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jueves, 24 de marzo de 2011

Visiones del Cuarto Dominio


Árbol filogenético basado en el ss-rRNA mostrando las tres ramas principales (Fuente: Microbial Life)


Uno de los pilares de la actual teoría evolutiva es el que dice que todas las formas vivas actuales proviene de un ancestro común al que se le denomina LUCA, las siglas inglesas de Last Universal Common Ancestor. Las pruebas sobre los ancestros comunes en seres pluricelulares se basan en los estudios sobre fósiles y en la anatomía comparada. Pero hay un problema con los seres vivos unicelulares, sean estos eucariotas o procariotas. No se pueden estudiar muchos fósiles ni hacer mucha anatomía comparada con los microbios. En el año 1977, un joven microbiólogo llamado Carl Woese tuvo una idea para superar este problema.

Woese se puso a comparar los genes que codificaban para el RNA ribosomal de la subunidad pequeña del ribosoma (ss-rRNA). Razonó de la siguiente forma. Todos los seres vivos de este planeta tienen el mismo código genético. Todos llevan a cabo la traducción del mRNA a proteínas. Todos tienen ribosomas. Y los ribosomas están hechos de RNA ribosomal (rRNA) y proteínas. Así que Woese pensó que podría realizar "bioquímica comparada" utilizando las secuencias de rRNA. Cuanto mayor fueran las diferencia entre dos secuencias, mayor sería su divergencia filogenética.



Los cinco reinos(Fuente de la imagen)


Es probable que inicialmente Woese esperara que sus comparaciones con rRNA confirmarían la clasificación de los cinco reinos. Pero se encontró con un árbol de tres ramas que apuntaba que la mayor biodiversidad ecológica, evolutiva y bioquímica se encontraba entre los microorganismos y no entre los seres pluricelulares.

Woese concluyó que la filogenia basada en la comparación de secuencias del RNA ribosomal mostraba con mucha mayor fiabilidad el verdadero grado de parentesco entre las formas vivas así que propuso una nueva clasificación en tres dominios: Bacteria, Arquea y Eukarya. No dijo que debía abandonarse la denominación de los "reinos", pero el mensaje estaba implícito. Podría decirse que la Microbiología es "Republicana" y que acabó con la "monarquía" de los Cinco Reinos.

Bueno, pues puede que estemos en ciernes de otra "revolución". El reconocimiento de que hay un Cuarto Dominio de la vida.

El pasado diciembre un grupo francés liderado por D. Raoult propuso que los mimivirus deberían ser considerados como el cuarto dominio debido a su complejidad y a que filogenéticamente formaban un grupo distinto. Como es lógico el árbol filogenético no se realizó utilizando el rRNA, pues los virus carecen de esa molécula. En este caso se hizo mediante comparaciones metagenómicas. Es decir, utilizando la información de todas las secuencias, sobre todo de unas proteínas involucradas en el procesamiento del DNA.



Árbol filogenético en el que aparecen los mimivirus como un cuarto dominio (Fuente: Raoult et al.)


La propuesta se ve apoyada por los datos de un grupo de la Universidad de Davis liderado por Jonathan Eisen. Han analizado el DNA total de muestras marinas recogidas a lo largo del viaje que ha realizado Craig Venter con su yate. El grupo de Eisen se ha centrado en unos genes que están muy conservados en todos los dominios de la vida. Esos genes son el ss-rRNA, recA y rpoB.

El gen recA codifica a la proteína RecA, que está involucrada en los procesos de recombinación genética. El gen rpoB codifica para RpoB, más conocida como subunidad II de la RNA polimerasa. Esa proteína es esencial en el proceso de polimerización del RNA. ¿Qué ventaja tiene estudiar esos dos genes? Muy simple, están tan conservados y extendidos como el ss-rRNA y en teoría los árboles filogenéticos derivados a partir de ellos deberían ser semejantes entre sí. Además, hay virus que tienen genes que codifican para proteínas homólogas, por lo que se podría llegar a deducir cual es el origen de dichos parásitos.

