que han participado en las diferentes categorías MICRO-Biocarnaval.

Las categorias A y B han quedado desiertas por no haber participaciones.

Categoría C

Dolores Bueno (@Ununcuadio) nos describe como se elabora el tequila en su blog Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión dentro de la entrada "Propuesta fiestera".

Categoría D

¿Te van las bebidas energéticas con L-Carnitina? Pues deberías leer la entrada escrita por César Tome en su interesantísimo blog Experientia Docet: L-carnitina, microbioma y cardiopatías.

Carlos Romá Mateo en su no menos interesante blog Hablando de Ciencia nos relata un pequeño ejemplo de porqué debemos de decir "Gracias, bacterias"

Flagellum en su blog nos disecciona a un enemigo mortal en su entrada "Las armas de un coronavirus"

Jose Luis Moreno hace honor al nombre de su blog, Afán por saber y nos explica la relación entre violines y microorganismos en "Stradivarius y la microbiología, perfecta armonía".

Mª Jesús Fuentes Sebio en su blog Vendo mi cuerpo por ser delgad@ nos demuestra los peligros y consecuencias de los movimientos antivacunas en "Un virus estable".



Entradas que han participado en el Biocarnaval

El blog Ser Vivo escrito por Pedro L. Méndez nos muestra que los leones marinos tienen unos gustos musicales algo peculiares en "Otario style".

Y por si nos supo a poco, Ser Vivo participó nuevamente con una entrada sobre especies invasoras. "Cangrejos verdes vs. púrpuras, los invasores ganan por KO".

Torjo Saura en su Enciclopedia Galáctica nos deleitó con su "" Ensayo sobre la evolución de los patógenos"

El blog Consultoría y Educación Ambiental nos hizo un repaso de las Cianobacterias

Felix A. Ruiz responsable del blog Versociencia nos ilumina sobre la Neurogénesis

Ángel Rodríguez Villodres en Ciencia para todos nos habla de la relación entre bacterias y los aromas corporales en "Cuestión de olor".

José Manuel López Nicolás en su siempre estimulante blog Scientia nos responde a la pregunta "¿Por qué los alimentos ecológicos tienen peor aspecto? La bioquímica y el sentido común lo explican"

Carlos Lobato en La Ciencia de la Vida nos explica como educó a sus hijas en las medidas de higiene básicas dibujando con ellas los "Bichitos Malos"

El blog de Carola nos habla de las relaciones entre tres tipos de insectos: "Pulgón, oruga y hormiga!"

Mª Jesús Fuentes además de participar en el concurso también contribuyó con otra entrada de su blog Vendo mi cuerpo por ser delgad@ titulada "Estómago engaña a cerebro"

Abaritz en Abaritzeta nos responde a la pregunta "El psicópata ¿nace o se hace?"

Y en un doblete, Abaritz nos desveló como el ADN mitocondrial ayudó a establecer quienes fueron "Los mejores navegantes de la historia"

Amara en su imprescindible blog La ciencia de Amara publicó una completísima entrada sobre las micorrizas en "Raíces y algo más"


Fuera de concurso:

Raven y su blog Micro Gaia participó con "Feliz día de Petri"

Este blog participó con "Sex and Tetrahymena. Vive la difference!", "Cine y bichos: Erin Brockovich" y "Silver Surfer contra los microbios"





Muchas gracias a todos los participantes. ¡Nos vemos en el próximo Biocarnaval!

Bronceado fúngico

origen de la imagen

Ahora que viene el veranito más de uno se irá a la playa a ponerse moreno. Sus células epidérmicas producirán melanina para así protegerse de los rayos UV del Sol. Pero la melanina no es exclusiva de los mamíferos. De hecho cualquier filum, eucariota o procariota (exceptuando por ahora a las arqueas y a las arañas) tiene alguna especie que la produce. Y es que la melanina también protege contra otros tipos de estrés medioambiental como los agentes oxidantes y la radiación ionizante. En el caso de los hongos, la melanina les permite sobrevivir en ambientes tan extremos como la aridez y las bajas temperaturas de la Antártida, las zonas más contaminadas de Chernobil o el caluroso interior de un lavavajillas lleno de detergente.

Bioquímicamente hablando la melanina es un polímero amorfo cuya estructura química detallada es desconocida. Sí, parece mentira que aún no se haya dilucidado la arquitectura molecular de uno de los pigmentos más famosos, pero a veces las cosas son así para las moléculas muy hidrofóbicas e insolubles. Al microscopio electrónico la melanina parece tener una estructura granular.

