Auguran una era sin antibióticos, en la que un rasguño podría matar

El mal uso o uso excesivo de antibióticos ha creado una creciente resistencia a estos fármacos.

Nos estamos acercando a una era "postantibióticos" en el que las operaciones rutinarias serían imposibles y lesiones tan simples como un rasguño podrían ser letales, advirtió la Organización Mundial de la Salud.

Por lo menos ese fue el mensaje de Margaret Chan, directora general de la OMS, durante una conferencia de expertos en enfermedades infecciosas que se celebra en Copenhague, Dinamarca.

La funcionaria expresó que la resistencia humana a los antibióticos está provocando que los medicamentos disponibles actualmente en el mundo sean inútiles.
Esto, dijo, está marcando el fin de la era de la medicina segura.

Los antibióticos, que fueron descubiertos hace más de 60 años, son una familia de poderosos medicamentos que se utilizan para combatir infecciones de bacterias y otros microbios.

Estos compuestos se convirtieron pronto en el cimiento de la medicina moderna y hoy no podemos imaginar lo que era vivir en un mundo sin ellos, cuando la gente no moría por una lesión o durante una operación quirúrgica, sino por la infección o serie de infecciones que invadían las heridas.

Pero debido al mal uso de estos compuestos y la creciente resistencia de las bacterias a ellos, pronto estos fármacos no serán efectivos, advirtió Margaret Chan.

"Una era postantibióticos significa, en efecto, el fin de la medicina moderna como la conocemos" expresó la directora de la OMS.

"Y cosas tan comunes como una infección de garganta o un rasguño en la rodilla de un niño podrían nuevamente volver a matar".

Desafíos "enormes"

En su discurso la funcionaria elogió los esfuerzos que se están llevando a cabo para contrarrestar la resistencia antimicrobiana.

"Una era postantibióticos significa, en efecto, el fin de la medicina moderna como la conocemos. Y cosas tan comunes como una infección de garganta o un rasguño en la rodilla de un niño podrían nuevamente volver a matar."

Margaret Chan

Pero advirtió que será en los países en desarrollo -los principales afectados por enfermedades infecciosas- donde las circunstancias y las prácticas están creando enormes desafíos.

"Muchos países están incapacitados por la falta de infraestructura, incluidos laboratorios, diagnósticos, confirmación de calidad, capacidad de regulación, monitoreo y control sobre cómo se obtienen y utilizan los antibióticos" dijo Chan.

"Por ejemplo, las píldoras antimaláricas se venden individualmente en los mercados locales. También abundan antibióticos falsos o de baja calidad. En muchos países, la industria farmacéutica es la principal fuente de información para lo que recetan los médicos".

Si las actuales tendencias continúan, agregó, "es fácil predecir el futuro".

"Algunos expertos dicen que estamos regresando a la era preantibióticos. No. Esta será la era postantibióticos".

Sin antibióticos, cirugías que hoy son de rutina podrían ser mortales.

La advertencia de Chan coincide con la publicación de un informe de varios grupos estadounidenses de expertos en enfermedades infecciosas que están urgiendo a las autoridades sanitarias y políticos de todo el mundo incrementar los esfuerzos para mejorar el uso de los antibióticos actuales y promover la investigación de nuevos medicamentos.

Las organizaciones, que incluyen a la Sociedad de Epidemiología de Asistencia a la Salud (SHEA), la Sociedad Estadounidense de Enfermedades Infecciosas (IDSA) y la Sociedad Pediátrica de Enfermedades Infecciosas (PIDS) presentan una serie de iniciativas nacionales que, dicen, son necesarias para asegurar el impacto de los antibióticos en las infecciones y prevenir la resistencia.

Por ejemplo piden el establecimiento de programas "para la administración antimicrobiana" para ayudar a los médicos a decidir si es necesario recetar un antibiótico o cuál es la mejor opción de tratamiento.

La actual resistencia de las bacterias a estos fármacos ha sido causada principalmente por el uso excesivo o el mal uso de estos medicamentos.

"Con los pocos antibióticos que actualmente están en proyecto en la industria farmacéutica, debemos tomar los pasos necesarios para conservar nuestra reserva actual de estos fármacos y asegurar que nuestros hijos tendrán acceso a estos medicamentos salvadores de vidas"

Dr. Christopher Harrison

Y muchas veces son los médicos quienes los prescriben excesivamente.

"La administración de antibióticos es un componente crítico para ofrecer un cuidado de calidad" afirma el doctor Neil Fishman, principal autor del estudio.

"La administración efectiva mejorará los resultados, conservará los recursos limitados y limitará el surgimiento de la resistencia" agrega.

Los expertos están pidiendo también a los gobiernos que incrementen las iniciativas de investigación para el desarrollo de nuevos antibióticos.

Tal como expresa el doctor Christopher Harrison, otro de los autores del informe, "con los pocos antibióticos que actualmente están en proyecto en la industria farmacéutica, debemos tomar los pasos necesarios para conservar nuestra reserva actual de estos fármacos y asegurar que nuestros hijos tendrán acceso a estos medicamentos salvadores de vidas".

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BBC Ciencia

¿Cuántas bacterias viven en tu ombligo?

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (EE UU) ha llegado a la conclusión de que existen 2.368 tipos de bacterias diferentes en el ombligo del ser humano, según un análisis genético publicado en la revista PLOS One. Se trata de los primeros resultados de Proyecto "Biodiversidad del ombligo" (http://www.wildlifeofyourbody.org/), dedicado a una zona del cuerpo que, según los investigadores es "el portal por el que nos conectábamos a nuestras madres, y el recordatorio físico de nuestro pasado evolutivo". Además de ser lugares relativamente aislados donde los microbios se mantienen "a salvo".

"Al estudiar los ombligos hemos identificado una inquietante e inmensa riqueza de vida: el ombligo medio de un ser humano hospedaba alrededor de 67 especies, y entre las 66 muestras reunidas encontramos miles de especies distintas", indicó Rob Dunn, coautor del estudio. Algunas de las bacterias identificadas resultaron ser bastante inesperadas, como una que habita también los ambientes marinos.

De todos los microbios analizados, destacaba el papel de ocho bacterias que estaban presentes en más de un 70% de las muestras tomadas, y cuya población representaba el 50% del total de las muestras.

Los autores recuerdan que, sin estos microbios, nuestro sistema inmune no funcionaría adecuadamente, por lo que su papel es fundamental para protegernos de agresiones externas.

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Muy Intertesante

¿Qué es la flora intestinal?

