Archive for Abril, 2013

Encuentran dos tipos de bacterias en una tormenta de polvo sahariano

Martes, Abril 30th, 2013

Las tormentas de polvo sa­hariano son fenómenos meteorológicos capaces de desplazar millones de toneladas de material particulado a una distancia de miles de kilóme­tros, principalmente, por el Hemisferio Norte. Por su proximidad, Andalucía (España) es una de las regiones más afectadas por estos episodios, caracteriza­dos por ofrecer una especie de velos de colores a los cielos, desde el marfil, al tono rosado o anaranjado. Sin embargo, y más que tratarse de un hecho pintoresco, una de las cuestiones que la comunidad científica aborda con el estudio de estas tormentas es si todo ese torrente de ma­terial termina por afectar a la salud humana –al alterar la calidad del aire- o a actividades como la agricultura o pesca. Se calcula que cada año se esparcen por el Hemisferio Norte cerca de 1.000 millones de toneladas de material. 

La estación Matalascañas de la Red de Calidad del Aire de la Junta de Andalucía, situada en las instalaciones de la Universidad de Huelva, registró varios episodios de desplazamiento masivo de polvo sahariano desde el Norte de África entre el 18 y 20 de marzo de 2010. Mediante técnicas de secuenciación, analizaron el contenido del rastro de polvo que había dejado la tormenta a su paso por el Golfo de Cádiz. Y tras año y medio, los investigadores de la Estación Experimental del Zaidín (CSIC) en Granada y el Campus de Excelencia Internacional en Agroalimentación ceiA3 en la Universidad de Huelva, liderados por Juan Luis Ramos y Ana Sánchez de la Campa, respectivamente, determinaron por primera vez la presencia de dos tipos de bacterias, así como de material industrial como titanio, vanadio o molibedno. Estos minerales, según estu­dios previos, proceden de la actividad industrial del norte de África, principalmente explotaciones de fosfatos y de gas en el Norte de África. “Han sido numerosos los trabajos que han identificado desde el punto de vista químico y mineralógico la composición de los aerosoles. Por ejemplo, se han encontrado calcita, dolomita, cuarzo, arcilla, óxidos de hierro y sulfato de calcio, entre otros. Sin embargo, los microor­ganismos asociados a estas masas de aire no han sido analizados en profundidad”, asegura la inves­tigadora Ana María Sánchez de la Campa, de la Uni­versidad de Huelva. 

El estudio revela la presencia de Firmicutes – un filo bacteriano resistente a la desecación y que pueden sobrevivir en condiciones extremas- y Proteobac­terias. “Muchos de estos microbios transportados germinaron bajo condiciones favorables en forma de esporas, y se mostraron altamente resistentes a la luz ultravioleta, la presión atmosférica y el calor”, apuntan los investigadores en el estudio titulado Chemical and Microbiological Characterization of Atmospheric Particulate Matter during an Intense African Dust Event in Southern Spain, publicado en la revista Environmental Science and Technology. 

“Durante las tormentas, los microbios están ex­puestos en la estratosfera a la actividad de los rayos ultravioleta, por lo que sugerimos que el polvo po­dría proteger la actividad celular de las bacterias a lo largo de su recorrido”, apuntan. 

Entre las conclusiones del trabajo está que esta to­lerancia a la sequía y al calor podrían ser rasgos comunes necesarios para facilitar el transporte y la supervivencia de los microbios, y que estas ca­racterísticas podrían abrir la puerta a nuevas acti­vidades biotecnológicas relacionadas con procesos químicos industriales.

Fuente: NCYT

Descubren un mecanismo de nutrición de las arqueas del subsuelo marino

Lunes, Abril 29th, 2013

Las arqueas que viven en el subsuelo marino figuran entre las formas de vida más aisladas y extrañas del planeta. Bajo el fondo del mar se encuentra un desolado medio sin oxígeno ni por supuesto luz solar. Pese a ello, hay microorganismos subsistiendo allí desde hace muchos millones de años.