Síntesis de melanina en los hongos. En la parte superior está la ruta endógena a partir de Acetil-CoA y en la inferior la ruta exógena a partir de L-Dopa. Origen de la imagen: Eisenmann y Casadeval

Los hongos pueden sintetizarla de dos maneras diferentes. Unos utilizan un sustrato endógeno como la acetil-CoA y que usan el 1,8-dihidronaftaleno como intermediario. Esta es la ruta que usan hongos como Aspergillus o Penicillium. Al parecer los gránulos se biosintetizan en unas vesículas intracelulares análogas a los melanosomas de los mamíferos y de allí son transportadas a la pared celular. Una vez en el exterior, los gránulos de melanina se localizan en la pared celular, donde se entrecruzan covalentemente con los polisacáridos que forman dicha envoltura. Otros como Cryptococcus, son dependientes de una fuente exógena de tirosina o de L-3,4-dihidroxifenilalanina (L-dopa). En ese caso la síntesis es extracelular. La levadura produce unas vesículas conteniendo la enzima lacasa que es secretada en la pared celular. Allí la enzima utiliza la L-dopa como sustrato para producir melanina.

Modelo de la síntesis y localización de la melanina en la levadura Cryptococcus neoformans. Origen de la imagen: Eisenmann y Casadeval

En el caso de los hongos patógenos, como las especies del complejo Cryptococcus neoformans, la melanina es un factor de virulencia. Es lógico si tenemos en cuenta de que la melanina protege contra los factores oxidantes, una de las principales armas usadas por las células del sistema inmune. También se ha observado que los hongos productores de melanina inhiben la fagocitosis de los macrófagos e incluso interfieren con la producción de citoquinas.

Pero los hongos productores de melanina también pueden tener una interesante aplicación biotecnológica. La melanina protege contra la radiación ionizante por lo que se ha pensado en utilizar a especies de hongos melanógenos en biorremediación de lugares contaminados con elementos radioactivos. Y no acaba ahí la cosa, ya que también se ha encontrado que la melanina protege contra la acción de diversas sustancias tóxicas y que incluso puede adsorber eficientemente metales pesados, con lo que se puede utilizar en tareas de bioinmovilización de dichos elementos.

Estas setas “morenitas” probablemente den mucho que hablar en el futuro.

Esta entrada participa en el XXVI carnaval de la Química que se aloja en "El cuaderno de Calpurnia Tate"



Eisenman HC, & Casadevall A (2012). Synthesis and assembly of fungal melanin. Applied microbiology and biotechnology, 93 (3), 931-40 PMID: 22173481

Silver Surfer contra los Microbios

El nuevo enemigo de Estela Plateada: bacterias con poderes evolutivos. Fuente de las imágenes: 1 y 2

La plata es uno de los metales nobles. Desde la antigüedad se le atribuyen unas ciertas propiedades milagrosas y curativas. Herodoto contaba que los reyes de Persia sólo bebían agua que hubiera sido almacenada en recipientes de plata porque de esa forma se mantenía fresca y sin corromper. De hecho, los ejércitos de la antigüedad disponían monedas de plata en los recipientes que debían contener el agua para las tropas. La observación de que las bebidas y los alimentos almacenados en recipientes de plata no se descomponían con tanta rapidez no pasó inadvertida a nuestros antepasados. Las famosas cuberterías y vajillas de plata de los nobles no solo era por ostentación, sino también por seguridad alimentaria, aunque muchos de ellos acababan sufriendo argiria.

Caso extremo de argiria. Este hombre estuvo bebiendo un vaso de plata coloidal (10 ppm) durante el suficiente tiempo para que la plata se acumulara en su piel. Al parecer le dijeron que beber plata era bueno para la salud y se lo creyó. La plata se oscurece debido al efecto de la luz y por eso ese tono azul. La argiria es irreversible, aunque afortunadamente no suele producir daños graves aparte de los estéticos. Se piensa que esta condición es la que hizo nacer la expresión "sangre azul" para la nobleza, ya que ellos usaban vajillas y cubiertos de plata con profusión. Advertencia. Muchos charlatanes, homeópatas, ecologuays, newageros y similares están promocionando el uso de la plata coloidal para tratar cualquier tipo de dolencia. Lo que venden no son medicamentos y mejor es no tomarlos si no quieres quedar como el tipo de arriba. Fuente de la imagen: Ophra

Evidentemente alguien debió pensar que la plata también debía de tener usos en medicina. Hipócrates la utilizaba para tratar heridas y úlceras. Parece que hay una referencia al uso de nitrato de plata por los romanos en el año 69 AC, aunque el primer uso claro de dicho compuesto para tratar heridas y verrugas se da en el año 702 de nuestra era. En el año 1520 Paracelso utilizó el nitrato de plata como cauterizante de las heridas, procedimiento que todavía se usa. En 1850 el cirujano Marion Sims utilizó hilo de plata para suturar heridas que de esa manera no se infectaban. Y en 1880, el doctor Carl Siegmund Franz Crede fue uno de los primeros en utilizar nitrato de plata para prevenir una infección concreta. Utilizaba soluciones al 1% como colirio para tratar los ojos de neonatos cuyas madres sufrían de gonorrea. De esa forma evitaba que quedaran ciegos por culpa de la infección por Neisseria gonorrhoeae. En tan sólo 13 años la incidencia de la oftalmia gonorreica bajó de un 7.8% a un 0.13%.