Cada individuo alberga 100.000 millones de microorganismos de 400 especies, en su mayoría bacterianas. Más del 95% vive en el tracto digestivo, sobre todo en el colon. Es la llamada flora intestinal, un complejo ecosistema lleno de microbios beneficiosos para la salud. En sentido estricto, el interior de la boca, estómago e intestinos son parte de la superficie externa del organismo, pues están en contacto directo con el medio ambiente. Mientras que la piel tiene un área de 2 m2, los intestinos desplegados alcanzan los 400 m2. Los seres humanos nacemos estériles, pero a las pocas horas el tubo digestivo comienza a ser colonizado por los microorganismos que pasan por la boca con los alimentos. A medida que entran en contacto con la capa mucosa del intestino, las bacterias pueden anidar y multiplicarse. A los 2 años, la flora intestinal es prácticamente la definitiva. Puede haber cambios transitorios si se altera la dieta o por el uso de antibióticos, pero son reversibles, de modo que cada individuo mantiene una flora predominante y estable.

La función de la flora bacteriana es la fermentación de la dieta no digerible, como la fibra vegetal; y del moco producido por el epitelio intestinal. Además, los liliputienses del tubo digestivo producen ácidos grasos, vitamina D y K, favorecen la recuperación y absorción de calcio, hierro y magnesio, y previenen la invasión de los microbios patógenos que ingerimos con los alimentos por el llamado efecto barrera. Las bacterias buenas constituyen, por tanto, un eslabón esencial del sistema inmunológico.

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Muy Interesante

¡Hay vida en el lugar más profundo del océano!

Un equipo internacional de científicos aseguró que el lugar más profundo del océano está lleno de vida.

Los científicos descubrieron que el fondo de la Fosa de las Marianas -a once kilómetros de la superficie en el Océano Pacífico- está lleno de organismos microscópicos.

El estudio -publicado en la revista Nature Geoscience- dice que estos primitivos microbios unicelulares parecen ser más activos que aquellos de las aguas poco profundas. 

Los investigadores dicen que los organismos se dan un festín con las plantas muertas y las criaturas que se llegan desde la superficie del mar.

 

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BBC Ciencia 

Hay microbios que viven en las nubes de tormenta

Un estudio danés basado en muestras de una tormenta caída en mayo de 2009 revela que las nubes cargadas de lluvia, rayos y truenos también están repletas de bacterias y sustancias químicas, concretamente hasta 3000 compuestos diferentes encontrados de manera habitual en el suelo.

De los microbios descubiertos en las piedras de granizo analizadas por los científicos,  existen tres tipos que podrían considerarse “típicos” habitantes microscópicos de un nubarrón tormentoso: Proteobacteria, Sphingobacteriales y Methylobacterium. Y coinciden con tipos de bacterias que suelen vivir asociados a la superficie de las plantas, según publican los investigadores en la revista PLOS ONE.

Los autores sostienen que la abundancia de ciertos microbios en el granizo de las lluvias de tormenta revela qué microbios sobreviven mejor a los procesos que implica el ciclo de vida de una nube. Y que esto podría afectar a la distribución de los microorganismos a lo largo y ancho del planeta. Dicho de otro modo, las bacterias no solo nacen, se reproducen y se seleccionan a ras de suelo, sino también en la atmósfera. “Las nubes de tormenta son los hábitas más extremos de la Tierra donde hemos encontrado vida”, concluyen los autores del trabajo.

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La felicidad y la inteligencia se pueden transmitir a través de una bacteria

En la última década, los científicos han descubierto que el comportamiento, el estado de ánimo e incluso la memoria pueden verse modificados por la acción de microbios externos. Un claro ejemplo son los efectos que nos provoca estar en contacto con Mycobacterium vaccae, una bacteria que vive en el suelo y que inhalamos cuando damos un paseo por el campo, jugamos un rato en el parque o podamos las plantas del jardín. Según un estudio publicado hace unos años en la revista Neuroscience, este microbio estimula a las neuronas de la corteza prefrontal del cerebro humano para que liberen serotonina, el neurotransmisor de la felicidad y el bienestar, lo que nos pone de muy buen humor. Lo que es más, Christopher Lowry, neurocientífico de la Universidad de Bristol (Reino Unido), ha comprobado que inyectando la bacteria en ratones de laboratorio ejercía un efecto antidepresivo muy similar al popular Prozac.

Por si esto fuera poco, Dorothy Matthews, investigadora de The Sages Colleges de Nueva York (EE UU), ha llegado a la sorprendente conclusión de que M. vaccae también puede mejorar la capacidad de aprendizaje. En experimentos con roedores alimentados con la bacteria viva, Matthews y su equipo comprobaron que los animales “infectados” se movían más rápido por los laberintos y sufrían menos ansiedad. “Podemos especular que sería positivo programar en las escuelas un tipo de aprendizaje al aire libre para adquirir nuevas habilidades”, sugiere Matthews. A la vista de estos resultados, tampoco parece descabellado imaginar que, en un futuro no muy lejano, podamos tomar un puñado de estas bacterias para convertirnos en personas más felices e inteligentes. De hecho, en 2003 Rook y Lowry ya dieron el primer paso en este sentido al obtener una patente para el uso de M. vaccae y derivados para tratar la ansiedad, los ataques de pánico y los trastornos alimentarios.


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Muy Interesante

Los dos científicos que violaron la ley para salvar una vida (con la aparición estelar de Hitler)

En 1935, la hija de Gerhard Domagk, el gran microbiólogo, tropezó en la escalera de la casa familiar de Wuppertal, en Alemania, mientras sostenía una aguja. Caerse por las escaleras es un accidente bastante frecuente en el mundo, como ya os expliqué en Ese objeto peligrosísimo que es una escalera (I): más de 300.000 accidentes solo en Reino Unido. De hecho, morir en una escalera es más probable que hacerlo en un vuelo comercial. Pero en este caso, aún era peor: la aguja que llevaba la muchacha, de nombre Hildegard, se le clavó en la mano y se partió en su interior.

Aunque le extrajeron el pedazo de aguja, una insidiosa infección esteptocócica se extendió por todo el brazo de Hildegard. Gerhard sabía que su hija moriría pronto, porque en aquella época aún no existían fármacos capaces de frenar el avance de las bacterias.

Pero Gerhard tenía un as en la manga, un tinte rojo industrial con el que llevaba una temporada experimentando: prontosil. Al parecer, los ratones de laboratorio sobrevivían a las infecciones de estreptococos si recibían una inyección de aquel tinte. 


Sin embargo, Gerhard no confiaba demasiado en aquella sustancia, tal y como explica Sam Kean en La cuchara menguante:

El prontosil, una molécula orgánica aromática que, de forma un tanto insólita, contenía un átomo de azufre, poseía algunas propiedades impredecibles. En aquella época los alemanes creían, extrañamente, que los tintes mataban los gérmenes porque teñían sus órganos vitales de color equivocado. Pero el prontosil, aunque letal para los microbios en los ratones, en un tubo de ensayo no parecía tener ningún efecto sobre las bacterias, que nadaban felizmente en el líquido rojo. Nadie sabía por qué, y a causa de esta ignorancia muchos europeos habían atacado la “quimioterapia” alemana, que desdeñosamente consideraban inferior a la cirugía para el tratamiento de las infecciones.

