Vertido en el Golfo de México: "biorremediación intrínseca"

El desastre ocasionado por la petrolera British Petroleum (BP) en el Golfo de México podría estar siendo combatido silenciosamente por microorganismos psicrófilos degradadores de hidrocarburos.

Los efectos biológicos del derrame de petróleo en el Golfo de México, son inciertos debido a la magnitud y profundidad del vertido. Sin embargo, hace unas semanas, Washington publicó su informe sobre las consecuencias del vertido y se organizó una enorme controversia. En él se decía que cerca del 75% del crudo estaba desapareciendo de las aguas. Pero aquello no parecía posible. Ahora, con los nuevos datos aportados por el equipo de trabajo liderado por Terry Hazen todo encaja. 

El grupo del Dr Hazen, científico del laboratorio Lawrence de la Universidad de Berkeley y experto en ecología microbiana, recogió más de 200 muestras de las profundidades de 17 lugares, todos ellos afectados por el vertido, entre el 25 de mayo y el 2 de junio, es decir, poco más de un mes después de que se produjera el accidente. 

Al analizar las muestras encontraron muchos más microorganismos de los que esperaban, principalmente gamma-proteobacterias psicrófilas filogenéticamente relacionadas con bacterias degradadoras de hidrocarburos ya conocidas. Adicionalmente hallaron y caracterizaron una nueva especie bacteriana, que fue la mas frecuente en las muestras, la cual fue clasificada dentro de la familia de las Oceanospirillales, y es muy similar a otras bacterias de ese grupo que habitan en las aguas antárticas, en condiciones especiales. En el caso del nuevo microorganismo, su hábitat son las aguas profundas a unos cinco grados de temperatura y bajo elevadas presiones (barófilos). 

Todo parece indicar que la abundancia de estas gamma-proteobacterias en las aguas afectadas por el vertido constituye una de las principales razones por las cuales el crudo ha disminuido rápidamente en la profundidad de las aguas del golfo. Se observó que el nuevo grupo bacteriano biodegrada hidrocarburos a un ritmo superior al de las bacterias conocidas hasta ahora y usadas para tal fin. Lo mejor de todo es que llevan a cabo el proceso de degradación sin afectar el nivel de oxígeno en el agua. Se propone que las frecuentes fugas de petróleo que se producen de forma natural en el fondo marino del golfo parecen haber provocado la adaptación de esta comunidad de microorganismos que hacen mucho más rápido «ese trabajito». La rápida desaparición del crudo, se ve explicada tambien porla propia composición de los hidrocarburos del subsuelo del golfo, ya que contienen un mayor número de componentes volátiles. Lo anterior explicaría los polémicos datos que maneja el Gobierno de Obama.

"Esta investigación demuestra que las poblaciones microbianas psicrófilas y los microorganismos relacionados con ellas, juegan un rol importante en las consecuencias medioambientales de las manchas de petróleo submarinas en el Golfo de México”,  Recalcó el Dr. Hazen. Estos resultados constituyen un buen ejemplo de lo que se denomina como biorremediación intrínseca, es decir, el  propio entorno se encarga de mitigar o resolver el problema de contaminación generado.

Más información

abstract paper

Referencia:

Hazen TC et al. 2010. Deep-Sea Oil Plume Enriches Indigenous Oil-Degrading Bacteria. Science. Aug 24.Epub ahead of print.

Conozcamos nuestra historia

Segunda entrega: 18 años no son poco

Como hemos visto, el ICFES finalmente avaló el proyecto de crear el primer programa a 10 semestres ofrecido por la Universidad de Pamplona, con base en una propuesta enmarcada en el estudio y aplicación de los microorganismos en el sector productivo, especialmente el alimentario. Este logro, fue el resultado del trabajo y dedicación de un grupo de profesores vinculados al departamento de Biología-Química de la entonces Facultad de Ciencias Básicas y de las directivas de la época, quienes estructuraron la idea entendiendo el compromiso y las implicaciones futuras que se derivarían de esta naciente propuesta, especialmente si consideramos que para ese entonces la Universidad de Pamplona se constituía en la segunda institución del país en ofrecer un programa de pregrado en Microbiología, después de Los Andes. 