Fue Carl Wilhelm Von Naegeli el primero en explicar que eran los iones de plata los que destruían a los microbios. De hecho realizó un estudio sistemático y encontró que 650 especies de microbios eran destruidas por coloides o por sales de plata. También observó que ni los hongos miceliares ni los parásitos se veían afectados.

La plata no es atacada por el agua o los ácidos. Sin embargo, la plata en estado metálico libera continuamente pequeñas cantidades de iones que tienen un potente efecto bactericida actuando como un agente oxidante que o bien genera especies reactivas del oxígeno (ROS), o bien actúa destruyendo los sistemas enzimáticos y de transporte de electrones que se localizan en la membrana plasmática. Al parecer lo que hace es reaccionar con los grupos tiol (-SH) presentes en las proteínas. También se ha observado que la liberación de plata se puede dar en forma de nanopartículas, que también presentan propiedades bactericidas. La síntesis de los coloides de plata ocurre debido a la reducción de los iones solubles de plata utilizando agentes de reducción como citrato, glucosa, etilenglicol o borohidruro de sodio. Dicha reducción puede darse en agua o en solventes orgánicos. Se deben añadir agentes estabilizantes para evitar la agregación de las nanopartículas que se forman (pueden verse en microfotografía de la imagen inferior)

Partículas de plata coloidal Fuente de la imagen: Chernousova and Epple

Hasta el advenimiento de los antibióticos tanto el nitrato de plata como la plata coloidal eran de los antisépticos más usados. A partir de los años 40 su uso decayó, pero el interés se ha recuperado debido precisamente a la expansión de las resistencias a los antibióticos. Lo cierto es que el material tratado con plata se usa en algunas prótesis quirúrgicas y en otro tipo de materiales médicos como sondas y tubos endotraqueales. También se usan nanopartículas en el envoltorio de productos perecederos como los alimentos. Sin embargo su efectividad como componente de cremas o de vendas para el tratamiento tópico de las quemaduras ha sido puesta en entredicho. De todas formas son muchos los grupos que están investigando las posibles aplicaciones antibacterianas de los compuestos de plata. Basta ir al PubMed y poner "silver nanoparticles antibacterial" y obtendrá unas 600 referencias. Sin embargo cuando uno mira la multitud de trabajos que hay se encuentra que es muy difícil sacar conclusiones. Cada grupo parece que utiliza un tipo distinto de nanopartículas de plata, de cepa de microorganismos para sus ensayos, y de tipo de ensayo, por lo que es muy difícil sacar conclusiones ya que los datos varían tremendamente. Un ejemplo: para E. coli se han descrito concentraciones mínimas inhibitorias (MIC) que van desde los 0,5 mg/L (sales de plata) a los 150 mg/L (nanopartículas de sulfuro de plata).

Pero a Estela Plateada le ha salido un nuevo enemigo además del terrible Galactus. La principal ventaja de la plata, o de las nanopartículas, sobre los antibióticos era que en teoría los microorganismos no podían generar resistencias debido a que su acción era inespecífica (produce ROS y/o inactiva diversas enzimas reaccionando con los grupos -SH). Bueno, pues va a ser que no. Al menos eso es lo que han descrito en un artículo reciente unos investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW Australia). Los investigadores querían observar como las nanopartículas afectaban a E. coli, pero lo que se encontraron es que los cultivos se les contaminaban con otra bacteria, un Bacillus que sí era capaz de aguantar el efecto bactericida de las nanopartículas. Peor aún, encontraron que esa bacteria contaminante se adaptaba y podía aguantar mayores concentraciones de nanopartículas de plata. Así que los investigadores avisan de que hay que ser cautos con el uso de la plata porque eso puede dar lugar a la aparición y diseminación de dichas resistencias entre los microorganismos. Así que a Estela Plateada le ha salido un nuevo enemigo además del terrible Galactus.

Evolución Plateada: Fuente de la imagen: Gunawan et al.

Esta entrada participa en el XXV Carnaval de la Química (Bodas de Plata) alojado en Moléculas a Reacción. En el V Carnaval de las Humanidades alojado en Pero eso es otra historia y en el XXIV Carnaval de la Biología edición especial SEM (Micro-BIOcarnaval fuera de concurso) alojado en esta casa.

