Viernes procariota: Bacillus anthracis

Imagen de esporas de B. anthracis

Bacillus anthracis es una bacteria Gram positiva del género Bacillus, un género que junto con E. coli ha sido un modelo de estudio en biología molecular durante décadas. Bacillus anthracis es un patógeno, de hecho es uno de los primeros casos conocidos en el que se relaciona una enfermedad con una bacteria. Esta bacteria le sirvió al célebre microbiólogo alemán Robert Koch para establecer los postulados que llevan su nombre, guía para demostrar que un microorganismo es el agente etiológico de una enfermedad infecciosa.

Crecimiento bacteriano en condiciones de hiperaceleración

Crecimiento bacteriano a 403.627 g. Fotografías tomadas a las 0 (A), 6 (B), 24 (C) y 48 (D) horas. Puede observarse el crecimiento del pellet bacteriano.

De todos es sabido que las bacterias son organismos adaptados a condiciones de vida muy extremas, encontrándose especies que son capaces de reproducirse a temperaturas muy elevadas o muy bajas, pH muy ácidos o muy alcalinos, altas presiones o elevadas dosis de radiación. En un trabajo publicado en esta semana en la revista PNAS se ha estudiado la capacidad de los microorganismos de resistir elevadas aceleraciones, lo que equivale a una supervivencia en ambientes de gravedad extremas. Se ha demostrado en ese trabajo que hay bacterias que son capaces de reproducirse y crecer en condiciones tan extremas como una hiperaceleración a 403.627 g.

El valor “g” da una idea de la aceleración. Está basado en la aceleración que produciría la gravedad terrestre en un objeto cualquiera en condiciones ideales (sin atmósfera u otro rozamiento). Una aceleración de 1g es generalmente considerado como igual a la gravedad estándar, que es de 9.8 metros por segundo cuadrado. Se toma como valor de 1g aquel que existe en condiciones normales en la superficie terrestre, pero este valor puede ser muy diferente en planetas con mayor gravedad (por ejemplo el valor es Júpiter es de 2.35 g), en cometas o en asteroides en el momento de entrar en la atmósfera. También se pueden obtener valores g elevados en sistemas de elevada aceleración; un Fórmula 1 alcanza valores de 3-5 g; valor similar al obtenido en una montaña rusa, un jet de combate puede alcanzar valores de 9 g, mientras que una bala puede alcanzar valores cercanos a los 50.000 g.

Viernes procariota: si una bacteria tuviera nuestro tamaño

En anteriores ediciones de esta serie os presenté a Escherichia coli y Pseudomonas putida, dos bacterias muy usadas en Biotecnología. Las imágenes de ambas fueron tomadas por microscopios electrónicos. Pero, ¿qué aspecto tendrían estas bacterias si pudiésemos verlas a tamaño real moviéndose a nuestro alrededor? Pues sería algo así como lo muestra este video:

Viernes procariota: Escherichia coli

Imagen al microscopio electrónico de barrido de una bacteria de E. coli. Las partículas que se observan sobre ellas son bacteriofagos que están infectando la bacteria.

Cinco analogías históricas entre la sífilis y el SIDA

Treponema pallidum, bacteria que produce la sífilis

La historia del SIDA y su tratamiento, así como la aparición de personas que afirman que la causa de esta enfermedad no un virus, recuerdan la situación de la sífilis a principios del siglo XX. Para mostrar esa analogía tomemos nuestra máquina del tiempo virtual y retrocedamos a principios del siglo XX, época en la que los microbiólogos tenían pocas herramientas para combatir las infecciones.

1. Las causas de la sífilis y del SIDA. La sífilis es una enfermedad producida por una bacteria del grupo de las espiroquetas denominada Treponema pallidum, mientras que el SIDA está producido por un retrovirus denominado VIH. En la actualidad algunas personas opinan que el SIDA no está producido por el VIH; pero a principios del siglo XX también había científicos que se oponían a una causa infecciosa para la sífilis. La sífilis tiene como principal mecanismo de transmisión la vía sexual, aunque también se puede producir contagio desde úlceras de la piel infectadas, de madre a hijo o por vía sanguínea. La bacteria que produce la enfermedad es muy difícil de cultivar “in vitro”, y por ello no se consiguió su aislamiento hasta la primera década del siglo XX. Sin embargo no todos aceptaron esa explicación, algunos apuntaban a déficit del sistema inmune provocado por las migraciones, o a la urbanización como causa de la enfermedad. Los llamados “higienistas”, que mostraban una clara oposición a las tesis de Pasteur y Koch no aceptaron las conclusiones de los microbiólogos, que habían observado bajo el microscopio a la bacteria. En cierto modo recuerdan a los negacionistas del virus VIH, que niegan de su existencia, pese a que éste sea uno de los organismos más estudiados y analizados por la ciencia.