Debido a que, rápidamente, el programa se constituyó en uno de las más importantes que ofrecía la institución, surgió la necesidad de crear la sección de Microbiología adscrita al Departamento de Biología-Química. Los inicios no fueron fáciles, con múltiples inconvenientes que fueron superados progresivamente por el personal que laboró en la ejecución de dicha propuesta. El Programa de Microbiología, en Octubre 21 de 1993, año y medio después de su puesta en marcha, realiza la primera propuesta de autoevaluación, con miras a su propio fortalecimiento. Posteriormente en 1996, se realiza el primer análisis DOFA que consideraba una cantidad significativa de aspectos pertinentes all programa. Durante esos 5 años, el programa fue creciendo en todos sentidos, se vinculó la primer docente propia del programa procedente de la Universidad de los Andes, la profesora Claudia Clavijo. Posteriormente se vincularon las docentes Fanny Herrera y Angela Wilches, procedentes de la misma institución. Igualmente se contó con la participación de docentes de origen Cubano y Venezolano para la orientación de algunas asignaturas específicas; así como el uso de espacios tanto en “La Casona” como en el entonces “CETA”, hoy parte del actual campus universitario, donde se construyó el primer laboratorio específico de Microbiología, en el cual se llegó a prestar servicios a la comunidad. En esa misma época se construyó el bloque L (actual Francisco José de Caldas) que fue sede de varios laboratorios propios y de apoyo para el programa. En esta dinámica de transformación, el 19 de Diciembre de 1996 se graduó la primera promoción de profesionales formados en la Universidad de Pamplona. 

Con el paso del tiempo, el programa fue renovándose con el fin de estar acorde a los retos que el contexto le exigía, a nivel académico y profesional. En 1997 se creó el Departamento de Microbiología, adscrito entonces a la Facultad de Ciencias Naturales y Tecnológicas, donde permanecería por 5 años.  En Abril del año 2000, se actualizó el programa ante el ICFES para darle continuidad al ofrecimiento del mismo. Ese mismo año se convocó a la comunidad académica del programa para llevar a cabo la primera reflexión sobre el plan de estudios, surgiendo una propuesta que incorporó algunos campos de formación que permitieron fortalecerlo.  En Agosto del año 2001, la administración asume el compromiso institucional de trabajar en el proceso de mejoramiento continuo y de acreditación de los programas presentando un plan de trabajo, que se inició con la conformación de los Comités de Acreditación por programa, siguiendo unas políticas enmarcadas dentro del gran reto de la acreditación institucional. Durante el primer semestre del año 2003, el Departamento de Microbiología pasó a ser parte de la joven Facultad de Salud, y como si de una transición se tratase, en el segundo semestre del mismo año, el Departamento de Microbiología retornó a la recién creada Facultad de Ciencias Básicas, desde donde se administra hasta el día de hoy. 

Gracias al compromiso con la calidad académica  y desarrollo del programa, en Febrero de 2004 el MEN otorga mediante resolución 540 el Registro Calificado, lo cual nos posicionó como uno de los programas bandera de la institución. Dadas las nuevas perspectivas gubernamentales, en Agosto del año 2005, por recomendación del CONACES el nombre del programa se vio sometido a un cambio, consistente en el retiro del énfasis, desde entonces el programa pasó a denominarse: Microbiología. Esta modificación se llevó a cabo de manera paralela, con una revisión y reforma del plan de estudios (Actual pensum 2006). Posteriormente por resolución 4608 del 2005 el MEN reitera el otorgamiento del Registro Calificado por un tiempo de 7 años, a partir de la fecha de registro en el SNIES (28 Noviembre de 2005). El compromiso institucional y del personal adscrito al programa han conseguido que esa propuesta inicial gestada en la década de los ochenta, denominada Microbiología, además de llegar a ser el programa profesional más antiguo de la Universidad de Pamplona, se haya consolidado como uno de los mejores programas a nivel institucional. 

Debido a la proyección del programa, la administración de la institución respaldó el hecho de que el programa se sometiera al proceso de autoevaluación con miras a conseguir la acreditación de alta calidad. En esta ruta, la Universidad de Pamplona recibió a inicios del año 2007 la visita de pares académicos asignados por el CNA (Consejo Nacional de Acreditación), quienes verificaron las condiciones en las que se oferta el programa y su coherencia con lo consignado en el documento de autoevaluación. Finalmente, como fruto de todo este proceso el MEN, mediante resolución número 4055 del 19 de julio de 2007, otorgó al programa de Microbiología, la Acreditación de Alta Calidad por un periodo de 4 años. Se trató de un reconocimiento obtenido como consecuencia del trabajo en equipo de Docentes, Estudiantes, Egresados y Administrativos que hacen parte de nuestro programa, y fruto de la madurez, nivel académico, potencial de la planta profesoral y el gran impacto de nuestros egresados sobre el entorno regional y nacional. Este logro nos convirtió en el segundo programa de Microbiología a nivel nacional y el primero ofertado por una universidad pública en alcanzar este reconocimiento. La obtención de esta distinción por parte del CNA implica una gran responsabilidad para el departamento y la institución, un compromiso de todos con el mejoramiento continuo del programa.

