Velica's Bugs

Gracias al blog "La ciencia de la vida" escrito por Carlos Lobato he conocido el trabajo de Velica, un dibujante portugués. Os dejo aquí unas cuantas de sus imágenes que tienen que ver con la Microbiología, aunque os recomiendo pasar por su página web y echar un vistazo a sus obras.

Todas las imágenes y más en la página de Velica.

Los pinzones de Darwin bacterianos

origen de la imagen: La ciencia de la vida

La genómica de poblaciones permite comparar los genomas de diferentes poblaciones de la misma especie microbiana. De esa forma se puede ver cuales forman parte del "núcleo de genes" (core genes) presentes en todos los miembros de una especie, y cuales son genes específicos de una población (flexible genes). Esos genes específicos pueden decir muchas cosas sobre el medio ambiente en el que vive una población dada y pueden dar una pista sobre su adaptación a posibles cambios en el ecosistema que habitan. Así puede entenderse que fuerzas evolutivas: presión de selección, procesos neutrales; dan forma a dichos genomas.

La profesora Sallie W. Chisholm y su colaboradora Maureen Coleman del MIT's Department of Civil and Environmental Engineering (CEE) compararon poblaciones de dos especies bacterianas que son ubicuas en todos los mares del mundo: la bacteria fotosintética Prochlorococcus y la bacteria Pelagibacter. La comparación fue entre poblaciones que vivían en el Océano Atlántico y en el Pacífico. Han encontrado que aunque las poblaciones están separadas por miles de kilómetros, el núcleo de “genes domésticos” (housekeeping genes) era muy similar entre ambas especies. Las diferencias se encontraban en los genes específicos de población, y estas estaban relacionadas con su hábitat: las bacterias del Atlántico tienen más genes dedicados a la captación de fósforo que sus parientes del Pacífico. Como el fósforo es un bioelemento esencial para la vida, esas diferencias son adaptativas. Es decir, la disponibilidad de dicho elemento químico es la fuerza evolutiva que ha dado forma a las diversas comunidades

Distribución del “núcleo de genes” y los “genes flexibles” entre poblaciones de Prochlorococcus estudiadas en Hawaii (HOT) o en las Bermudas (BATS). Los genes del “núcleo” están presente en los doce aislados secuenciados. El pico agudo indica que esos genes están presentes con una estequiometria uno-a-uno. Los "genes flexibles" están presentes en alguno pero no en todos los genomas de los aislados. Fuente: Coleman and Chisholm.

Este hallazgo es similar a lo que encontró Darwin en los pinzones de las Galápagos. Los picos de los pinzones de las distintas islas mostraban las distintas adaptaciones a los hábitos alimentarios. En este caso, en lugar de modificarse el pico, simplemente se han modificado las proteínas que captan fósforo ya que el Atlántico tiene menos fósforo que el Pacífico. De hecho, los Prochlorococcus atlánticos son tan eficientes en captar fósforo que algunos de las proteínas tienen el papel de neutralizar el arsénico, un elemento que a veces se absorbe "por error" debido a su semejanza química (el fósforo y el arsénico están en la misma columna de la tabla periódica). ¡Todo lo contrario de lo que supuestamente hace la famosa "bacteria del arsénico"!.

Lo que no esperaban los investigadores es que esa iba a ser la única diferencia entre ambos tipos de poblaciones. Ellos esperaban encontrar más. Este resultado indicaba que la disponibilidad de fósforo era la fuerza selectiva principal que había definido a ambas poblaciones.

Comparación de genomas de dos aislados de Prochlorococcus. Las líneas grises conectan genes homólogos. Los genes exclusivos de cada aislado están representados en colores. Estos genes se agrupan juntos en determinadas zonas del cromosoma y están involucrados en la captación del fósforo. Fuente: Coleman and Chisholm.