Alexander, J. (2009). History of the Medical Use of Silver Surgical Infections, 10 (3), 289-292 DOI: 10.1089/sur.2008.9941

Chernousova, S., & Epple, M. (2013). Silver as Antibacterial Agent: Ion, Nanoparticle, and Metal Angewandte Chemie International Edition, 52 (6), 1636-1653 DOI: 10.1002/anie.201205923

Gunawan C, Teoh WY, Marquis CP, & Amal R (2013). Induced Adaptation of Bacillus sp. to Antimicrobial Nanosilver. Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany) PMID: 23625828

http://newsroom.unsw.edu.au/news/science-technology/bacteria-adapt-and-evade-nanosilver%E2%80%99s-sting http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201205923/full

Micro-BIOCarnaval -3ª Parte. No es el fin de la trilogía, es un nuevo comienzo.

Todo lo bueno se acaba y el Micro-BIOCarnaval no iba a ser una excepción. Desde el día de hoy y hasta el 31 de mayo este blog será el anfitrión de la 3ª parte de esta edición especial patrocinada por el Grupo de Docencia y Difusión de la Sociedad Española de Microbiología.

Como ya se ha indicado en los blogs MicroGaia y MicroBIO, que alojaron la 1ª y 2ª parte del Micro-BIOcarnaval, tras más de dos años de vida y veintidós ediciones, el Carnaval de Biología forma ya parte del panorama divulgativo-científico de nuestra blogosfera con la publicación de más de 680 aportaciones por parte de profesores, estudiantes y amantes de la biología y la ciencia en general. Tras todo ese tiempo el BioCarnaval ha conseguido dar un 'salto evolutivo'... 

La SEM ha sido la primera, pero esperamos que a partir de ahora haya ediciones temáticas especiales en las que alguna sociedad científica podrá aprovechar para darse a conocer a toda la red. Pero no como una simple anunciante, en este caso buscamos la interacción, la participación por medio de una divulgación que incluya a todo el mundo. 

En esta edición especial Micro-BIOCarnaval se seguirá cumpliendo las normas habituales de participación. Lo que quiere decir que se puede seguir escribiendo sobre el tema que más os guste (siempre que cumpla las normas generales), sin embargo si decidís escribir sobre el tema propuesto por la sociedad científica que patrocine la edición especial..¡ podréis optar a premios !   

Confiamos en que este esfuerzo haya servido para darle un poco más de valor a la divulgación científica y su importante papel en educar a una sociedad moderna. Sobre todo porque en estos tiempos llenos de recortes, corrupciones, y mangantes, la Ciencia y todos los que se dedican a ella aún son vistos como algo de fiar.  Así que ¡sigamos haciendo grande a este, nuestro Carnaval de Biología ! 

Al final de esta entrada verás un repaso por las ediciones anteriores

Normas Generales para el BioCarnaval:

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

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

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

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

5. Cada organizador puede proponer mejoras y cambios para el Carnaval.

Normas para esta edición especial micro-BioCarnaval:

1. Las entradas (post) que participen en el concurso de la Sociedad Española de Microbiología (SEM) deben indicarlo añadiendo un enlace a la web de dicha sociedad (http://www.semicrobiologia.org/ddm/index.php) e incluyendo el logo oficial de dicho concurso (Agradecimientos a Merche Berlanga, de la Universidad de Barcelona, la realización del logo del micro-Biocarnaval). También deben de indicar en qué categoría participan ver más abajo).

2. Para concursar en esta sección SEM es imprescindible que el post esté dedicado a algún aspecto de la Microbiología.

3. Las entradas deben ser originales e inéditas. En caso de utilizar figuras o imágenes, todas deben de provenir de sitios de acceso público con licencia Creative Commons y debe de identificarse correctamente el enlace de la web  de donde provienen.

4. Hay cuatro categorías:

a)    Mejor entrada publicada por un estudiante de colegio o instituto que será premiado con un ejemplar del libro "Ni contigo, ni sin ti" escrito por Miguel Vicente, Marta García-Ovalle y Javier Medina. 

b)   Mejor entrada publicada por un estudiante de grado o máster universitario que será premiada con un ejemplar del libro  "Cuentos de microbios" de Arthur Kornberg.

c)    Mejor entrada publicada por un estudiante de doctorado que será premiada con una suscripción de un año a la SEM.

d)   Mejor entrada dedicada a la ciencia de la Microbiología y que no participa en las anteriores categorías. Se publicará dicha entrada en la revista oficial de la SEM.

5. Las entradas serán valoradas por un jurado constituido por personas de prestigio en el ámbito científico y de la blogosfera, que serán los encargados de emitir el fallo correspondiente. El jurado valorará la capacidad divulgativa, la calidad literaria y el interés científico y social de las entradas. Se seguirá el procedimiento de votaciones sucesivas hasta obtener una mayoría de votos a favor de los relatos ganadores. El fallo del jurado será inapelable y se adoptará como mínimo, por mayoría simple.