Combatiendo la evolución con diseño inteligente

Si creéis que esta nota va sobre cómo el movimiento del Diseño Inteligente (DI) se ha apuntado un tanto contra la evolución, o bien que el DI presenta por fin una evidencia experimental estáis muy equivocados. En realidad parte de este título aparece en el PubMed en un artículo que describe la generación de un nuevo tipo de antibióticos, el neoglucósido ACHN-40. El título del trabajo es “Combating evolution with intelligent design: the neoglycoside ACHB-490” y acabar de aparecer en la revista “Current Opinion in Microbiology”. Este trabajo muestra por un lado como hay que ir seleccionando títulos llamativos incluso para publicar (así de difícil está la cosa por la alta competencia de buenos trabajos enviados) y por otro lado de que el debate entre la evolución y el DI está en mente de los científicos, para lo bueno y para lo malo. Pero aquí la evolución la ponen las bacterias, generando resistencias, y el DI los humanos, que sin pretender ser dioses, diseñan nuevos fármacos para combatirlas.

Vacunas y religión, ¿una combinación poco saludable?

Las vacunas constituyen una importante herramienta para combatir enfermedades infecciosas al poner a trabajar nuestro sistema inmune en la génesis de anticuerpos que servirán como barrera contra la invasión de bacterias y virus. A pesar de su reconocida eficiencia existe una pequeña parte de la población que se opone a ellas por considerar que tienen efectos perniciosos para la salud. Esta oposición está basada en razones científico-técnicas que pueden ser debatidos dentro del ámbito sanitario. De hecho existen varios ejemplos en el pasado relacionados con movimientos antivacunas de los que conocemos sus consecuencias y nos permiten esgrimir lo que ocurre cuando se abandona esta práctica.

Suecia suspendió la vacunación contra la bacteria Bordetella perthusis, que provoca la tos ferina, entre 1979 y 1996. Al poco tiempo el 60% de los niños entre 1 y 10 años contrajeron la enfermedad con numerosos ingresos hospitalarios y con una mortalidad que se mantuvo baja (1 por año) gracias a un intenso esfuerzo médico (Allen, 2002). La tos ferina sigue siendo un serio problema sanitario en países en vías de desarrollo causando casi 300.000 muertos al año (CDC, 2007).

Imágenes de la ciencia y la naturaleza: biopelículas bacterianas

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Micrografía electrónica de biofilmes de S. pneumoniae sobre una superficie de vidrio. Las flechas rojas señalan material filamentoso que une las células de neumococo entre sí y a la matriz extracelular. Fuente: J. Bacteriol. 2006; 188:7785-7795. Autora de la fotografía: Miriam Moscoso.

Hay una tendencia generalizada a pensar que las bacterias se encuentran nadando libremente en el agua, nutrientes líquidos o en nuestros fluidos internos. Es normal pensar eso, dado que así las observamos cuando las tenemos en cultivos líquidos en el laboratorio y cuando las miramos al microscopio. Sin embargo ese no su estado natural. Las bacterias se agrupan y organizan de forma compleja en superficies sólidas formando lo que se llama biopelículas

Magnetosomas II: las bacterias constructoras

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Continuando con el artículo anterior de Manuel, aquí tenéis un trabajo llevado a cabo por científicos del École Polytechnique de Montréal, en Canadá, donde utilizan un conjunto de bacterias magnetotácticas como si fueran micro-robots. En el vídeo se puede ver un conjunto de unas 5.000 bacterias que se mueven como una bancada de peces, transportando y colocando una serie de bloques unos encima de otros hasta construir una pirámide, en tan sólo 15 minutos.

Como ya se explicaba en el post anterior, estas bacterias poseen magnetosomas que responden a los campos magnéticos. En este experimento, las bacterias son sometidas a diversos campos con el fin de que se muevan en la dirección deseada. Cada bacteria posee un flagelo capaz de generar una fuerza de unos 4 picoNewtons, con lo que no pueden mover gran cosa. Pero juntando la fuerza de miles de bacterias, ya comienzan a ser capaces de más cosas…

Y tanto es así, que, como puede verse en el vídeo, estas bacterias son capaces de construir una pirámide al más puro estilo egipcio 😉

No obstante, la cosa no queda ahí porque, al parecer, estos científicos están estudiando el modo de utilizar estas bacterias como micro-bots capaces de atacar específicamente un tumor o de detectar patógenos, dentro de un cuerpo humano. De momento, han logrado que estas bacterias «naveguen» en la corriente sanguínea de una rata.

Parece que el futuro está cada vez más cerca…

Referencias:

• Computer-Controlled Swarm of Bacteria Builds Tiny Pyramid.

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Imágenes de la ciencia y la naturaleza: los magnetosomas

Los magnetosomas son estructuras cristalinas que poseen algunas bacterias en su citoplasma. Estas estructuras suelen estar rodeadas de una membrana, al igual que otros endosomas, y tiene una serie de particularidades que los hacen únicos: (i) una estructura cristalina particular y de una extraordinaria perfección, (ii) su tamaño es tan sólo de unos pocos nanómetros y (iii) su composición química tiene una tremenda pureza, está constituida por magnetita (óxido de hierro) o grieguita (sulfuro de hierro) y esta pureza no ha sido conseguida igual por ninguna síntesis o purificación llevada a cabo en el laboratorio. Estas características las hacen que posean un alto interés por su interés biotecnológicos.

Contestaré a modo de preguntas más frecuentes algunos aspectos de los magnetosomas.