Pero también obtuvieron un resultado peculiar. El repertorio genético de genes de captación de fósforo en Pelagibacter era filogenéticamente distinto al de Prochlorococcus lo que podía indicar que ambos géneros muestran un comportamiento adaptativo denominado "partición de nicho ecológico". Esto permite que las células con diferentes "estilos de vida" puedan compartir un microambiente evitando la competencia por un recurso. Es decir, la fuente de fósforo para Prochlorococcus es diferente de la que utiliza Pelagibacter.

El siguiente objetivo es ampliar el estudio por ejemplo muestreando diferentes profundidades, latitudes y temperaturas y así conocer su efecto en los genomas de las distintas poblaciones microbianas. De esa forma se espera entender como es la evolución de los microorganismos en la Naturaleza.

Células de Prochlorococcus al microscopio de barrido. Fuente: Chisholm laboratory.

Esta entrada participa en el I carnaval de la Biología organizado por "MicroGaia" y en el II Carnaval de la Química organizado por "El busto de Palas".

Coleman ML, & Chisholm SW (2010). Ecosystem-specific selection pressures revealed through comparative population genomics. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 107 (43), 18634-9 PMID: 20937887

Proyecto Microbioma del Planeta

El Proyecto del Microbioma de la Tierra o EMP (por Earth Microbiome Project) nació en Julio de 2010 durante un pequeño congreso (workshop) celebrado en Utah. La idea era como usar la actual tecnología de secuenciación masiva para explorar las comunidades microbianas de la Biosfera. El resumen del workshop fue publicado en la revista Standards in Genomic Science.

El proyecto es similar al Proyecto Microbioma Humano, pero inmensamente más grande y ambicioso pues pretende caracterizar tanto a nivel taxonómico como funcional la biodiversidad microbiana de muestras tomadas a lo largo y ancho del globo. Podría decirse que los microorganismos son la "materia oscura" de la biosfera planetaria pues lo que sabemos sobre ellos es ínfimo. Actualmente hay más células microbianas en la Tierra (estimado en 10³⁰) que estrellas en el universo conocido (estimado en 10²⁴).


Inicialmente se piensa partir del análisis de unas pocas muestras: unas 200.000 más o menos. Se extraerá el DNA para producir un Atlas Global Metagenómico en el que se piensa que se llegará a reconstruir unos 500.000 genomas microbianos y determinar un primer inventario de la diversidad de las familias de proteínas codificadas por dichos genomas. En una segunda fase se piensa alcanzar los 5 millones.

El origen de las muestras será cualquier lugar concebible: aguas, suelos, filtros de piscina, materia fecal, hojas de árboles, salinas, pistas de tenis,... Aunque cómo es lógico el EMP propone una lista de recomendaciones, objetivos preferentes y una estrategia para que la toma, análisis y almacenamiento de muestras por parte de los diferentes grupos participantes sea lo más parecida posible. Estás son:

1.- Definir el espacio de parámetros ambientales o EPS (Environmental Parameter Space). Las comunidades microbianas tienden a mostrar propiedades funcionales y taxonómicas semejantes si son aisladas de medio ambientes similares. Los microorganismos no entienden de fronteras ni límites, así que definir a las comunidades microbianas permitiría definir una lista de biomas globales (un bioma es un lugar geográfico con unas condiciones ambientales únicas).

2.- Definir la estrategia ideal de muestreo gracias a los EPS que permita determinar el la distintas familias de proteínas y explorar las interacciones tróficas entre las distintas comunidades microbianas (ejemplo: quién se come a quién)

3.- Definir la estrategia real de muestreo. Y es que del dicho al hecho...

4.- Definir la estrategia de secuenciación. O cómo lidiar con la secuenciación del DNA presente en las 200.000 muestras

5.- Seleccionar determinados ambientes para realizar una "secuenciación en profundidad". Se pretende seleccionar 100 muestras y realizar sobre ellas una secuenciación en detalle para realizar estudios metagenómicos y metatranscriptómicos.

6.- Análisis informático de los datos.

7.- Análisis final.