Y ahí es donde ha saltado la sorpresa. En ambos árboles han aparecido unas cuantas ramas que no pueden verse en el árbol deducido por comparación de secuencias del ss-rRNA y que podrían indicar nuevos dominios biológicos. Alguna de esas ramas coincide con la rama de los mimivirus o de otros virus. Pero también han aparecido dos ramas completamente nuevas. Es decir, no se sabe que tipo de ser vivo posee dichos genes. Como indica Carl Zimmer en su blog: ¿Son virus? ¿Son células? ¿Fueron genes que pertenecieron a células y han acabado en los genomas víricos? ¿O es el cuarto dominio otra señal de que la vida tal y como la conocemos ahora se originó como un virus?



Árbol filogenético basado en la secuencia del gen rpoB. En rojo aparecen las secuencias provenientes de distintos virus. En azul clarito pueden verse dos ramas desconocidas "Unknown 1" y "Unknown 2"(Fuente: Wu et al.)


Lo que está claro es que dentro de poco los libros de Microbiología general van a tener que volver a dibujar el llamado árbol de la vida.





ResearchBlogging.org

Woese, C. (1977). Phylogenetic Structure of the Prokaryotic Domain: The Primary Kingdoms Proceedings of the National Academy of Sciences, 74 (11), 5088-5090 DOI: 10.1073/pnas.74.11.5088

Wu, D., Wu, M., Halpern, A., Rusch, D., Yooseph, S., Frazier, M., Venter, J., & Eisen, J. (2011). Stalking the Fourth Domain in Metagenomic Data: Searching for, Discovering, and Interpreting Novel, Deep Branches in Marker Gene Phylogenetic Trees PLoS ONE, 6 (3) DOI: 10.1371/journal.pone.0018011

Boyer, M., Madoui, M., Gimenez, G., La Scola, B., & Raoult, D. (2010). Phylogenetic and Phyletic Studies of Informational Genes in Genomes Highlight Existence of a 4th Domain of Life Including Giant Viruses PLoS ONE, 5 (12) DOI: 10.1371/journal.pone.0015530

domingo, 20 de marzo de 2011

Cómo hacer un microscopio de Leeuwenhoek uno mismo



Cuando estudié la carrera nos explicaron que Leeuwenhoek era un manitas que pulía sus propias lentes esféricas y que su secreto de cómo las manufacturaba se lo llevó a la tumba. Su maestría era tal que nadie había sido capaz de replicar la calidad de sus lentes hasta la aparición de técnicas de pulido de precisión en el siglo XX. Era todo un misterio cómo una persona del siglo XVII había conseguido realizar dicha proeza técnica.

Su secreto quedó descubierto en 1957 por Clair L. Stong. De manera bastante lógica Stong pensó que por muy manitas que fuera un tratante de telas del siglo XVII no podría realizar una gesta tecnológica de ese calibre, sobre todo porque entre las pertenencias que dejó, no había herramientas especiales típicas de los fabricantes de lentes de la época. La solución que propuso Stong fue que Leeuwenhoek no utilizaba el pulido, sino que fabricó sus lentes mediante un procedimiento de fusión del vidrio.

En el blog "Small things considered" apareció hace un par de años un artículo de Patrick Keeling sobre sus experiencias en la fabricación de una réplica del microscopio de Leeuwenhoek y de como utilizar dicho procedimiento en la docencia práctica de Protistología. En su página web podemos encontrarnos una completa guía que explica paso a paso como hacer tu propio microscopio de Leeuwenhoek con lentes esféricas de unos 2 mm de diámetro mediante fusión. Básicamente consiste en coger una pipeta Pasteur. Realizar un capilar mediante estiramiento. Partir ese capilar y luego acercar a la llama para que se vaya fundiendo y haciéndose la bolita de vidrio. Una vez alcance el tamaño adecuado, separarla del capilar y ¡ya está!



Estiramiento de una pipeta Pasteur para producir el capilar a partir del cual se debe de manufacturar la lente esférica. (Fuente: Keeling Lab)



Fusión del capilar para que forma la lente esférica(Fuente: Keeling Lab)



Y aquí puede verse una demostración práctica en vídeo.