La existencia de vida en ese medio tan aislado y hostil ha intrigado a la comunidad científica desde los primeros hallazgos inequívocos de formas de vida en el subsuelo marino a gran profundidad bajo la superficie del mar.

Ahora, los científicos van a poder responder mejor que antes a algunas de las preguntas principales sobre cómo esos microorganismos logran sobrevivir ahí.

Un estudio a cargo del equipo de la microbióloga Karen Lloyd, de la Universidad de Tennessee en la ciudad estadounidense de Knoxville, revela la existencia de un mecanismo en arqueas del subsuelo marino que les permite nutrirse lentamente de proteínas.

Las arqueas constituyen uno de los tres dominios de la vida en la Tierra. Los otros dos son las bacterias y los eucariotas (vegetales, animales, hongos, algas y, esencialmente, todo lo demás).

Las arqueas son microorganismos unicelulares comparables en algunos aspectos a las bacterias (de hecho durante un tiempo se las catalogó como un grupo insólito de bacterias) pero con estructuras químicas y genéticas únicas, que las separan de todos los demás organismos vivientes, hasta el punto de que no faltan científicos que las consideran tan diferentes de las bacterias como los humanos lo somos de éstas.

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A la izquierda, recolección de muestras del fondo de la bahía de Aarhus. A la derecha: Las arqueas son formas de vida intrigantes. (Fotos: Respectivamente, Bo Barker Jørgensen de la Universidad de Aarhus, y Richard Kevorkian de la Universidad de Tennessee)

Los microbios del subsuelo marino se encuentran entre los más organismos más comunes de la Tierra. Tal como comenta Lloyd, hay más de ellos que estrellas o granos de arena. Si pisamos barro del fondo marino, estamos pisando arqueas. Sin embargo, aunque han estado ahí durante toda la historia humana, nunca se ha sabido todo lo que hacen allá abajo.

Los científicos están interesados en la vida de esas arqueas marinas porque la actividad de estos microorganismos proporciona pistas sobre las condiciones mínimas absolutas requeridas para sustentar vida así como el ciclo del carbono.

Los científicos creían anteriormente que las proteínas sólo se descomponen en el mar por las bacterias. Pero se ha descubierto que las arqueas desempeñan un papel importante en la degradación de las proteínas en el fondo marino.

Las proteínas constituyen gran parte de la materia orgánica en el fondo del mar, el mayor depósito de carbono orgánico del mundo.

Para revelar la identidad de las células así como su manera de subsistir, Lloyd y sus colegas recogieron barro oceánico conteniendo arqueas de la Bahía de Aarhus, en Dinamarca.

Luego extrajeron cuatro células individuales y secuenciaron su ADN, comprobando finalmente la presencia de genes que codifican enzimas capaces de degradar proteínas extracelulares.

En la investigación también han trabajado Andrew Steen de la Universidad de Tennessee, así como Lars Schreiber, Dorthe G. Petersen, Kasper U. Kjeldsen, Mark A. Lever, Andreas Schramm y Bo Barker Jørgensen, de la Universidad de Aarhus en Dinamarca, Ramunas Stepanauskas del Laboratorio Bigelow de Ciencias del Océano en Maine, Estados Unidos, Michael Richter de la empresa alemana Ribocon GmbH, y Sara Kleindienst y Sabine Lenk del Instituto Max Planck para Biología Marina, en Alemania.

Fuente: NCYT

Descubren dos protistas con un aspecto y una forma de moverse llamativos

Viernes, Abril 26th, 2013

Finalmente, podremos decir que Cthulhu existe, aunque no sea tal como el célebre escritor de terror y ciencia-ficción H.P. Lovecraft lo describió… A uno de dos microorganismos llamativos que han sido descubiertos recientemente, se le ha dado el nombre de Cthulhu macrofasciculumque, en referencia al monstruo ficticio de la narrativa de Lovecraft.