En resumen, el Proyecto del Microbioma de la Tierra será un esfuerzo multidisciplinar que involucrará a ecólogos, genetistas, microbiólogos, físicos, geólogos, informáticos, matemáticos, químicos, ... Y se espera que, al igual que el proyecto del genoma humano ha revolucionado la medicina, este proyecto acabe revolucionando nuestro conocimiento de la biosfera.

Esta entrada participa en el I Carnaval de la Biología cuyo anfitrión es el blog Microgaia.

Gilbert JA, Meyer F, Antonopoulos D, Balaji P, Brown CT, Brown CT, Desai N, Eisen JA, Evers D, Field D, Feng W, Huson D, Jansson J, Knight R, Knight J, Kolker E, Konstantindis K, Kostka J, Kyrpides N, Mackelprang R, McHardy A, Quince C, Raes J, Sczyrba A, Shade A, & Stevens R (2010). Meeting report: the terabase metagenomics workshop and the vision of an Earth microbiome project. Standards in genomic sciences, 3 (3), 243-8 PMID: 21304727

Documental: "La guerra de las vacunas"

El pasado sábado emitieron por la 2 un documental titulado "La guerra de las vacunas" sobre el tema de los movimientos antivacunas en los Estados Unidos y en Gran Bretaña. Un tema que recientemente también ha tenido su repercusión en España. En el documental se nos muestra como nacieron dichos movimientos, la historia del fraude realizado por el doctor Wakefield (el Harry Lime del siglo XXI), y otros aspectos de interés. La página oficial de Documentos TV aún no lo ha colgado en la web, pero al menos en youtube se puede encontrar ya, aunque le falte una parte del inicio. Lo incluyo aquí por su interés.

Lo mejor del 2010

Happy Darwin Day. Fuente: Gonzolabs

Hoy es el Día de Darwin y además se está celebrando el I carnaval de la Biología con especial interés en las bacterias, que por algo son los seres vivos más abundantes del planeta. Así que aquí va un resumen del artículo del blog Small things considered escrito por Moselio Schaechter conjuntamente con Mark Martin y en el que han preguntado a diversos microbiólogos cuales han sido los artículos que más les han llamado la atención durante el 2010. Algunos han sido comentados en este blog, y otros lo serán.

Michael Yarmolinsky eligió ATP control of dynamic P1 ParA-DNA interactions: a key role for the nucleoid in plasmid partition escrito por Vecchiarelli, Han,Tan, M Mizuuchi, Ghirlando, Biertümpfel, Funnell, y Mizuuchi. Versa sobre el mecanismo de segregación de los cromosomas en el proceso de reproducción bacteriana.

Charles Yanofsky se inclina por los artículos aparecidos en la revista Microbe sobre Darwin, la evolución y la microbiología. El primero está escrito por Roberto Kolter y Stanley Maloy. El segundo por Richard Lenski describiendo su famoso experimento que ya lleva 50.000 generaciones.

David Lipson vota por el artículo de la "arsénico-bacteria" sobre todo por el revuelo que causó, más que por su calidad científica.

Forest Rohwer opina que el mejor es el artículo escrito por su grupo: Viral and microbial community dynamics in four aquatic environments, a pesar de que nadie lo entiende :)


Nanne Nanninga se decanta por dos trabajos. Uno es el de Venter y su grupo al conseguir construir una bacteria con un genoma sintetizado artificialmente. El otro es el titulado Rapid evolutionary innovation during an Archaean genetic expansion y que trata sobre la aparición de numerosos genes precediendo a la acumulación de oxígeno en la Tierra.

Michel Malamy da su voto al artículo Robust Growth of E.coli. en el que los autores han diseñado un dispositivo que permite estudiar la reproducción de varias células de E. coli de manera individual y durante largos periodos de tiempo.

Conrad Woldringh también se decanta por el proceso de reparto de los cromosomas. Entropy as the driver of chromosome segregation es el interesante título del artículo seleccionado.

Margaret McFall-Ngai escoge el artículo sobre las "Celestinas Microbianas" como lo más curioso del 2010.

Lisa Gorski prefiere el artículo sobre la microbiología de las pinturas rupestres y su importancia para la conservación del patrimonio cultural de la humanidad. Este tema lo usé hace tiempo para un problema de microbiología.