Como puede verse en las fotografías que se muestran abajo las lentes obtenidas tienen una magnificación bastante buena. A la izquierda se muestra una fotografía con un microscopio convencional a 400x y a la derecha una fotografía realizada con una de las lentes y una cámara Canon Elph. La magnificación de la lente esférica es de alrededor de 200x.






Esta entrada participa en el XVII carnaval de la Física que está alojado en Vega 0.0.

domingo, 13 de marzo de 2011

Bio-Butanol, una alternativa a la gasolina


Butanol (Fuente: Wikipedia)



El metanol es un alcohol con un sólo átomo de carbono, el etanol tiene dos carbonos, el propanol tres y el butanol cuatro. En este último, la molécula es más larga y es más parecida a los componentes de la gasolina. De hecho, funciona bastante bien en los motores de combustión sin necesidad de realizar grandes modificaciones. El principal problema que tiene es su alta viscosidad, unas diez veces mayor que la gasolina.

El etanol puede obtenerse utilizando microorganismos como las levaduras y por eso hay muchas esperanzas puestas en él como biocombustible. Pero el butanol también está en la carrera. Un grupo de la Universidad de California, Berkeley han conseguido modificar a la bacteria Escherichia coli para que produzca butanol de forma eficiente. Pero no sólo eso, el objetivo a largo plazo es que esa bacteria pueda usar como nutriente sustratos orgánicos provenientes del procesamiento de las plantas usadas para la alimentación. Es decir, que pueda usar la paja del trigo o los tallos del maíz y no sus granos.



Microfotografía electrónica de C. acetobutylicum (Fuente: Biomass)



El butanol es producido mediante fermentación por la bacteria Clostridium acetobutylicum, una bacteria Gram positiva endosporulada que crece en anaerobiosis. Pero C. acetobutylicum crece bastante lentamente y además en su proceso fermentativo se produce acetona e hidrógeno lo que hace un cóctel explosivo algo peligroso. Así que se ha intentado mejorar el proceso de varias formas.

Una manera ha sido tomar los genes de las cinco enzimas responsables de la ruta de producción de butanol en C. acetobutylicum y clonarlos en la levadura Saccharomyces cereviseae o en la bacteria Escherichia coli. Ambas son más fáciles de crecer que C. acetobutylicum, pero al hacerlo se encontró que no producían tanto butanol como se esperaba.

Al analizar el porqué lo que se encontró es que las enzimas clonadas volvían a convertir al butanol en sus precursores. Para entendernos, una ruta bioquímica es como una cadena de montaje. La enzima 1 coge un sustrato y lo modifica convirtiéndolo en el producto 1. El producto 1 es a su vez el sustrato de la enzima 2 que lo transforma en el producto 2, que a su vez es el sustrato de la enzima 3, etcétera. Pero si las reacciones son reversibles nos podemos encontrar conque la enzima 4 coge el producto 4 y lo vuelve a convertir en sustrato con lo que la ruta va hacia atrás y eso hace disminuir el rendimiento de butanol.

Así que lo que han hecho en Berkeley es rediseñar la ruta biosintética utilizando una cepa de Escherichia coli que tenía la ruta completa clonada. El rediseño ha consistido en sustituir dos de las cinco enzimas por enzimas análogas provenientes de otros dos microorganismos, pero que no vuelven a reaccionar con el butanol. Ahora la ruta funciona sólo en una dirección y el rendimiento de producción de butanol es óptimo.



Ruta quimérica para sintetizar butanol a partir de acetil-coA. La ruta superior en azul pertenece a la bacteria Ralstonia eutrophus y la utiliza para producir polihidroxialcanoatos. Debajo se muestra la ruta metabólica diseñada a partir de los genes de C. acetobutylicum en rojo y un gen de Streptomyces collinus en negro. (Fuente: Bond-Watts et al.)



Producción de butanol por distintas cepas de E. coli que portan diversas rutas metabólicas quiméricas. La cepa Nº 19 consigue un rendimiento de 4.650 ± 720 mg/litro y una tasa de conversión de la glucosa del 28% (Fuente: Bond-Watts et al.)


Esta entrada participa en el III Carnaval de la Química organizado por Experientia Docet.