6. La resolución de los premios se anunciará durante el XXIV Congreso de la SEM (julio de 2013) y  posteriormente se comunicará a los premiados, quienes deberán probar su identidad para recibir el premio

La fechas y los blogs anfitriones de esta edición especial micro-BioCarnaval son:

1 al 20 de abril: Micro Gaia

21 de abril al 10 de mayo: microBIO 

11 al 31 de mayo: Curiosidades de la Microbiología

Resumiendo:

durante el periodo que va desde el 1 de abril al 31 de mayo, podréis participar en esta edición especial micro-BioCarnaval. Podéis hacerlo con el tema que queráis siguiendo las normas generales, o participar en la sección SEM en cualquiera de las categorías (indicándolo y cumpliendo las normas de dicha sección).

En las entradas participantes debe aparecer indicado dónde y en qué participáis. Por ejemplo, si alguien publica una entrada entre el 11 y el 31 de mayo deberá poner:

"Este post participa en el Carnaval de Biología edición especial micro-BioCarnaval, que hospeda @ManoloSanchezA  en su blog Curiosidades de la Microbiología "

o

"Este post participa en el Carnaval de Biología edición especial micro-BioCarnaval, en la sección SEM, categoría …… que hospeda @ManoloSanchezA  en su blog Curiosidades de la Microbiología "

¡Ánimo!

Repaso por las ediciones anteriores:

•   I edición (febrero de 2011): MicroGaia (Tema propuesto: Bacterias) 

•   II edición (marzo de 2011): La muerte de un ácaro (Tema propuesto: Evolución) 

•   III edición (abril 2011): El Pakozoico (Tema propuesto: Relaciones tróficas) 

•   IV edición (mayo 2011): BioUnalm (Tema propuesto: Biotecnología) 

•   V edición (junio 2011): Feelsynapsis (Tema propuesto: Ellas también investigan)

•   1ª edición del Biocarnaval de verano (julio y agosto de 2011), coordinado por Marimarus blog (Tema propuesto: Artrópodos) y ¡Jindetrés sal! (Tema propuesto: Anécdotas biológicas veraniegas). También se llevó a cabo el Concurso de bioilustración en Feelsynapsis y el de biofotografía en Microgaia 

•   VI edición (octubre 2011): Diario de un copépodo (Tema propuesto: ¡No puedo creer que no sea…!) 

•   VII edición (noviembre 2011): Curiosidades de la Microbiología (Tema propuesto: Gazapos) 

•   VIII edición (diciembre 2011): Resistencia numantina (Tema propuesto: Defendiendo ideas contra la evidencia) 

•   IX edición (enero 2012): La Ciencia de la Vida (Tema propuesto: Cordados) 

•   X edición (febrero 2012): Scientia (Tema propuesto: Enzimas) 

•   XI edición (marzo 2012): Ciencia y alguna que otra cosa (Tema propuesto: La información y la vida) 

•   XII edición (abril 2012): Blog de laboratorio (Tema propuesto: El ADN) 

•   XIII edición (mayo 2012): Caja de Ciencia (Tema propuesto: Levaduras y Hongos) 

•   XIV edición: (junio 2012): BioTay (Tema propuesto: Comportamiento animal) 

•   XV edición: (julio-agosto 2012): Hablando de Ciencia (Tema propuesto: Dinosaurios (y otras criaturas extintas))

•   XVI edición (septiembre 2012): El Blog Falsable (Tema propuesto: Neurobiología)

•   XVII edición (octubre 2012): Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión(Tema propuesto: Enfermedades raras y enfermedades olvidadas o parasitarias)

•   XVIII edición (noviembre 2012): Ameba Curiosa (Tema propuesto: Ciencia en la cocina)

•   XIX edición (diciembre 2012): La Fila de Atrás (Tema propuesto: Grandes descubrimientos e inventos del siglo XIX)

•   XX edición (enero 2013): Forestalia (Tema propuesto: En el bosque...)

•   XXI edición (febrero 2013): La Enciclopedia Galáctica (Tema propuesto: La Evolución)

•   XXII edición (marzo 2013): Consultoría y Educación Ambiental (Tema propuesto: Animales)

Cine y bichos: Erin Brockovich

Origen de la imagen: Wikipedia

"Erin Brockovich" es una película biográfica dirigida por Steven Soderbergh y estrenada en el año 2000. Julia Roberts interpretó a Erin, una secretaria de un pequeño bufete de abogados que se convirtió en un moderno "David" al conseguir iniciar y ganar un litigio medioambiental contra un "Goliath" empresarial, la Pacific Gas and Electric Company. Lo que encontró Erin es que esta compañía había contaminado los acuiferos de la pequeña localidad de Hinkley con cromo hexavalente, causando la aparición de diversas enfermedades y males en los habitantes de dicha localidad. En 1996 la compañía fue condenada a pagar 333 millones de dólares en daños, aunque diez años después tuvo que desembolsar otros 295 millones para cubrir otras demandas relacionadas con el evento de contaminación. Hoy en día, la pluma de contaminación sigue migrando y contaminando el subsuelo de Hinkely.