Yuri Gorbi ha seleccionado dos artículos sobre la comunicación entre comunidades microbianas al estilo "Avatar". Uno de ellos fue comentado en el blog y el otro ha sido publicado recientemente en Science.

Mark Martin lleva su elección a un artículo que describe como Salmonella es capaz de aprovechar el funcionamiento de nuestro sistema inmune para progresar en su infección y que fue comentado en "El podcast del Microbio". Su segunda elección es para el artículo que habla de la caracterización de la microbiota de la piel como una nueva herramienta forense y del que también hemos hablado.

Finalmente, Merry Youle seleccionó también dos artículos. Uno escrito por T Kenzaka, K Tani, y M Nasu titulado: High-frequency phage-mediated gene transfer in freshwater environments determined at single-cell level y que inspiró su entrada Promiscuous Bacteria and Playboy Viruses. El otro fue Decision Making at a Subcellular Level Determines the Outcome of Bacteriophage Infection y que disecciona el proceso denominado "decisión lisis-lisogenia" en el fago λ.

Esta entrada participa en el I Carnaval de la Biología cuyo anfitrión es el blog Microgaia.

Creciendo a los a Google-microbios

Hay ocasiones en que las entradas del blog te las dan hechas. Y esta es una de ellas:

Cómo se hizo: Se utilizó la cepa BL21 lysS de Escherichia coli, una cepa inocua para los seres humanos pero muy usada en investigación. Se dispusieron cuatro tubos conteniendo medio de cultivo para la bacteria. Después añadieron colorante a cada uno de los tubos. La bacteria creció en dichos medios coloreados. Después, utilizando una punta estéril dispusieron las bacterias en una placa Petri formando las letras del logotipo de Google. Tras una incubación overnight el colorante permaneció con las bacterias y formaron el logotipo. Salió bien a la primera.

Microbiology triumphs again!

La invención del microscopio

La primera referencia histórica del microscopio compuesto aparece en una carta de 1595 escrita por William Borel, enviado holandés a la corte de Francia. En dicha carta, Borel acredita a los fabricantes de lentes Hans Jansen y su hijo Zacarías, como inventores de un instrumento que consistía en dos lentes combinadas en un tubo en el que la magnificación variaba mediante la alteración de la distancia entre ellas. Se conseguían unos 9 aumentos. Sin embargo el instrumento como tal no tenía nombre propio y no se conoce ninguna publicación de observaciones científicas realizadas con dicho artilugio.

El nombre "microscopio" se lo debemos a Giovanni Faber, que a pesar de su nombre era alemán. Era un botánico y miembro de la Accademia dei Lincei. En 1609 Galileo desarrolló un microscopio compuesto al que denominó ochiollino que quiere decir "pequeño ojo". Sin embargo el invento no fue presentado en sociedad hasta 1624 pues se requirieron muchas mejoras para obtener una imagen clara de lo que se observaba. Los aumentos conseguidos fueron unos 30. Un año después, Faber utilizó por primera vez el nombre de "microscopio" para referirse al instrumento de Galileo, como una forma de complementar el recién acuñado término: "telescopio".

El primer trabajo científico de microscopia es el trabajo de Giambattista Odierna titulado "L'occhio della mosca" y publicado en 1644. Sin embargo el más famoso de esa época es la obra Micrographia escrito en 1655 por Robert Hooke. El microscopio de Hooke puede ser considerado como el primer microscopio moderno con su soporte, tornillo de enfoque, una fuente de luz y tres lentes ópticas. La descripción ilustrada del aparato aparecía en el prefacio del libro.

Link relacionado: El primer audio de "El podcast del microbio" está dedicado a Antonie van Leeuwenhoek

Esta entrada participa en el XVI carnaval de la Física, cuyo blog anfitrión es tecnoloxia.org.