ResearchBlogging.org

Bond-Watts BB, Bellerose RJ, & Chang MC (2011). Enzyme mechanism as a kinetic control element for designing synthetic biofuel pathways. Nature chemical biology PMID: 21358636

martes, 8 de marzo de 2011

La historia de Alice Catherine Evans


Alice Catherine Evans. (Fuente)


Una de las formas más saludables de empezar el día es tomando un vaso de leche, sea esta entera, semidesnatada o desnatada. Sin embargo, esa acción que ahora nos parece tan trivial, no hace mucho tiempo era una forma de contraer una enfermedad que nuestras abuelas conocían como fiebres de Malta. Fue gracias al trabajo de una mujer que ya no es así.


Durante la Guerra de Crimea (1853-1856), la isla de Malta sirvió como base logística del Ejército Británico. En ese tiempo coincidieron en la pequeña isla mediterránea un gran número de tropas junto con una gran cantidad de reses destinadas a alimentarles. Y allí los médicos militares ingleses comenzaron a describir unas fiebres ondulantes, pues se manifestaban periódicamente, acompañadas de dolor muscular. Algunos síntomas recordaban a la malaria y otros a las fiebres tifoideas. Pero como no era ninguna de las dos, la enfermedad recibió su propio nombre: Fiebres de Malta o Fiebres Mediterráneas. Lo peor es que dicha patología comenzó a ser identificada tanto en otros puertos donde la Royal Navy atracaba con sus barcos como en lugares del interior de los continentes. Al cabo de poco tiempo, la enfermedad se había extendido por todas partes.


En 1883 llegó a la isla un capitán médico llamado David Bruce. En dos años había conseguido identificar al patógeno al que bautizó como Micrococcus melitensis. Un poco después, en 1897, y de forma paralela, el veterinario danés Bernhard Lauritz Frederik Bang había aislado una bacteria en el exudado uterino de una vaca afectada por una enfermedad contagiosa que provocaba perdida en la producción de leche y abortos en el ganado. La bautizó como Abortus bacillus, pero el nombre le fue cambiado a Bacillus abortus. La enfermedad que producía en el ganado se conoció como la enfermedad de Bang. Como veremos más adelante, Bruce y Bang habían estado trabajando con bacterias muy similares, sin saberlo. Entre los años 1904 y 1905, Robert Bruce presidió la llamada Comisión para la Fiebre Mediterránea, que consiguió identificar a las cabras como reservorios de la bacteria patógena. Uno de sus miembros, el médico maltés Themistocles Zammit, fue el que encontró que los humanos podían adquirir la enfermedad al consumir leche o queso fresco proveniente de cabras infectadas.



David Bruce, Bernhard L.F. Bang y Temistocles Zammit. (Fuente de las imágenes: Bruce y Bang de la Wikipedia y Zammit de Muticaria)



Al mismo tiempo que dicha comisión publicaba sus trabajos sobre la forma de transmisión de las fiebres de Malta, una joven norteamericana de 25 años iniciaba sus estudios para conseguir el Grado de Ciencias (Bachelor Science) en la Universidad de Cornell, en Nueva York. Había nacido en 1881 en una granja de Pennsylvania. En 1901 consiguió trabajo como maestra rural. Cuatro años después asistió a un curso gratuito de la Universidad de Cornell. El objetivo del curso era enseñar a los profesores los avances en Ciencias Naturales para que así ellos transmitieran esos conocimientos a los alumnos de las áreas rurales. Por sus excelentes aptitudes consiguió una beca que le permitiría sufragarse sus estudios de grado en esa Universidad. En 1909 fue la primera mujer en graduarse como especialista en Bacteriología. Un año después también consiguió ser la primera mujer en conseguir una beca de estudios de la Universidad de Wisconsin para realizar los estudios para el título de Máster en Ciencias. Esa joven se llamaba Alice Catherine Evans.


Una vez acabados sus estudios en 1910, Alice Evans tuvo que tomar una decisión. O realizaba un doctorado o comenzaba a trabajar para ganarse la vida. Como no tenía suficiente dinero, la primera opción quedó descartada y optó a un puesto en el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) dentro de la División dedicada a los productos lácteos frescos. En su solicitud simplemente indicó que se llamaba «A. Evans». Ella recordó que cuando se incorporó a su puesto, los funcionarios del USDA casi se caen de las sillas pues no pensaron que «A. Evans» fuera una mujer.