Nuevo mecanismo de resistencia a antibióticos

Los microorganismos son seres muy versátiles, que durante su larga estancia en el planeta han demostrado una sobrada capacidad de adaptación y respuesta a las cambiantes condiciones de su entorno.  A principios del siglo pasado las enfermedades causadas por bacterias constituían una de las principales causas de muerte, enfermedades como la neumonía y la tuberculosis diezmaban la población; sin embargo, gracias al descubrimiento de sustancias antibióticas el hombre ha podido hacerles frente.

Actualmente, el abuso de antibióticos tanto en medicina, como en la agricultura, la ganadería, la cría de aves, etc., puede llegar a poner en riesgo la salud mundial. La aplicación exagerada e indiscriminada de sustancias antibióticas, no hace otra cosa que acelerar el desarrollo de mecanismos de resistencia tanto como su propagación entre especies. En este sentido, hoy ha causado revuelo mundial un reporte publicado en la web del journal The Lancet Infectious Diseases (http://www.thelancet.com/journals/laninf/onlinefirst).

El turismo sanitario es una actividad cada vez más frecuente en diversos países occidentales; en el caso del Reino Unido, las personas se desplazan a países como India o Pakistán para recibir tratamientos estéticos o médicos más baratos. En este trasegar, algunos pacientes han adquirido cepas de enterobacterias que poseen el gen ndm1 (Nueva Delhi metalo-beta-lactamasa 1) el cual proporciona resistencia al grupo de antibióticos conocido como “carbapenems”, un potente grupo de betalactámicos de amplio espectro que se reservan para las urgencias e infecciones multirresistentes. De hecho, el primer caso de infección por una enterobacteria productora de NDM-1 (enzima que codifica el mencionado gen) fue identificado por primera vez el año pasado en un paciente sueco que había sido hospitalizado en India.

En la publicación en mención, los investigadores reportan haber identificado 44 aislados en Chennai (ciudad del sur de la India), 26 en Haryana (al norte de la India), 73 en otros sitios de India y Pakistán y 37 en el Reino Unido. En una editorial del mismo journal, se revela que enterobacterias con el gen ndm1 han sido aisladas en Estados Unidos, Holanda, Australia y Canadá, en pacientes que habían ido a tratarse a India. Datos que demuestran una propagación en progreso, debido al turismo sanitario. De momento, las especies mayoritariamente implicadas son Escherichia coli y Klebsiella pneumoniae. El problema radica en que se trata de cepas que demostraron ser altamente resistentes a todos los antibióticos, excepto a dos: tigeciclina y colistina; y uno de ellos no es muy eficaz. Un porcentaje significativo de los aislados adquirieron esta capacidad de resistencia debido a la incorporación de un plásmido con el mencionado gen, lo cual no es nada bueno ya que habla de la capacidad de transmitir esta información a otras cepas.

Estructura típica de un carbapenem

Se estima que no habrá nuevos antibióticos disponibles en diez años. “Estamos raspando la olla” comentaba preocupado el Dr Livermore, uno de los co-autores. Si se permite que infecciones como estas se salgan de control, la salud pública mundial podría verse en serios problemas; por ello es necesario un programa global de vigilancia a casos como los reportados.

Información adicional:
abstract paper

Referencia:
Kumarasamy KK et al. 2010. Emergence of a new antibiotic resistance mechanism in India, Pakistan, and the UK: a molecular, biological, and epidemiological study.
The Lancet Infectious Diseases, Early Online Publication, 11 August 2010
doi:10.1016/S1473-3099(10)70143-2

Prometedora vacuna de siRNA contra el Ébola

El virus del Ébola pertenece a la familia de los Filoviridae (filovirus), y comprende cinco especies distintas: Zaire, Sudán, Côte d'Ivoire, Bundibugyo y Reston. De las anteriores, las especies Zaire, Sudán y Bundibugyo se han asociado con brotes de fiebre hemorrágica cuya tasa de letalidad llega a ser muy alta (25 - 90%). Esta terrible enfermedad fue descrita por primera vez en 1976 en una misión al río Ébola en Zaire (actualmente, República del Congo) y se transmite por contacto directo con sangre, secreciones u otros líquidos corporales u órganos de personas infectadas. Causa, tal vez, una de las peores muertes posibles a casua de una infección, el sangrado llega  a ser generalizado. No se dispone todavía de ningún tratamiento ni vacuna específicos para la fiebre hemorrágica del Ebola.

Sin embargo,  Geisbert et al. han reportado un pormetedor tratamiento, mediante una estrategia que puede hacerse extensiva a otras enfermedades virales. ¿De que se trata?.  El grupo ha utlizado los "si RNA" (pequeño ARN interferente), que son pequeñas hebras de ARN (21-23 nucleótidos) que por complementariedad de bases puede resultar ser complementario al ARN mensajero de algún gen vital para el agente infeccioso, de modo que este "si RNA" se une al ARN mensajero, formando una hebra bicatenaria de ARN, evitando de esta forma que el gen sea traducido a proteína.