Gehrhad se encontraba en la tesitura de si debía o no probar aquel tinte con su hija, habida cuenta de que los primeros ensayos con humanos provocaban, en algunos casos, graves efectos secundarios; sin contar que los pacientes quedaban rojos como la grana. 

Era el mismo dilema al que se había enfrentado el héroe intelectual de Gerhard, Louis Pasteur, 50 años antes, cuando recibió el caso de un niño herido por la mordedura de un perro rabioso. Pasteur, sin la licencia de médico reglamentaria, infringió la ley y le administró al niño una vacuna contra la rabia que sólo se había probado en animales. Pasteur salvó la vida del niño, pero corrió el riesgo de ser denunciado por un delito criminal.

Como sucede en muchas películas de mad doctors o científicos que actúan extramuros de la legalidad, Gerhard decidió que era hora de seguir el mismo camino que su ídolo Pasteur. Hildegard ya estaba a punto de sufrir una amputación del brazo y no podía esperar más: se llevó varias dosis del fármaco experimental y le inyectó aquel suero rojo a su hija.

La audacia de Gerhard fue recompensada, y Hildegard salvó la vida gracias a la primer fármaco del mundo verdaderamente antibacteriano, pero Gehrhad guardó silencio sobre su éxito a fin de no influir en los sucesivos ensayos clínicos que tuvieron lugar con aquel tinte rojo.

En 1939, Gerhard Domagk recibió el premio Nobel de Medicina o Fisiología. Sin embargo, si bien había salido airoso de su violación de la ley, obteniendo el máximo de los parabienes (el premio más prestigioso y salvar la vida de su hija), tuvo que enfrentarse a un hecho funestamente inesperado: Adolf Hitler.

Hitler odiaba al comité del Nobel por haber concedido el premio de la Paz de 1935 a un periodista y pacifista antinazi, tras lo cual Die Führer prácticamente había declarado ilegal que un ciudadano alemán ganara el premio Nobel. En consecuencia, la Gestapo arrestó y trató con brutalidad a Domagk por su “crimen”. Cuando estalló la segunda guerra mundial, Domagk se redimió un poco al convencer a los nazis (que al principio se negaban a creerlo) de que sus fármacos podían salvar a los soldados que sufrieran gangrena. Pero para entonces los Aliados ya tenían las sulfas, y no debió aumentar precisamente la popularidad de Domagk que en 1942 sus fármacos salvaran la vida de Winston Churchill, un hombre decidido a destruir Alemania.

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Xakata Ciencia

Tu iPhone funcionará con bacterias no con pilas

De la misma manera que nosotros respiramos oxigeno, hay bacterias que respiran hierro!. Nuestras células usan la materia orgánica, el azúcar por ejemplo, para metabolizarlo hasta CO₂, que expulsamos en la respiración. En ese proceso, el oxigeno que respiramos lo transformamos en vapor de agua, H₂0.

Geobacter, una bacteria que normalmente se encuentra en el suelo, es capaz de respirar hierro. Para ello, degradan la materia orgánica hasta CO₂, pero en vez de emplear el O₂ para formar H₂O, emplean óxidos de hierro insolubles (Fe³⁺) que transforman en magnetita (Fe₃O₄). De esta manera transfieren electrones sobre los óxidos de hierro. El proceso se denomina respiración microbiana anaerobia.

Ahora, un equipo de físicos y microbiólogos de la Universidad de Massachusetts (EE.UU.) ha descubierto que Geobacter es capaz de transferir electrones fuera de la célula y transportarlos varios centímetros (lo que supone miles de veces el tamaño de la propia bacteria!). Esto lo consiguen a través de unos filamentos proteicos que ella misma produce, que los denominan “nanocables” microbianos. Estos “nanocables” forman una red que recorren las biopelículas o biofilms que forma la bacteria y tienen una conductividad comparable a la de los polímeros sintéticos que se utilizan comúnmente en la industria electrónica. Además, la conductividad del biofilm puede ser afinada mediante la regulación de los genes de la bacteria. Es la primera vez que se observa la conducción de carga eléctrica de tipo metálico a lo largo de un filamento de proteínas.

Esta propiedad puede emplearse para transferir electrones a un ánodo, como en una pila. Así, Geobacter es una bacteria capaz de convertir la energía química (la que está “encerrada” en los enlaces químicos de los compuestos orgánicos) en energía eléctrica. 

Geobacter posee otras propiedades muy interesantes desde el punto de vista práctico y medioambiental. Por ejemplo, es capaz de alimentarse de sedimentos y residuos, de degradar los contaminantes derivados del petróleo o deshechos radioactivos y transformarlos en CO₂ (bioremediación), o incluso en metano que puede emplearse como fuente de energía “limpia” (biofuel). 

Este hallazgo, publicado en Nature Nanotechnology, abre la posibilidad de emplear esta bacteria para generar electricidad a partir de residuos y desperdicios orgánicos. Podría revolucionar la nanotecnología y la biotecnología, ya que podría conducir en un futuro a la creación de nanomateriales más baratos y no tóxicos para los biosensores y la electrónica que interactúan con los sistemas biológicos.

Tunable metallic-like conductivity in microbial nanowire networks. Nikhil S. M. et al. Nature Nanotechnology, 2011. 6: 573–579.

doi:10.1038/nnano.2011.119

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Microbioun

¿Cómo y por qué los virus del herpes se reactivan?

La sola mención de la palabra “herpes“ evoca generalmente imágenes y estereotipos negativos, pero la mayoría de las personas se han infectado alguna vez con algún tipo de este virus.

Para la mayoría, aparece una herida, se cura y se olvida, aunque el virus permanece latente a la espera de las condiciones adecuadas para volver.

Ahora, el misterio que existía sobre lo que hace que el virus se reactive de nuevo está más cerca de ser resuelto, gracias a una nueva investigación publicada en el número de Noviembre de Journal of Leukocyte Biology.

En el informe, los científicos muestran cómo el sistema inmune puede perder su control sobre el virus cuando se enfrenta a nuevas amenazas microbianas, como cuando tiene que defenderse de otros invasores virales o bacterias.

Debido a que casi todas las personas que están infectadas por uno o más virus de la familia herpes durante su vida, el impacto potencial de estos resultados son significativos. Esperamos que mediante la comprensión de cómo estas infecciones virales latentes son controladas, podamos prevenir la reactivación y mejorar la vida de las personas

Comenta Charles H. Cook, director de cuidados intensivos de la The Ohio State University College of Medicine en Columbus, e investigador involucrado en el trabajo.

