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sábado, 28 de febrero de 2009

"Yes, We Can"


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

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

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






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

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




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



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

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

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

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


jueves, 12 de febrero de 2009

Feliz cumpleaños, Darwin



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


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


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


Los pinzones de Darwin en Google:




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


Su biografía en la Wikipedia


El especial del periódico El Mundo

El especial de la revista Nature (en inglés)

El especial de la revista Science (en inglés)

viernes, 6 de febrero de 2009

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



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




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


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



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



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




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


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




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


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


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





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