Afortunadamente sus compañeros de laboratorio no tenían los prejuicios de los burócratas y Alice Evans fue aceptada sin más. Tres años después se convirtió en la primera mujer en obtener un contrato fijo en el USDA. Su labor era realizar análisis bacteriológicos de la leche y quesos. En esos años se pensaba que la leche y los derivados lácteos eran mucho más nutritivos cuanto más frescos y menos manipulación hubieran sufrido. Sus resultados mostraban algo muy distinto. La leche fresca estaba llena de microorganismos provenientes de las ubres de las vacas. Además, los abortos causados por la enfermedad de Bang hacían estragos entre las cabañas ganaderas estadounidenses. No es de extrañar que el USDA pusiera bajo su punto de mira a la bacteria causante de dicho mal. Adolph Eichorn, jefe de la División de Patología fue el que llamó la atención de Alice hacia los trabajos de Bruce, Zammit y Bang. Siguiendo su estela, Evans consiguió demostrar en 1917 que el consumo de leche fresca de vacas infectadas podía transmitir la bacteria Bacillus abortus y causar las fiebres de Malta en humanos. Era la primera vez que se demostraba que una misma bacteria podía causar enfermedades distintas en humanos y en animales y por ello su descubrimiento fue recibido con mucho escepticismo. Por fortuna, poco a poco otros investigadores encontraron evidencias que apoyaban dicho resultado. Muchos de ellos se dieron cuenta que enfermedades diagnosticadas como paludismo o como gripe eran en realidad casos de fiebre de Malta.


Alice Evans fue una de los varios investigadores que durante esos años consiguieron demostrar que Micrococcus melitensis, la bacteria aislada por Bruce, era muy similar a Bacillus abortus, el microbio encontrado por Bang. En sus memorias recoge que la única diferencia entre ambas es que el primero había dicho que la bacteria tenía forma esférica y el segundo que la forma era bacilar. Pero en lo demás, ambas bacterias eran totalmente idénticas. Por ello los microbiólogos decidieron rebautizar al género, aunque se siguieron reconociendo dos especies distintas. Como Robert Bruce fue el primero en aislar al patógeno, en su honor el género se denominó Brucella. Y las dos especies quedaron como Brucella melitensis y Brucella abortus. De paso, también se cambió el nombre de la enfermedad que pasó a llamarse Brucelosis. Como suele suceder en la investigación científica, una vez sabes lo que buscas es más fácil encontrarlo. Así que fueron numerosos los veterinarios que comenzaron a aislar al patógeno en las diversas cabañas ganaderas afectadas con abortos contagiosos. En los Estados Unidos se encontró una nueva especie de bacteria que afectaba a los cerdos y por ello se la bautizó como Brucella suis. Dicha bacteria además de infectar al ganado doméstico, también se aislaba en bisontes, alces y renos.



Microfotografía electrónica de Brucella. (Fuente: UNED)


En 1918 Alice Evans consiguió un puesto en el Servicio de Salud Pública de los Estados Unidos. Allí trabajó en la pandemia de la llamada gripe española, pero no abandonó su trabajo con Brucella. Comprobó que la pasteurización de la leche conseguía destruir al patógeno sin alterar sustancialmente sus propiedades nutritivas. Así que recomendó que se utilizase el proceso de pasteurización tanto para la venta de leche como para la elaboración de quesos, pues de esa forma se evitarían numerosos casos de fiebres de Malta. Sin embargo, sus trabajos no fueron tomados en serio por sus colegas. Principalmente por dos motivos: era una mujer y no había conseguido realizar un doctorado. No fueron los únicos que no le hicieron caso. Se cuenta que una vez fue a dar una charla de sus descubrimientos a un grupo de trabajadores de industrias lácteas y que estos se rieron de ella. Incluso la acusaron de estar a sueldo de las compañías que vendían maquinaria para pasteurizar la leche.