Para hacer este descubrimiento, los investigadores estudiaron ratones infectados con herpes de la familia citomegalovirus (CMV). Encontraron que las células T responsables de control de CMV se redujeron significativamente durante una nueva infección con bacterias.

En efecto, esto redujo que lo que mantenía al virus bajo control, permitiendo que el virus se reactivara y causara enfermedad. Cuando el sistema inmune siente la reactivación al cabo de un tiempo, los niveles de las células T vuelven a la normalidad, restaurando el control del virus sobre el cuerpo.

Encontrar formas para controlar brotes de herpes es importante, no sólo para la salud del individuo con el virus, sino también para la prevención de su transmisión. Este informe destaca la interacción importante cuando nos co-infectamos con más de un microbio, proporcionando importantes ideas sobre por qué el sistema inmunológico a veces falla y cómo puede recuperar el control de las infecciones

Concluye John Wherry, editor de Journal of Leukocyte Biology.

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Xakata Ciencia

El MIT modifica genéticamente una bacteria para crear combustible

El Instituo Tecnologico de Massachusetts ha manipulado los genes de la bacteria 'Ralstonia Eutropha' para producir un tipo de alcohol que puede sustituir a la gasolina.

El Instituo Tecnologico de Massachusetts (MIT) ha manipulado los genes de la bacteria 'Ralstonia Eutropha' para lograr que fabrique combustible. En concreto, un tipo de alcohol llamado isobutanol, que puede sustituir a la gasolina o mezclarse con ella. Según ha informado el autor principal de esta investigación, Christopher Brigham, la 'Ralstonia Eutropha', cuando deja de crecer "utiliza toda su energía en la fabricación de compuestos complejos de carbono".

Según Brigham, en el estado natural del microbio, cuando su fuente de nutrientes esenciales --nitrato o fosfato-- está restringida y detecta que los recursos son limitados, entra en el 'modo de almacenamiento de carbono' para su uso posterior. "Lo que hace es tomar cualquier carbono disponible, y lo almacena en forma de un polímero, que es similar en sus propiedades a una gran cantidad de plásticos derivados del petróleo", ha señalado. Con la anulación de unos pocos genes y la inserción de un gen de otro organismo Brigham y sus colegas han sido capaces de redirigir la capacidad natural del microbio para producir combustible en lugar de plástico.

La intención tras la manipulación genética es conseguir "que el organismo de la bacteria utilice una corriente de dióxido de carbono como fuente de carbono, de manera que pueda fabricar combustible", ha apuntado en investigador en el estudio publicado en 'Applied Microbiology and Biotechnology'.

Así, el equipo ha centrado su trabajo en conseguir que la bacteria utilice el CO2 como fuente de carbono. Además, la investigación destaca que, con modificaciones ligeramente diferentes del mismo microbio, se podría también convertir casi cualquier fuente de carbono, incluidos los desperdicios agrícolas o desechos municipales, en combustible útil. 

"El equipo ha demostrado que, en cultivo continuo, se puede obtener cantidades importantes de isobutanol," ha apuntado Brigham, quien ha apuntado que, ahora, los investigadores tienen como objetivo la optimización del sistema para aumentar la velocidad de producción y el diseño de biorreactores para escalar el proceso a niveles industriales.

Además, ha destacado que, "a diferencia de algunos sistemas de bioingeniería en que los microbios producen un producto químico deseado dentro de sus cuerpos pero deben morir para recuperar el producto, la 'Ralstonia Eutropha' expulsa naturalmente el isobutanol en el fluido circundante sin parar el proceso de producción".

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La Vanguardia

Se publica el primer mapa de los microbios que habitan el cuerpo sano

Esta semana, las revistas científicas Nature y PLoS publican un total de 16 artículos en los que se anuncian nuevos resultados del Proyecto Microbioma Humano: el mapa de la diversidad microbiana de 18 partes del organismo sano. El estudio de los microorganismos que habitan en nuestro interior está cambiando el concepto médico y biológico del cuerpo humano y de la enfermedad.

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Escherichia coli, bacteria que se encuentra en el intestino de muchos animales.

“Nuestra vida y nuestra individualidad se la debemos a los microbios que viven en nosotros y este descubrimiento cambiará radicalmente la práctica de la medicina”, expone David A. Relman, de la Universidad de Standford, en un editorial de la revista Nature. Esta semana, dos de las principales publicaciones científicas, Nature y PLoS, dedican buena parte de sus páginas a los microorganismos que nos habitan. La razón es que se han obtenido nuevos resultados del Proyecto Microbioma Humano.

Cada lugar del cuerpo humano tiene su propia ‘firma’ de microorganismos y la diversidad taxonómica y genética es mayor en dientes y heces

Por primera vez, después de cinco años de investigación, el consorcio científico ha mapeado comunidades completas de microbios que habitan varias partes del organismo sano. Según los cálculos de los investigadores, han identificado entre el 81% y el 99% de todos los géneros de microorganismos en adultos sanos.

Las primeros indicios de la microbiota que vivía en el cuerpo humano se publicaron hace unos 300 años, poco después de la invención del microscopio. Hoy en día, gracias a la mejora de las técnicas de secuenciación de ADN el objetivo es descifrar el ‘segundo genoma humano’ el del microbioma. El proyecto Genoma Humano secuenció en el año 2000 la información genética contenida en el 10% de las células que forman nuestro cuerpo. El 90% restante no son células propias sino millones de microorganismos que reciben el nombre de microbioma. 

A finales de 2007 el Instituto de Nacional de Salud de los Estados Unidos (NIH) se embarcó en el Proyecto Microbioma Humano (HMP) y en 2008 la Comisión Europea y China crearon su homólogo, MetaHIT (Metagenomics of the human intestinal tract).

Con los primeros resultados de la iniciativa HMP, se publican dos artículos en Nature y en varias revistas de PLoS, 14 trabajos. Los datos obtenidos son de libre acceso para los investigadores de todo el mundo y para Relman representan “una lección de humildad”.

Cada lugar del cuerpo tiene su propia ‘firma’ de microorganismos

La materia prima de los investigadores ha sido el material genético de 11.174 muestras de microorganismos obtenidos de 242 individuos sanos estadounidenses de 18 a 40 años (129 hombres y 113 mujeres) de varias partes de su cuerpo –15 en hombres y 18 en las mujeres–, durante 22 meses. 

Los dos estudios publicados en Nature han sido liderados por Curtis Huttenhower, del Instituto de Salud Pública de Boston y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y Bárbara A. Methé, del Instituto Craig Venter (EE UU). Estos trabajos han identificado la mayoría de microbios y genes presentes en los 242 individuos.