El hallazgo lo han hecho unos investigadores de la Universidad de la Columbia Británica en Canadá. Los organismos descubiertos son dos simbiontes, hasta ahora desconocidos, que viven en el intestino de termitas. Ambos seres han recibido nombres científicos derivados de personajes ficticios de la saga de Cthulhu.

Uno de los dos protistas unicelulares es el ya citado Cthulhu macrofasciculumque. El otro ha recibido el nombre de Cthylla microfasciculumque, en referencia a Cthylla (hija de Cthulhu), un personaje derivado de la narrativa de Lovecraft y que fue inventado décadas después por el escritor Brian Lumley.

Ambos microorganismos ayudan a las termitas a digerir la madera. Los investigadores decidieron darles nombres derivados de los de esos dos monstruos cósmicos de la ficción debido a que a Erick James se le antojó que el aspecto y la forma de moverse de esas bestias microscópicas se parecían a los de esos monstruos de la ficción.

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Primerísimo plano de Cthulhu macrofasciculumque. (Foto: UBC)

“La primera vez que los vi bajo el microscopio tenían este singular movimiento, casi como el de un pulpo nadando”, explica James. Cthulhu a menudo es descrito como un ente gigante con alas pero también con bastantes rasgos propios de los pulpos.

La mayoría de los protistas más grandes que viven en las termitas ya han sido identificados, pero, a diferencia de sus “tocayos” de la ficción, Cthulhu y Cthylla son muy pequeños: sus dimensiones están en el rango de 10 a 20 micrones, mientras que los protistas más grandes tienen alrededor de 50 a 150 micrones. No es raro, por tanto, que Cthulhu y Cthylla hayan pasado desapercibidos por la comunidad científica hasta ahora.

Sin embargo, aunque son diminutos, estos protistas y sus hermanos de tamaño algo mayor son piezas importantes en el árbol evolutivo de la vida. Tal como argumenta James, estudiar a los protistas puede aportar muchos datos sobre la evolución de varias ramas de la vida en nuestro mundo. Algunos protistas causan enfermedades, pero otros viven en relaciones simbióticas, como estos flagelados en el intestino de termitas.

Fuente: NCYT

Bacterias “adictas” a la cafeína

Jueves, Abril 25th, 2013

A través de modificaciones genéticas en la bacteria Escherichia coli, un equipo de científicos ha obtenido una cepa de estas bacterias caracterizada por un curioso rasgo: son “adictas” a la cafeína. El objetivo de tan llamativo proyecto es disponer de bacterias optimizadas para ayudar a descontaminar aguas residuales o para la bioproducción de algunos medicamentos.

 
La relación entre la cafeína y la depuración de aguas residuales puede no resultar evidente para la mayoría de la gente al principio, pero se entiende perfectamente si tenemos en cuenta que en la sociedad humana moderna la cafeína y los compuestos químicos relacionados con ésta se han vuelto importantes agentes contaminantes del agua debido al consumo extendido de productos que a menudo llevan cafeína, como por ejemplo café, té, refrescos, bebidas energéticas, chocolatinas y fármacos de algunas clases. Entre estos últimos figuran medicamentos para el tratamiento del asma y de otras afecciones pulmonares.
 
Para sus manipulaciones genéticas a la Escherichia coli, el equipo de Jeffrey E. Barrick, de la Universidad de Texas en la ciudad de Austin, se basó en el hecho de que una bacteria que vive de forma natural en suelos, la Pseudomonas putida CBB5, es capaz de nutrirse exclusivamente de cafeína. Los investigadores tomaron la maquinaria genética que a la P. putida le permite metabolizar o descomponer la cafeína, y la transfirieron a la E. coli, que es fácil de manejar y hacer crecer, con el objetivo de lograr una cepa de E. coli capaz de eliminar la cafeína de aguas residuales.
 
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Colonias de Escherichia coli. (Foto: CDC)
 
En las pruebas realizadas tras las modificaciones genéticas, las E. coli resultantes han demostrado ser eficientes en descafeinar el agua.
 