Alice Evans no se desanimó. Tardó trece años en convencer a médicos, funcionarios de Salud Pública, veterinarios y granjeros, de que la pasteurización era un método fundamental en la estrategia de evitar la expansión de la enfermedad. Y lo hizo de manera muy inteligente. En primer lugar convenció a sus colegas científicos y posteriormente a los demás. No tenía un doctorado, pero tenía algo mejor. Sus experimentos eran irrefutables, así que en 1925 fue nombrada miembro del Comité que debía estudiar el aborto infeccioso en el ganado. Su nombramiento no sentó bien a algunos de sus colegas. El microbiólogo Theobald Smith, que también había contribuido al descubrimiento de que Brucella puede encontrarse en la leche fresca, dimitió de la presidencia de dicha comisión al enterarse de que Alice Evans sería uno de sus miembros. No fue el único hecho desafortunado que sufrió. En ese mismo año, Alice Evans contrajo la brucelosis, y padeció sus efectos debilitadores durante veinte años. Sorprendentemente, hubo muchos de sus detractores que la acusaron de que la enfermedad que padecía era imaginaria y que lo único que pretendía era llamar la atención.


En 1928, fue nombrada presidenta de la Sociedad Americana de Bacteriólogos (la actual Sociedad Americana de Microbiología o ASM). Era la primera vez que una mujer ocupaba dicho puesto. Su importante logro se vio empañado por el hecho de que no estaba presente en la reunión en la que se la nombró para dicho puesto. Estaba guardando cama debido a un episodio febril de la brucelosis que padecía. Con gran sentido del humor, Alice Evans dijo que - estos bichos me odian - por haberles descubierto y que le habían jugado una mala pasada.



Alice Catherine Evans en 1928, año en la que fue nombrada presidenta de la SAB. (Fuente: R: Colwell)


Pero a pesar de las dificultades su ingente esfuerzo acabó dando sus frutos. En 1930, fue elegida como una de los dos delegados estadounidenses enviados al Primer Congreso Internacional de Microbiología celebrado en Paris. En dicho congreso sólo hubo dos mujeres, ella y la científica Lydia Rabinovich-Kempner. Además, ese mismo año el USDA publicó una normativa en la que obligaba a las industrias lácteas a realizar la pasteurización de la leche en la elaboración de sus productos. Tras la implantación de dicha medida, la incidencia de las fiebres de Malta en la población descendió significativamente. Adicionalmente su trabajo permitió desarrollar unos protocolos de actuación para tratar a las cabañas ganaderas y evitar las infecciones por Brucella. Es a partir de entonces que las explotaciones ganaderas están obligadas a tener suelos de cemento, poseer maquinaria construida con acero inoxidable y mantener unos estándares sanitarios mínimos. De esta forma se evitaron grandes pérdidas económicas al disminuir espectacularmente el número de abortos en los animales y el decrecimiento en la producción de leche.


Esta vez el reconocimiento a Alice Evans no llegó tarde. En 1934, el Colegio Médico de Pennsylvania le concedió una licenciatura honoraria. En 1936 volvió a repetir como delegada estadounidense en el Segundo Congreso Internacional de Microbiología en Londres y fue nombrada Doctor Honoris Causa por el Wilson College de Pennsylvania y por su Alma Mater, la Universidad de Wisconsin. Este último título no debe de extrañarnos en absoluto si pensamos que Wisconsin es el estado de la Unión con el mayor número de queserías. Entre los años 1945 y 1957 fue presidenta honoraria del Comité Inter-Americano para la Brucelosis. La Brucella no fue el único patógeno que estudio Alice Evans. A lo largo de su vida científica trabajó también desarrollando un suero para tratar la meningitis epidémica, la parálisis infantil, la enfermedad del sueño y las infecciones causadas por estreptococos. Aunque se retiró del trabajo activo de laboratorio en 1945, Alice Evans continuó trabajando impartiendo conferencias por todo Estados Unidos para animar a las mujeres a iniciar y seguir carreras científicas. Tampoco dejo de ser una luchadora. En el año 1966, con 85 años de edad, protestó porque el formulario del Medicare preguntaba al solicitante de ayudas sociales si había pertenecido al partido comunista. Al año siguiente el Departamento de Justicia reconoció que esa pregunta era inconstitucional y la retiró de los formularios. No es de extrañar que se autodefiniera como una ágil octogenaria.