La historia comenzó en 1952. La compañía Pacific Gas & Electric había dispuesto una estación de compresores para el suministro del gas a las localidades de la zona. Los compresores deben de ser refrigerados utilizando unas torres de refrigeración con agua. Para evitar la corrosión se añadía cromo hexavalente al agua (seguramente en forma de dicromato sódico). Este agua era almacenada en unas "balsas" que no habían sido selladas correctamente, con lo que el agua contaminada pudo percolar en el subsuelo y contaminar los acuíferos. Se alcanzaron niveles de 0,58 ppm de cromo hexavalente, cuando el nivel máximo permitido para el cromo, en cualquiera de sus formas y estados de oxidación, es de 0,1 ppm.

¿Y por qué se utiliza cromo hexavalente para evitar la corrosión? Para ello necesito describir la corrosión del metal, un proceso complejo en el que están involucradas la Física, la Química y la Biología. Las protagonistas de este último aspecto son dos tipos de bacterias: las Bacterias Oxidadoras del Hierro y las Bacterias Reductoras del Sulfato, también conocidas como SRB por Sulfate-Reducing Bacteria. Las primeras son aerobias y las segundas son anaerobias.

Imaginémonos una tubería llena de agua. El metal va a reaccionar con ella de manera electroquímica. La superficie metálica será el ánodo y el agua el cátodo. En la superficie metálica lo que ocurre es la oxidación del hierro metálico a ion ferroso. En caso de haber oxígeno disuelto los dos electrones que se producen reaccionan con el agua y el oxígeno formando iones hidroxilo.


Reacción 1

Fe⁰ → Fe²⁺ + 2 e^-

1/2 O₂ + H₂O + 2 e^- → 2(OH^-)

Pero si no hay oxigeno (condiciones anaeróbicas), ocurre algo distinto. El ánodo sigue siendo la superficie metálica, pero los electrones ahora reaccionan con los hidrogeniones presentes en el agua lo que da lugar a la formación de hidrógeno.


Reacción 2

Fe⁰ → Fe²⁺ + 2 e^-

2 H⁺ + 2 e^- → 2 H₂

En realidad estas dos reacciones se dan de manera simultánea, así que el balance final es una suma de las dos como se muestra a continuación:


Reacción 3

Fe⁰ → Fe²⁺ + 2 e^-

Fe²⁺ + 2 H₂O → Fe(OH)₂ + H₂

Imaginemos que en el agua hay alguna bacteria perteneciente a las SRB, lo cual no es raro porque son unos microbios ubicuos. Este tipo de bacterias pueden "pegarse" a la superficie metálica y forman un biofilm. Cuando se pegan, lo que hacen es favorecer la formación de una "celdilla anaeróbica" en la superficie del metal. Con ello consiguen que la reacción 2 que forma hidrógeno se vea favorecida. Estas bacterias pueden utilizar el hidrógeno como donador de electrones para así obtener energía metabólica. Con lo cual van eliminando el producto de dicha reacción y eso "estimula" que la reacción 2 se acelere. Pero, si utilizan el hidrógeno como donador de electrones ¿qué usan como aceptor? Pues utilizan lo que su propio nombre indica: el sulfato, un anión muy abundante en el agua. Este sulfato es , reducido a ácido sulfhídrico. Así que ahora tenemos un ácido que lo que hace es reaccionar con el metal produciendo sulfuro de hierro y más hidrógeno, hidrógeno que será aprovechado por la bacteria para reducir más sulfato a sulfhídrico que raccionará con el hierro, que a su vez, etc. Las reacciones son las siguiente:


Reacción 4

4 H₂ + SO₄^2- → H₂S + 2 OH^- + 2 H₂O

Reacción 5

H₂S + Fe²⁺ → FeS + H₂

Si juntamos la reacción 3, la 4 y la 5, lo que tenemos es la reacción global.