Huttenhower y sus colegas han descubierto que cada lugar del cuerpo humano tiene su propia ‘firma’ de microorganismos y que la diversidad taxonómica y genética es mayor en las muestras de dientes y heces, intermedia en piel y en la superficie interna de la mejilla, y baja en las muestras vaginales.

El equipo de Methé ha comprobado que el proyecto HMP y MetaHIT han identificado muchas especies distintas de microorganismos. Este resultado pone en duda si la muestra de personas incluida en ambas iniciativas es suficientemente representativa. En ambos estudios se han incluido individuos sanos de países económicamente desarrollados.

“Hemos de reconsiderar el concepto de ‘sano’ –opina Relman–. En estos estudios se ha excluido toda enfermedad intestinal, pero en países en vías de desarrollo esta patología es prácticamente ‘normal”. 

Además, la prevalencia de sobrepeso y obesidad aumenta progresivamente en los países enriquecidos.

“¿Qué factores hacen que el microbioma cambie entre personas o a lo largo del tiempo?. ¿Cómo responden los microorganismos a las alteraciones del cuerpo humano?. ¿Podemos predecir y restaurar las poblaciones de microbios?”, estas son solo algunas de las preguntas que lanza Relman a la luz de los nuevos datos. “Estos estudios son solo el principio”, concluye el experto.

Referencias bibliográficas

The Human Microbiome Project Consortium. “Structure, function and diversity of the healthy human microbiome” Nature 486: 208-214. Junio de 2012. DOI: 10.1038/nature11234
The Human Microbiome Project Consortium. “A framework for human microbiome Research” Nature 486: 216-221. Junio de 2012. DOI: 10.1038/nature11209
Relman D.A. “Learning about who we are”. Nature 486: 194-195. Junio de 2012

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SINC

Usan bacterias para fabricar computadoras

Los científicos se inspiran en la naturaleza en el diseño de las computadoras del futuro.

Un equipo de investigadores británicos y japoneses asegura que en un futuro podrían construirse computadoras biológicas mediante el uso de bacterias magnéticas.

Se trata de microorganismos que se alimentan de hierro y generan pequeños imanes en su interior, similares a los que contienen los discos duros de las computadoras.

La investigación, llevada a cabo por científicos de la Universidad de Leeds y la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokyo, pretende diseñar computadoras más rápidas que las actuales.

A medida que avanza la tecnología y los componentes de las computadoras son cada vez más y más pequeños, se hace más difícil el producir sistemas electrónicos en una nanoescala.

Así que los investigadores buscan soluciones en la naturaleza haciendo uso de los microbios.

Bacterias come-hierro

En su estudio, los científicos usaron la bacteria Magnetospirillummagneticum. Es un organismo que usualmente vive en entornos acuáticos, bajo la superficie de estanques o lagos donde el oxígeno es escaso.

Estas criaturas nadan arriba y abajo siguiendo las líneas de los campos magnéticos de la Tierra, alineándose con ellos como la aguja de una brújula, en búsqueda de concentraciones de oxígeno.

Cuando la bacteria ingiere hierro, unas proteínas en su interior interactúan con el metal para producir diminutos cristales del mineral magnetita, el más magnético de la Tierra.

Tras estudiar el modo en que los microbios recolectan, dan forma y posicionan a estos nanoimanes dentro de su cuerpo, los investigadores copiaron el método y lo aplicaron en el exterior de la bacteria, "cultivando" así imanes que en el futuro podrían usarse para fabricar discos duros.

"Estamos llegando al límite de la computación electrónica tradicional a la hora de fabricar componentes cada vez más pequeños", dijo la investigadora a cargo Sarah Staniland, de la Universidad de Leeds.

"Las máquinas que hemos usado tradicionalmente para construirlas son torpes a pequeña escala. Pero la naturaleza nos ha proporcionado la herramienta perfecta para este problema".

Cables biológicos

Las bacterias podrían facilitar la fabricación de discos duros mucho más pequeños.

Además de usar microorganismos para producir imanes, los científicos lograron crear pequeños cables eléctricos hechos con organismos vivientes.

Generaron tubos en escala nano hechos con la membrana de células artificiales cultivadas en el laboratorio con la ayuda de una proteína presente en las moléculas de lípidos humanas.

Según explicó a BBC el Dr. Masayoshi Tanaka de la Universidad de Agricultura y Tecnología en Tokyo, estos tubos podrían usarse en un futuro como cables microscópicos capaces de transferir información tal y como lo hacen las células de nuestro cuerpo, pero en una computadora.

"Estos cables biológicos pueden tener resistencia eléctrica y transferir información de un grupo de células en una biocomputadora a otras células", dijo.

Además de en computación, estos cables biológicos podrían usarse también en cirugía porque son enormemente biocompatibles, añadió Tanaka.

"Se han desarrollado varios cables diminutos en todo el mundo, pero la biocompatibilidad todavía es problemática", apuntó.

"Los cables nanofabricados en este proyecto se cubrieron con membrana celular, así que teóricamente deberían ser biocompatibles".

Fuente:

BBC Ciencia

 

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Encuentran bacteria del espacio que ofrece una nueva fuente de energía en la Tierra

A través del aislamiento de 75 especies diferentes de bacterias, un equipo de investigadores de la universidad de Newcastle en el Reino Unido ha encontrado que el microbio Bacillus Stratosphericus, una bacteria que se encuentra en la estratosfera, podría ser uno de los mayores generadores de energía eficiente en el planeta.

Este tipo de bacterias se encuentran normalmente a más de 30 kilómetros por encima de la Tierra, un microbio común en altas concentraciones de la estratosfera, orbitando la Tierra con los satélites.

Para ello y tras el aislamiento, los científicos evaluaron la generación de energía de cada una con una célula de combustible microbiana (MFC). Al seleccionar las mejores especies de bacterias, un tipo de microbio fue capaz de crear una biopelícula artificial duplicando la producción eléctrica del MFC de 105 vatios por metro cúbico a 200.

Para que nos hagamos una idea, si bien no es demasiada alta, esta energía sería suficiente para hacer funcionar una luz eléctrica y podría llegar a proporcionar una fuente de luz necesaria en partes del mundo sin electricidad.

La Bacillus Stratosphericus es un microbio que normalmente se encuentra en la atmósfera y fue atraída a la Tierra como resultado de los procesos de reciclaje y aislamiento atmosféricos por el equipo de investigadores.

Según cuenta Grant Burguess, profesor de la Universidad de Newcastle y jefe de la investigación:

El hallazgo demuestra el poder potencial de la técnica. Lo que hemos hecho es manipular deliberadamente la mezcla microbiana para diseñar una biopelícula que es más eficiente en la generación de electricidad.