Alice Catherine Evans murió el 5 de septiembre de 1975 en Alexandria Virginia a los 94 años de edad. En 1983 la ASM estableció los premios que llevan su nombre. Aunque el mejor homenaje que se le puede hacer es pensar en ella la próxima vez que tome un vaso de leche o coma un pedazo de queso fresco.

Feliz día de la mujer trabajadora


Esta entrada participa en el II Carnaval de la Biología organizado por el blog "La muerte de un ácaro"


ResearchBlogging.org

Colwell, Rita. (1999). Alice C. Evans: Breaking Barriers. Yale Journal of Biology and Medicine, 72 (5), 349-356

Wyatt, H. (2005). How Themistocles Zammit found Malta Fever (brucellosis) to be transmitted by the milk of goats Journal of the Royal Society of Medicine, 98 (10), 451-454 DOI: 10.1258/jrsm.98.10.451

domingo, 6 de marzo de 2011

Avatar Microbes Reloaded. Comunicación entre bacterias por nanotubos



Formación de un gradiente de fluorescencia entre una colonia de bacterias que expresa la proteína verde fluorescente (GFP) y una colonia de bacterias que no la expresan. En la parte de abajo se puede ver con detalle como en el tiempo 0 (a) la fluorescencia está localizada en las células que expresan GFP. Pasados 60 minutos, aparecen células que no contienen el gen para GFP con fluorescencia en su interior. Origen de las imágenes: Cell


Hace un año publiqué una entrada sobre un artículo de la Universidad de Aarhus en Dinamarca en el que habían encontrado que las comunidades de bacterias oxidadoras del azufre que se encuentran en el interior de los sedimentos marinos parecen estar conectadas por una red de nanocables proteicos con las comunidades aeróbicas de la superficie de dichos sedimentos. El descubrimiento recordaba en parte a los "puertos USB biológicos" de los habitantes de Pandora, el planeta de la película "Avatar".



La hipótesis de la comunicación intercelular mediante nanotubos. Fuente: Cell


Bueno, pues si se confirman los resultados publicados por Gyanendra P. Dubey y Sigal Ben-Yehuda en la revista Cell las cosas habrán ido un paso más allá. Lo que han descubierto esta pareja de investigadores es que la bacteria Bacillus subtilis pueden formar nanotubos para la comunicación intercelular. A través de dichos nanotubos se pueden transportar moléculas tan grandes como proteínas o ácidos nucleicos. Por si fuera poco, dichos nanotubos pueden ser realizados con otras epecies bacterianas, tanto Gram positivas como Staphylococcus aureus, o Gram negativas como Escherichia coli.




El descubrimiento fue por casualidad, como parece deducirse del vídeo. Resulta que tenían colonias aisladas de B. subtilis que expresaban la proteína GFP (proteína verde fluorescente) rodeadas de colonias que no la expresaban y observaron que se formaba una especie de gradiente fluorescente desde las que lo expresaban a las que no. Al realizar muestras para el microscopio electrónico comprobaron que dichas bacterias estaban interconectadas por los nanotubos. Utilizando anticuerpos frente a la proteína GFP, pudieron observar que esa proteína viajaba a través de ellos.



En la fotografía de la izquierda se observan los nanotubos entre dos células usando microscopía electrónica de barrido. Las fotografías del centro y la derecha son de microscopía electrónica de transmisión y se han utilizado anticuerpos contra la GFP (puntos negros). Puede observarse que uno de los marcajes está situado en medio de uno de los nanotubos. Fuente: Cell



Quizás alguien piense que probablemente sea algún tipo de proceso similar a la conjugación. Puede, pero no lo parece. El llamado "pili de conjugación" es una estructura que sirve para acoplar a las células y está codificado genéticamente en los llamados plásmidos conjugativos. Lo que han visto estos investigadores es que esos nanotubos se forman sin que las células de B. subtilis tengan ese tipo de plásmidos en su interior. De hecho, uno de sus experimentos ha sido observar como se transfería un plásmido no-conjugativo de una cepa a otra. Es decir, la información genética para construirlos debe de estar localizada en el genoma de la bacteria.