Las aplicaciones de este desarrollo podrían ir más allá incluso de la depuración de aguas residuales, abarcando también la medición de la cafeína contenida en bebidas, la recuperación de subproductos del procesamiento del café ricos en nutrientes, y la bioproducción barata de algunos medicamentos.
 
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Erik M. Quandt, Michael J. Hammerling, Peter B. Otoupal, Ben Slater, Razan N. Alnahhas, Aurko Dasgupta, y James L. Bachman, de la Universidad de Texas, así como Ryan M. Summers, y Mani V. Subramanian, de la Universidad de Iowa, ambas instituciones en Estados Unidos.
Fuente: NCYT

Cómo ‘matar de hambre’ a las bacterias que causan tuberculosis y cáncer de estómago

Miércoles, Abril 24th, 2013

nvestigadores del Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares de la Universidad de Santiago (CIQUS), en España, han descrito las claves para ‘matar de hambre’ a una enzima crucial en la proliferación de dos bacterias patógenas muy importantes, la Mycobacterium tuberculosis –causante de la tuberculosis– y la Helicobacter pylori –responsable de la úlcera gástrica y duodenal, y promotor del cáncer de estómago–.

El grupo de investigación liderado por Concepción González-Bello ha ideado una forma de ‘engañar’ a estas bacterias, publicada en la revista ACS Chemical Biology, que consiste en evitar el normal funcionamiento de una de las enzimas que necesitan para sobrevivir.

Para ello se han diseñado compuestos muy parecidos a los que utiliza habitualmente la bacteria pero que evitan que esta funcione con normalidad. Este método impide la producción de nutrientes esenciales para la vida de la bacteria, que finalmente ‘muere de hambre’.

Una gran ventaja de adoptar esta estrategia es que así sería muy difícil para la bacteria generar resistencia al antibiótico. Además los animales no poseen esta enzima, por lo que los investigadores esperan que estos compuestos no tengan efectos perjudiciales en el ser humano.

Para su diseño, los autores utilizan diversos programas informáticos que les permiten prever de antemano su efecto sobre la enzima, lo que facilita escoger aquellos compuestos que a priori serían los más efectivos, para a continuación prepararlos en el laboratorio y finalmente ensayarlos.

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Colonización bacteriana de ‘Mycobacterium tuberculosis’. (Foto: Wikipedia)

El grupo ha logrado además obtener datos reales del proceso gracias a la resolución, mediante técnicas de rayos X, de las diversas estructuras interaccionando con la enzima, lo que supone una fotografía atómica. Esto ha permitido demostrar la idea inicial y continuar así con el proceso de optimización de los citados compuestos.

Para los expertos, la prevalencia de la tuberculosis y de infecciones con Helicobacter pylori, junto al creciente problema de la resistencia a los antibióticos, provocan un gran interés, académico y de la industria farmacéutica, en desarrollar estrategias más eficaces en el desarrollo de fármacos activos para combatir las infecciones bacterianas.

La tuberculosis es una infección pulmonar altamente contagiosa y una de las primeras causas de mortalidad en el mundo, de hecho se calculan casi dos millones de muertes por año y se estima que aproximadamente un 10% de las personas infectadas con la bacteria desarrollarán la enfermedad en algún momento.

Por su parte, las personas infectadas con Helicobacter pylori tienen el riesgo de desarrollar cáncer de estómago. Se estima que esta bacteria afecta hoy al 50 % de la población mundial, y aunque esto no supone padecer la enfermedad preocupa enormemente que, cada vez más, las cepas desarrollen mecanismos para luchar contra los antibióticos, de forma que se vuelven resistentes a ellos. Por ejemplo, en el sur de Europa el número de casos de cepas resistentes se ha incrementado un 20 %, y en ciertas regiones de EE UU ha llegado al 30 %. (Fuente: Universidad de Santiago de Compostela)

Fuente: NCYT