Esta es la primera vez que los microbios han sido estudiados individualmente y seleccionados de esta manera. Encontrar el microbio fue toda una sorpresa, pero demuestra el potencial de esta técnica para el futuro. Hay miles de millones de microbios por ahí con el potencial de generar energía.

No es la primera vez que se trata de conducir una investigación sobre el uso de microbio para generar energía. De hecho es un concepto utilizado en el tratamiento de aguas residuales. Las células microbianas de combustible funcionan de manera similar a una bacteria y utilizan las mismas para convertir compuestos orgánicos en electricidad a través de la técnica conocida como bio-oxidación catalítica.

Ahora, el hallazgo de los investigadores sugiere por primera vez que mediante la manipulación de la biopelícula se puede aumentar significativamente la potencia eléctrica de las células de combustible. Una investigación que como los mismos investigadores reconocen, puede llevar al desarrollo de la MFC a un nuevo nivel.

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ALT1040

Un glóbulo blanco persigue y acaba con una bacteria

En el vídeo, un neutrófilo, un tipo de glóbulo blanco que mide de 12 a 18 μm, persigue a un estafilococo áureo, una bacteria que puede producir enfermedades que van desde las infecciones cutáneas y de las mucosas hasta celulitis, meningitis o incluso neumonía, hasta que lo atrapa.

Tomado de:

Abadia Digital

¿Influyen las bacterias intestinales en nuestro humor?

Cada uno de nosotros lleva a cuestas una pesada carga microbiana de convecinos a la que llamamos microbioma. En efecto, nuestro cuerpo cuenta con hasta 100 billones de bacterias, de 10.000 tipos diferentes, que pueden llegar a pesar en conjunto hasta los 2 kilos (existen 9 bacterias por cada célula propia). Como véis, las personas escrupulosas que viven obsesionadas por la presencia de gérmenes deberían relajarse un poco.

Buena parte de las bacterias que conviven con nosotros se encuentran tapizando las paredes del intestino, y es precisamente en este lugar donde habita la curiosa bacteria benigna Lactobacillus rhamnosus. La conoceréis porque forma parte de buena parte de los alimentos llamados “probióticos” (los famosos yogures Bio, por ejemplo).

Los científicos, sabían que algunos patógenos influyen en la química del cerebro liberando toxinas o estimulando el sistema inmunológico, pero nunca habían comprobado si las bacterias intestinales beneficiosas lograban también influir en nuestro comportamiento y humor de algún modo.

Ahora, un reciente estudio realizado por científicos de la Universidad McMaster en Canadá, liderados por John Cryan de la irlandesa Universidad de Cork, sugiere que en efecto, las bacterias benignas tienen ese potencial.

En un trabajo realizado con ratones, los investigadores alimentaron a los roedorescon un caldo que contenía Lactobacillus para estudiar sus efectos secundarios, los cuales resultaron ser beneficiosos. Los ratones que se alimentaron con el Bio-caldo durante 6 semanas mostraron menos señales de estrés y ansiedad que los del grupo de control.

Según Cryan: “estos ratones pasaban más tiempo explorando los pasos estrechos elevados y los espacios abiertos, lugares que normalmente asustan a los roedores. También exhibieron puntas menores en los niveles de la hormona del estrés cuando se les introducía en agua”. En resumen: estaban más relajados.

En sus cerebros, los científicos descubrieron cambios en la actividad de los genes que codifican ciertas partes de los receptores de los neurotransmisores GABA. Estos neurotransmisores sirven para relajar la actividad neuronal, y muchos de los fármacos que se usan para tratar los trastornos de ansiedad actúan sobre sus receptores. Ninguno de estos efectos se vieron en los ratones que no fueron alimentados con caldo enriquecido con Lactobacillus.

Los cambios en los receptores GABA y los efectos ansiolíticos desparecían cuando los investigadores cortaban el nervio vago antes de empezar a alimentar a los ratones con bacterias. Este nervio es un conductor de información de suma importancia entre el intestino y el cerebro, por lo que el experimento demostró que para que los efectos del L. rhamnosus fueran perceptibles en el cerebro, el nervio debía permanecer intacto.

¿Cómo influye la bacteria en la química cerebral? Eso es algo que aún debe dilucidarse, pero lo que parece claro es que regulando la microbioma se puede alterar el estado emocional de los ratones. Este hallazgo abre la posibilidad de usar alimentos probióticos para tratar los trastornos de humor en las personas, aunque lógicamente (y como siempre en estos casos) debemos recordar que el hecho de que funcione en ratones no tiene por qué significar que se puedan extrapolar los resultados a los humanos, cuyo comportamiento emocional es mucho más complejo.

El trabajo de estos investigadores se ha publicado en el Proceedings of the National Academy of Sciences. Me enteré leyendo Science.

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Amazings

Finalmente resuelto el misterio del microbio lunar

Artículo publicado por Leonard David el 2 de mayo de 2011 en Space.com

Ha habido desde hace tiempo cierto folklore sobre el aterrizaje lunar Apollo que ahora parece haber terminado: Los microbios de la Luna.

El misterio lunar gira en torno al aterrizaje lunar del Apollo XII y el retorno a la Tierra por parte de los caminantes lunares de una cámara que era parte de un anterior aterrizador robótico de la NASA – la sonda Surveyor 3.

El 19 de noviembre de 1969, los astronautas del Apollo XII Pete Conrad y Alan Bead hicieron un aterrizaje preciso en la superficie lunar en Oceanus Procellarum, en latín Océano de las Tormentas. Su lugar de aterrizaje estaba a apenas 163 metros del aterrizador Surveyor 3 – e hicieron una suave caminata el 20 de abril de 1967 a por el dispositivo que había aterrizado delicadamente en la superficie lunar años antes.

La cámara de la Surveyor 3 fue una captura fácil y volvió a la Tierra bajo condiciones estériles gracias a la tripulación de Apollo XII. Cuando los científicos analizaron las piezas en una sala estéril, encontraron pruebas de microorganismos dentro de la cámara.

Para abreviar, una pequeña colonia de bacterias comunes – Streptococcus Mitis – se habían acumulado dentro del dispositivo.

El resultado astrobiológico que se dedujo del experimento no planificado fue que de 50 a 100 microbios parecían haber sobrevivido al lanzamiento, al hostil vacío del espacio, a tres años de exposición al entorno radiactivo de la Luna, al frío lunar con una temperatura media de -253 grados Celsius, por no mencionar la falta de acceso a nutrientes, agua o fuentes de energía.

Ahora, avancemos hasta la actualidad.

¿El sucio secretillo de la NASA?

Un diligente equipo de investigadores está ahora buceando entre documentos históricos – e incluso localizaron y revisaron una película de 16 milímetros de la era Apollo archivada por la NASA – para llegar al fondo de la historia.