Christina Karlsson Rosenthal (2009). The beginning Nature Millestone : 10.1038/ncb1938

Cogito, ergo habeo bacterium

Un grupo del Karolinska Institute en colaboración con el Instituto Genómico de Singapur acaba de publicar un artículo en la revista PNAS en el que describen como las bacterias intestinales pueden modular el desarrollo del cerebro de los vertebrados.

En el estudio se ha comparado el comportamiento de ratones con microbiota normal frente a ratones "libres de gérmenes" o ratones GF (por germ free). Han medido la actividad motora y la ansiedad en situaciones de estrés. Y lo que han encontrado es que los ratones GF son mucho más activos y tienen menos ansiedad que los que portan una microbiota normal.

¿En qué se traduce eso? Pues en que los ratones GF se "arriesgan" mucho más en una situación estresante. La manera experimental de comprobar eso es bastante curiosa. Pones a los ratones en una jaula en la que una mitad es negra y la otra es blanca. Un ratón normal se queda acurrucado más tiempo en la zona oscura, mientras que el ratón GF se comienza a mover enseguida y comienza a explorar la zona blanca.

El panel de la izquierda compara los resultados de un "test de campo abierto". Básicamente se suelta un ratón en una caja grande y se observa que hace a lo largo del tiempo. Como puede verse los movimientos de un ratón normal (SPF) son mucho menos numerosos que los de un ratón GF. A la derecha se muestra un autorradiograma de la expresión en cerebro del mRNA de la proteína NGFI-A en ratones normales (SPF) y ratones GF. La proteína NGFI-A es un factor de crecimiento nervioso. Fuente: Heijt et al. PNAS.

Ese fenotipo está asociado con la alteración en la expresión de genes que están implicados en las rutas de neurotransmisores. Al parecer los ratones GF presentaban una degradación mayor de la noradrenalina, dopamina y la serotonina, mensajeros que están implicados en el comportamiento de ansiedad. Pero también presentaban activaciones sinápticas distintas en determinadas zonas del cerebro, sobre todo en el cuerpo estriado.

Localización del cuerpo estriado (en verde). Fuente: wikipedia

Lo siguiente que hicieron fue tomar a un grupo de ratones GF con pocos días de vida y colonizarlos con microbiota de ratones normales. Al hacer esto comprobaron que los ratones "colonizados" presentaban un comportamiento similar a los ratones normales. Ese resultado indica que es la colonización microbiana la que manda algún tipo de señal que afecta a los circuitos neuronales, al menos a los involucrados en la actividad motora y en el comportamiento de ansiedad. Según el Dr. Rochellys Diaz Heijtz, ese dato sugiere que hay un período crítico en el desarrollo infantil en el que los microorganismos intestinales afectan al cerebro y cambian el comportamiento en la edad adulta.

Heijtz RD, Wang S, Anuar F, Qian Y, Björkholm B, Samuelsson A, Hibberd ML, Forssberg H, & Pettersson S (2011). Normal gut microbiota modulates brain development and behavior. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America PMID: 21282636

Ciclo "Cine y Salud"

La Delegación de Estudiantes de Medicina y la Facultad de Medicina de la UMH han organizado el ciclo "Cine y Salud". Se van a proyectar varias películas que abordan diversos aspectos sanitarios.

Todas las proyecciones tendrán lugar en el Salón de Grados de la Facultad de Medicina situada en el Campus de Elche y se acompañaran de un coloquio con especialistas del área. Las sesiones comenzarán a las 17:30.

Es una actividad que da 1'5 créditos de libre configuración, pero para ello hay que asistir a cuatro sesiones e inscribirse. Para ello hay que enviar un correo antes del 21 de febrero a la siguiente dirección: francisco.megias@alu.umh.es. Hay 160 plazas que se irán ocupando por estricto orden de llegada de los e-mails.

Las sesiones son:

23 de febrero: "La amenaza de Andrómeda"


1 de marzo: "El secreto de Vera Drake"


11 de abril: "Las alas de la vida"


20 de abril: "Los chicos no lloran"


2 de mayo: "Mi nombre es Joe"



9 de mayor: "MASH"