Nanotubos entre B.subtilis y E. coli. Fuente: Cell


Pero lo que más me ha llamado la atención es la formación de nanotubos y la transferencia de proteínas entre diferentes especies tan alejadas entre sí como B. subtilis y E. coli. En términos evolutivos hay más distancia entre esas dos bacterias que entre un ser humano y un champiñón.

Los experimentos Gyanendra P. Dubey y Sigal Ben-Yehuda son muy llamativos y sin son reproducidos y confirmados experimentalmente por otros grupos probablemente cambiaran varios apartados de los libros de texto de Microbiología. Sobre todo aquellos dedicados a la expansión de las resistencias bacterianas a los antibióticos, la formación de biofilms o las relaciones entre las diversas comunidades microbianas.


ResearchBlogging.org

Dubey GP, & Ben-Yehuda S (2011). Intercellular nanotubes mediate bacterial communication. Cell, 144 (4), 590-600 PMID: 21335240

jueves, 3 de marzo de 2011

Cine y Bichos: Osmosis Jones (2001)



"Osmosis Jones" no es una película muy destacable en mi opinión. Esta cinta animada es una versión más del típico "thriller" policiaco en tono de comedia al estilo de producciones como "Arma Letal" o "Superdetective en Hollywood". Nos cuenta como Ozzy Jones, un linfocito-policía, intenta detener a un microbio peligrosísimo llamado Thrax cuyo alias es "Muerte Roja". Para ello contará con la ayuda de Drix, un analgésico "Robocop", y de la bella Leah Strogen. Otros personajes tópicos son el alcalde corrupto y el comisario de policía. Frank, el ser humano que sufre la infección de Thrax está interpretado por el actor cómico Bill Murray.



origen de la imagen: Wikipedia



La película repite mucho estereotipos de las películas de policías, pero con el agravante de que sus gags son bastante burdos y simplones. Podría decirse que se basa en el humor "caca-culo-pedo-pis" porque hay unas cuantas escenas escatológicas con vómitos y granos supurantes de por medio. Bill Murray hace de Bill Murray en plan guarreras como un contraejemplo de lo que significa "vida saludable". Supongo que es el sello de los hermanos Farrelly, directores de la película.

No hay mucha ciencia en esta película. Si alguien esperaba ver una especie de "Erasé una vez la vida" pero en plan más gamberro, va a quedar defraudado. El objetivo de Thrax es robar un trozo de una escultura de ADN (!) que se encuentra en el hipotálamo de Frank, para así destruir el control de temperatura de su cuerpo y provocar su muerte. Como podemos imaginar, Jones y Drix se interpondrán en su camino. Son pocas las situaciones en las que hay algo de auténtica microbiología y una de ellas la tenemos al comienzo:







La llamada "regla de los cinco segundos" es una creencia popular en algunos países que afirma que si un alimento cae al suelo y lo retiras antes de que transcurran 5 segundos, el alimento no se contamina con microorganismos y puede comerse con seguridad. Sin embargo en la película se habla de "10 segundos" con lo que uno no sabe si es que los Farrelly querían acentuar el carácter "guarro" de Frank, o no poner en duda la dichosa regla.




Pero lo cierto es que esa regla es totalmente falsa. Y está demostrado científicamente. En el año 2007 el profesor Paul Dawson y un grupo de alumnos de la Universidad de Clemson realizaron una serie de experimentos en los que una loncha de mortadela se dejaba caer sobre una superficie contaminada con Salmonella. Sus datos demostraban que el mero contacto bastaba para que las bacterias se pegasen al alimento.




Así que ya sabéis. Seguid el consejo de las abuelas de no comer la comida que cae al suelo.


ResearchBlogging.org

Dawson, P., Han, I., Cox, M., Black, C., & Simmons, L. (2006). Residence time and food contact time effects on transfer of Salmonella Typhimurium from tile, wood and carpet: testing the five-second rule Journal of Applied Microbiology DOI: 10.1111/j.1365-2672.2006.03171.x