Pues resulta que hay un sucio y secretillo de la NASA que ha salido a la luz sobre la etiqueta de sala estéril en la época en que se estudió la cámara de la Surveyor 3.

“Esta afirmación de que un microbio sobrevivió 2 años y medio en la Luna era, como mucho, endeble incluso para los estándares de la época”, dice John Rummel, presidente del Panel de Protección Planetaria del Comité de Investigación Espacial (COSPAR). “La afirmación nunca pasó una revisión por pares, aunque ha persistido en la prensa – e Internet – desde entonces”.

El equipo de la cámara de Surveyor 3 pensó que había detectado un microbio que había vivido en la Luna durante todos esos años, “pero sólo detectaron su propia contaminación”, comenta Rummel a SPACE.com.

Antiguo funcionario de protección planetaria, Rummel está actualmente en el Instituto de Ciencia y Política Costera en la Universidad de Carolina del Este en Greenville, Carolina del Norte.

Rummel, junto con sus colegas Judith Allton del Centro de Vuelo Espacial Johnson de la NASA y Don Morrison, antiguo científico de laboratorio de recepción lunar de la agencia espacial, presentó recientemente el artículo: “¿Un microbio en la Luna? Surveyor III y las lecciones aprendidas para futuras misiones de retorno de muestras.

Una pobre higiene en la sonda espacial

Su veredicto se dio en una reunión sobre “La importancia de las misiones de retorno de muestras del Sistema Solar para el futuro de la ciencia planetaria”, en marzo en The Woodlands, Texas, y patrocinada por la División de Ciencia Planetaria de la NASA y el Instituto Planetario y Lunar.

“Si ‘American Idol’ juzgara la microbiología, esos chicos habrían sido descartados en la primera ronda”, escribe el equipo de investigación sobre la forma en la que el equipo de la cámara de Surveyor 3 estudió el equipo aquí en la Tierra. O dicho con más delicadeza. “El escenario general no da mucha confianza sobre la proposición de que no tuvo lugar contaminación”, dice el coautor Morrison.

Por ejemplo, se vio que los participantes que estudiaban la cámara vestían ropa de quirófano de manga corta, de forma que sus brazos quedaban expuestos. Además, las camisas estaban por encima del nivel del banco de flujo… y actuarían como fuelles para partículas de dentro de la camisa, informa el coautor Alton.

Los investigadores también destacaron otros problemas en los controles de contaminación.

En microbiología 101 (asignatura de primer curso universitario) hablamos de “una relación personal estrecha con el sujeto… no es necesariamente algo bueno”, explica el equipo de investigación.

Con todo esto, la probabilidad de que tuviese lugar una contaminación durante el muestreo de la cámara de Surveyor 3 se mostró que era muy real.

Una historia de advertencia

Por una parte, Rummel enfatiza que los métodos actuales para manejar las muestras retornadas son mucho más efectivos en la detección de microbios.

Sin embargo, el incidente de la Surveyor 3 levanta una bandera de advertencia para el futuro.

“Tenemos que ser órdenes de magnitud más cuidadosos con el control de contaminación de lo que fue el equipo de la cámara de Surveyor 3. Si no lo somos, las muestras de Marte podrían morir ahogadas por la vida terrestre en su retorno, y en todo ese ‘ruido’ nunca podríamos tener la posibilidad de detectar la vida de Marte que pudiésemos haber traído”, dice Rummel. “Podemos, y debemos, hacer un mejor trabajo con una misión de retorno de muestras de Marte”.

Tomado de:

Ciencia Kanija

Hallan alfombras de microbios creadores de oxígeno

Científicos de la Universidad de Alberta (Canadá) han hallado en las profundidades de lagunas venezolanas alfombras de microbios que contienen bacterias fotosintéticas y son creadoras de oasis de sedimentos ricos en oxígeno de los que pequeños animales se aprovechan.

Los microbios que habitan en estas lagunas bajas en oxígeno propician unas condiciones similares a las que había hace 555 millones de años, de cuando datan los primeros fósiles de animales móviles, según un artículo publicado hoy en la versión en la red de Nature Geoscience.

Los científicos, encabezados por el investigador Murray Gingras, analizaron estas alfombras de microbios que cubren partes del fondo de las lagunas y descubrieron que la concentración de oxígeno es mucho mayor en ellas que en las zonas donde no existen las mencionadas bacterias.

No habitan animales en estas lagunas, salvo pequeños cangrejos y larvas que viven sólo sobre los sedimentos cargados de oxígeno, cuyo nivel decrece drásticamente durante la noche.

Según los expertos, las especies prehistóricas que vivían sobre sedimentos en el fondo marino y podrían haber explotado en su beneficio los altos niveles de oxígeno de estas alfombras de microbios, al igual que hacen las contemporáneas.

Fuente:

El Deber

‘Come-virus’ descubierto en un lago antártico

Artículo original publicado por Virginia Gewin el 28 de marzo de 2011 en Nature News.

El primer parásito de parásitos en ser descubierto en un entorno natural, apunta a una diversidad oculta.

Un estudio genómico de la vida microbiana en un lago antártico ha revelado un nuevo virófago – un virus que ataca a los virus. El descubrimiento sugiere que estas formas de vida son más comunes, y tienen un papel más importante en el entorno, de lo que se pensaba anteriormente.

Un grupo de investigación australiano encontró el virófago mientras realizaba estudios en el extremadamente salado Lago Organic en la zona este de la Antártida. Mientras secuenciaba el genoma colectivo de los microbios que vivían en las aguas superficiales, descubrieron el virus, al cual llamaron el Virófago del Lago Organic (OLV).

El genoma del OLV se identificó anidado dentro de las secuencias de phycodnavirus – un grupo de virus gigantes que atacan a las algas. Las pruebas de intercambio genético, y una posible co-evolución, entre ambos sugiere que el phycodnavirus es la presa del OLV. Aunque OLV es el virófago dominante en el lago, el trabajo sugiere que podría haber otros presentes.

Matando a los phycodnavirus, el OLV podría permitir que las algas medrasen. Ricardo Cavicchioli, microbiólogo en la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sídney, Australia, y sus colegas encontraron modelos matemáticos del sistema del Lago Organic que tenían en cuenta el peaje del virófago sobre su anfitrión mostrando una menor mortalidad de algas y un mayor florecimiento durante los dos meses de verano sin hielo en el lago.

“Nuestro trabajo revela no sólo una sorprendente diversidad en la vida microbiana de este lago, sino también lo poco que comprendemos sobre la complejidad de las funciones biológicas en funcionamiento”, dice Cavicchioli. Las conclusiones se publican en la revista Proceedings of the National Academies of Science¹.