Reacción global

Fe²⁺ + SO₄^2- + 2 H₂ → FeS↓ + Fe(OH)₂↓ + 2 OH^-

¿Y las bacterias oxidadoras del hierro? Pues ayudan, y mucho, al proceso. Estas bacterias se pegan al biofilm formado por las SRB. Pero como hemos dicho antes, las bacterias oxidadoras del hierro son aerobias, así que lo que hacen son dos cosas. Primero favorecen la reacción 1 ya que oxidan el ferroso a férrico, y en segundo lugar consumen el oxígeno disuelto en el agua, con lo que crean un microhábitat anaerobio que favorece el crecimiento de las SRB que están justo debajo de ellas. Como consecuencia de todos estos procesos se comienzan a crear cavidades y grietas que van siendo colonizadas por estos microorganismos lo que eventualmente producirá que la estructura metálica se vea comprometida. ¿Y el cromo hexavalente? Pues resulta que es un inhibidor del crecimiento de las SRB. Así que si hay cromo, las SRB no pueden crecer sobre el metal, y si no pueden crecer, este proceso no puede iniciarse, con lo cual evitamos que se produzca la corrosión.

Representación esquemática del proceso de biocorrosión. Las SRB están coloreadas de naranja. Las reacciones que producen en anaerobiosis están encuadradas en amarillo. Las bacterias oxidadoras del hierro son los bacilos rojos y las reacciones están encuadradas en rojo. Para más detalles ver el texto. Imagen basada en la figura 15.2 del libro Environmental Microbiology de Maier, Pepper y Gerba.

Esta entrada participa en el XXIII Carnaval de la Biología, edición Micro-BioCarnaval (aunque fuera de concurso) que en este momento se aloja en el blog MicroBio. También participa en el XLI carnaval de la Física alojado en Factor Ciencia, en el XXIV carnaval de la Química edición Cromo alojado en el Zombi de Schrödinger y en el V carnaval de las Humanidades cuando haya anfitrión.

Sex and Tetrahymena. Vive la différence!

Aviso, en esta entrada se muestran imágenes de sexo explícito como la de arriba (origen: Invitrogen).

Tetrahymena thermophila es un viejo conocido de los estudiantes de Biología ya que es un "protozoo-modelo" pues desde hace 50 años se usa como ejemplo para estudiar diversos procesos biológicos y entre ellos el ciclo sexual de estos seres unicelulares. También es famoso porque fue el organismo donde se descubrió la función de los telómeros (y que resultó en un premio Nóbel). En condiciones óptimasT. thermophila se reproduce de manera asexual, pero si las condiciones se ponen difíciles (disminución de nutrientes, cambios ambientales, etc), necesita encontrar a una pareja de sexo distinto para establecer relaciones íntimas y crear descendencia.

Sexo en Tetrahymena thermophila. Este protozoo posee dos núcleos. El núcleo somático y el núcleo germinal. En el esquema se muestra el apareamiento (1) entre una Tetrahymena de tipo sexual II y otra de tipo sexual VI inducido por condiciones de hambruna (starvation). Cuando los dos protozoos se aparean lo que hacen es fusionar los núcleos germinales haploides para formar un "núcleo de fertilización" diploide (2). Este núcleo de fertilización llevará a cabo dos rondas de mitosis, dando lugar a cuatro nucleos diploides idénticos, que se diferenciaran en dos núcleos somáticos poliploides y dos núcleos germinales diploides. Antes de la separación de los conjugantes, el núcleo parental somático y uno de los núcleos germinales será degradado. Cuando los conjugantes se separen(3) cada núcleo somático diferenciado tendrá entre 8 a 16 copias de cada cromosoma. El sexo será determinado al azar entre las siete opciones posibles. Cuando se restauran unas condiciones en las que no hay escasez de nutrientes (4) las células entran en fase vegetativa y se reproducen asexualmente (5). Origen de la imagen: Cervantes et al. Sup Mat.

El lector habrá notado que hablo de "sexo distinto" en lugar de "sexo opuesto". Y eso es debido a que una de las propiedades más fascinantes de este protozoo es que tiene siete sexos (o tipos sexuales). Sí, sí, han leído bien: SIETE. Y se denominan usando los números romanos (I al VII).

Al microscopio T. thermophila no presenta dimorfismo sexual. No hay diferencias de forma o de aspecto entre un sexo y los otros. Por lo que la pregunta es obvia ¿cómo se distinguen entre sí? Pues por diferencias químicas en la superficie celular. Cuando una Tetrahymena se encuentra con otra se dan un “achuchón” a nivel molecular para ver si son del mismo sexo. En su membrana hay un par de proteínas que indican el tipo sexual. Si las moléculas de superficie son las mismas eso indica que ambos protozoos son del mismo sexo y cada uno se va por el otro lado (no, no hay Tetrahymenas homosexuales). Si las moléculas de superficie son distintas, pues la relación sigue adelante y al final acaban intercambiando núcleos germinales y teniendo protozooitos. Lo curioso es que los descendientes no tienen porqué tener el sexo de sus "papás", sino que pueden tener otro completamente distinto.