Asesino de gigantes

Otro virófago descrito este mes tiene efectos ecológicos similares. El Mavirus marino ataca al virus gigante de la Cafeteria roenbergensis, el cual depreda a la Cafeteria roenbergensis, una de las especies más extendidas del mundo de zooplancton².

“El Mavirus es capaz de rescatar al zooplancton infectado – lo cual, en cierto modo, le confiere inmunidad a la infección”, dice Curtis Suttle, microbiólogo marino en la Universidad de British Columbia en Vancouver, Canadá, y líder del equipo que descubrió el Mavirus.

“Sin saberlo, teníamos Mavirus en cultivos de nuestro sistema de Cafeteria desde principios de la década de 1990”, dice Suttle. Pero el virófago no se identificó hasta que se secuenció el genoma de Cafeteria.

El genoma del Mavirus es similar a las secuencias de ADN llamadas transposones eucarióticos, que se insertan dentro de los genomas de organismos pluricelulares tales como plantas y animales. Estos ‘genes saltarines’ pueden ser descendientes de un virófago, dice Suttle. “Se puede imaginar la presión evolutiva para los anfitriones para cultivar de algún modo virófagos que los protejan dela infección de virus gigantes”, dice.

Sputnik francés

El primer virófago, conocido como Sputnik, se descubrió en una torre de enfriamiento de agua en París en 2008³.

“Habíamos estado esperado que otros encontrasen virófagos, para confirmar que nuestro descubrimiento no era un artefacto”, dice Christelle Desnues, microbióloga en el Centro Nacional de Investigaciones Científicas en Marsella, Francia, y miembro del equipo que describió el Sputnik. Ahora anticipa “un descubrimiento exponencial de virófagos”.

Los anfitriones de los tres virófagos conocidos pertenecen a un grupo de virus gigantes conocidos como virus de gran ADN nucleocitoplasmático (NCLDV). “Los virus NCLDV tienen genomas grandes y completas que les permiten incorporar virófagos menores, algo que los virus pequeños no son capaces de hacer”, dice Desnues.

El OLV fue descubierto cuando la estudiante graduada de Cavicchioli, Sheree Yau, observó que algunas de las secuencias de microbios del Lago Organic eran similares a las codificadas en la cobertura de proteínas del Sputnik. El Mavirus tenía secuencias similares, por lo que la pauta podría ayudar a identificar otros virófagos.

El OLV, o los virófagos similares, pueden estar muy extendidos. El gen de su cobertura de proteínas encaja con las secuencias ya encontradas en una gran cantidad de otros entornos acuáticos, incluyendo cerca del Lago Ace en la Antártida, un lago salino en las Galápagos, una zona de surgencia cerca de las Galápagos, un estuario en Nueva Jersey, y un lago de agua dulce en Panamá.

El alto número de coincidencias refleja el hecho de que el OLV es el primer virófago en encontrarse en su entorno natural, dice Federico Lauro, también biólogo molecular en la Universidad de Nueva Gales del Sur y coautor del artículo.

El Lago Organic, formado hace 600 años cuando el nivel del mar era más alto, es un laboratorio natural, dice Lauro. “Estos lagos de origen marino son unos extraordinarios laboratorios para trabajar, debido a que están aislados, aunque son sistemas dinámicos”.

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Referencias:
1.- Yau, S. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA advance online publication doi: 10.1073/pnas.1018221108 (2011).
2.- Fischer, M. G. et al. Science advance online publication doi: 10.1126/science.1199412 (2011).
3.- La Scola, B. et al. Nature 455, 100-104 (2008).

Autor: Virginia Gewin
Fecha Original: 18 de marzo de 2011
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Ciencia Kanija

Descifrados fósiles genómicos de 3.000 millones de años

Hace unos 580 millones de años, la vida en la Tierra comenzó un período de rápido cambio llamado la explosión del Cámbrico, un periodo definido por el nacimiento de nuevas formas de vida durante millones de años que a la larga contribuyó a la diversidad de los animales modernos.

Los fósiles ayudan a los paleontólogos a llevar a cabo su crónica de la evolución de la vida desde entonces, pero un dibujo de la vida durante los 3.000 millones de años que precedieron al Período Cámbrico es un reto, porque las células del Precámbrico correpondían a cuerpos blando de los que rara vez han quedado huellas fósiles. Sin embargo, aquellas formas de vida temprana legaron abundantes rastros de fósile microscópicos: el ADN.

Debido a que todos los organismos vivos heredan sus genomas de los genomas ancestrales, biólogos en el MIT (Instituto de Tecnología de Massachusstes) creyeron que podrían utilizar los genomas de hoy en día para reconstruir la evolución de los microbios antiguos.

Un difícil rastreo

Combinaron la información de la cada vez mayor biblioteca del genoma con su propio modelo matemático que toma en cuenta la forma en que evolucionan los genes: las nuevas familias de genes puede nacer o ser heredados, pueden ser cambiados o transferidos horizontalmente entre los organismos, se pueden duplicar en el mismo genoma, y se pueden perder.

Los científicos rastrearon miles de genes a partir de 100 genomas modernos y su apariencia al manifestarse por primera vez en la Tierra para crear un fósil genómico que nos dice no sólo cuando los genes se introdujeron, sino también que microbios antiguos poseía esos genes.

El trabajo sugiere que el genoma colectivo de toda la vida fue sometido a una expansión hace entre 3.300 y 2.800 millones de años, durante los cuales el 27 por ciento de todas las familias de genes existentes en la actualidad llegó a existir.

Nuevo período

Eric Alm, profesor en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental y el Departamento de Ingeniería Biológica, y David Lawrence, quien recientemente recibió su doctorado del MIT y ahora es un Junior Fellow en la Harvard Society of Fellows, han nombrado a este período la expansión Arcaica.

Debido a que hay muchos de los nuevos genes identificados que se relacionan con el oxígeno, Alm y David pensaron que la aparición de oxígeno podría ser responsable de la expansión Arcaica.

El oxígeno no existía en la atmósfera de la Tierra hasta hace unos 2.500 millones de años cuando comenzó a acumularse, probablemente matando a un gran número de formas de vida anaeróbica, en el Gran Evento de Oxidación.

"El Gran Evento de Oxidación fue probablemente el evento más catastrófico en la historia de la vida celular, pero no tenemos ningún registro biológico del mismo", dice Alm.

Una inspección más cercana, sin embargo, mostró que los genes que utilizaron el oxígeno no aparecieron hasta el final de la expansión Arcaica hace 2.800 millones de años, que es más consistente con la fecha geoquímica para asignar al Gran Evento de Oxidación.

En cambio, Alm y David creen que han detectado el nacimiento del transporte de electrones moderno: el proceso bioquímico responsable del transporte de los electrones dentro de las membranas celulares.

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El Economista