¿Y qué determina el tipo sexual? Esa es la respuesta que han encontrado los investigadores de la Universidad de California Santa Bárbara, el Instituto de Hidrobiología de la Academia China de Ciencias y el Instituto J. Craig Venter. Resulta que la determinación del tipo sexual en T. thermophila viene definido por unos genes que se localizan en el llamado locus mat (por el inglés matting que significa apareamiento). Pero, como muchos otros ciliados, Tetrahymena tiene dos núcleos: el somático y el germinal. El somático presenta poliploidia y es el responsable de la transcripción de todos los genes que el microorganismo necesita para sobrevivir de forma habitual. El núcleo germinal en cambio es diploide y se mantiene en reposo, hasta que llega el momento de aparearse. Eso quiere decir que debe de haber un locus mat en el núcleo somático y otro en el núcleo germinal.

El núcleo somático contiene en el locus mat un par de genes ordenados "cabeza con cabeza". Cada uno de esos genes codifica para una proteína que contiene un dominio transmembranal, conservado en todos los sexos, y un segmento específico que determina el "tipo sexual". Estas proteínas son las que permiten el reconocimiento de protozoos del mismo sexo o de sexos distintos. Si es del mismo sexo entonces no hay apareamiento. Cuando se mira el genoma del núcleo germinal lo que se encuentra en el locus mat es algo muy distinto. No hay un par de genes, sino un agrupamiento incompleto de pares de genes que representan cada uno de los potenciales “tipos sexuales”. Es decir, en el núcleo somático está determinado el sexo del protozoo, pero en el núcleo germinal está la información para los siete sexos.

En la parte superior se muestra la estructura del locus mat del núcleo germinal de Tetrahymena con los seis pares incompletos. En la parte central se muestra una reordenación presente en el núcleo somático que determina que el tipo sexual del protozoo. La parte inferior muestra con más detalle la estructura del par de genes activos ordenados “cabeza con cabeza”. Las líneas negras finas son los intrones, mientras que los exones están representados por líneas gruesas azules. En el extremo C.terminal se encuentra codificado el segmento transmembrana, Origen de la imagen Cervantes et al.

Cuando este protozoo se aparea con otro protozoo de un tipo sexual distinto, lo primero que ocurre es que se destruye el núcleo vegetativo de ambos paternaires y los dos núcleos germinales se fusionan, creándose un zigoto. Fijémonos que al no haber núcleos vegetativos, ya no hay “tipo sexual” de ningún tipo. Pero como se crea un nuevo núcleo vegetativo a partir del núcleo germinal, es en ese momento cuando se determina el tipo sexual de una manera completamente estocástica. Es decir, las nuevas T. thermophila pueden tener cualquiera de los siete sexos, independientemente del sexo del "papá" y la "mamá"

Los investigadores han mapeado genéticamente el locus que determina el tipo sexual. Posteriormente, han usado la secuencia genómica del DNA del núcleo germinal para identificar qué había en ese locus. Se han encontrado con que cada sexo contiene un conjunto (array) de seis parejas incompletas de genes en su núcleo germinal. En el proceso de determinación del tipo sexual, un nuevo par de genes se ensambla y reorganiza durante la formación del núcleo somático. Los genes incompletos de un par se completan al unirse mediante un proceso de recombinación a los segmentos génicos al final del ordenamiento germinal. El resto de pares incompletos son delecionados, asegurando que sólo permanece un par completo en el locus mat núcleo somático que determinará el sexo. Mientras en el núcleo germinal, el agrupamiento con los seis pares incompletos permanece, por lo que se conserva la potencialidad de tener siete tipos sexuales en una futura descendencia.

Representación esquemática del proceso de recombinación que tiene lugar en el núcleo somático de Tetrahymena y que da lugar a una par funcional que determinara el sexo del protozoo. En dicho proceso se van perdiendo el resto de pares incompletos, con lo que se asegura que sólo haya un tipo sexual. Origen de la imagen Cervantes et al.

Aunque la formación de la pareja funcional de genes es al azar, la recombinación génica que se necesita para formar esa pareja funcional es un proceso muy conservado, preciso y exquisitamente programado. ¿Qué utilidad puede tener esto para los seres humanos? Los reordenamientos y recombinaciones del DNA también se dan en nuestras células y parecen estar involucrados en los fenómenos de "alo-reconocimiento" –la habilidad de que un organismo reconozca sus propios tejidos- por lo que podría ser muy útil en la comprensión del desarrollo de tumores cancerosos.

Esta entrada participa en el XXIII Carnaval de la Biología, edición Micro-BioCarnaval (aunque fuera de concurso) que se aloja en el blog Micro Gaia.

Cervantes, M., Hamilton, E., Xiong, J., Lawson, M., Yuan, D., Hadjithomas, M., Miao, W., & Orias, E. (2013). Selecting One of Several Mating Types through Gene Segment Joining and Deletion in Tetrahymena thermophila PLoS Biology, 11 (3) DOI: 10.1371/journal.pbio.1001518