En esencia, Geisbert diseñó una combinación de siRNAs para atacar el ARNm de las siguientes proteínas virales: la proteína L de la ARN polimerasa del virus del Ébola y las proteína virales 24 y 35; luego la puso dentro de una cápsula formada por partículas lipídicas (SNALPs) para que pudieran ser administradas a los infectados y puedan ser asimiladas por las células para liberar su contenido dentro de ellas y empiecen a realizar su función de silenciar la expresión de la ARN polimerasa del virus y otras proteínas importantes en la diseminación del virus y el desarrollo de la fiebre hemorrágica.

Se hicieron los experimentos en  macacos, con resultados muy prometedores que muestran las potencialidades del uso de los siRNA para el tratamiento de una gran variedad de virus que son de preocupación para la salud pública (dengue, hepatitis, Herpes, etc.); además, nos dan una nueva forma de administrar los agentes terapéuticos vía bolsas lipídicas que pueden difundir fácilmente por la membrana celular. Ahora vendrán los primeros ensayos clínicos en pacientes humanos infectados con el Ébola.

Referencia:
Geisbert, T, et al. (2010). Postexposure protection of non-human primates against a lethal Ebola virus challenge with RNA interference: a proof-of-concept study The Lancet, 375 (9729), 1896-1905 : 10.1016/S0140-6736(10)60357-1

Unos divertidos vídeos

He querido compartitr, un par de links a dos divertidas (por no decir hilarantes) historietas que nos muestran algunos aspectos de nuestras amigas las bacterias.

http://www.youtube.com/watch?v=qWXxyYslKHY

http://www.youtube.com/watch?v=5Xi2Nc1UicQ

Para finalizar, un vídeo hecho en Catalunya, usando la banda sonora de la sirenita para ironizar sobre la situación de los recien graduados y su decisión de hacer una tesis doctoral... ahí los dejo
   

Las bacterias y el parto natural

¿Cuál crees es el primer regalo que te da tu madre cuando llegas al mundo? Pues lo cierto es que se trata de las bacterias de su vagina. Si nacimos mediante un parto normal, todos habremos pasado por la vagina de nuestras madres, la cual está habitada por una gran cantidad de microorganismos denominado “microbiota”. El número es inmensamente grande, supera en un orden de magnitud (10 veces) al número total de células que tenemos al nacer. Así que nuestro cuerpo quedará embebido con estos microorganismos.

Para los adultos, la microbiota de la vagina de la mujer no es un problema; sin embargo, para un recién nacido, es un evento clave en su desarrollo. Estos microorganismos pueden ser una amenaza para la salud del niño y, además, podrían provocar ciertas respuestas fisiológicas no deseadas. Pero también, pueden ser claves en el desarrollo de la inmunidad contra las bacterias con las cuales vamos a lidiar toda nuestra vida. Pero, ¿que pasa en el caso que el niño nace por cesárea? La Dra. María Dominguez-Bello, de la Universidad de Puerto Rico, ha identificado y caracterizado a nuestros primeros colonizadores.

Para esto, Dominguez-Bello et al. analizaron la microbiota de diez madres con sus respectivos bebés, de los cuales, seis nacieron mediante cesárea. Tomaron muestras de piel, boca y vagina de las madres una hora antes de dar a luz; y muestras de la piel, boca y nariz de los bebés cinco minutos después de haber nacido, luego amplificaron mediante una PCR la región 16S del ARN ribosomal y lo secuenciaron. Cuando analizaron la microbiota de la madre, observaron que había una gran diferencia entre los microorganismos que habitaban la boca, piel y vagina. “Hay más semejanza en la microbiota de la boca de dos mujeres que viven en dos lugares diferentes de la tierra que entre la microbiota de la boca y la vagina de una misma persona”. En cambio, los bebés presentaban la misma microbiota en todas las muestras tomadas.

Lo más interesante fue que la microbiota presente en el cuerpo de los bebés correspondía exactamente a la microbiota de la madre, según la ruta por donde habían nacido. Los que nacieron mediante un parto natural tenían una microbiota similar a la de la vagina de la madre (principalmente, Lactobacillus que ayuda en la digestión de la leche). Los bebés que nacieron mediante cesárea fueron colonizados principalmente por bacterias frecuentes de la piel, como Staphylococcus. Sin embargo, esta bacteria no necesariamente puede venir de la piel de la madre ya que es muy común en los hospitales. Además, los bebés que nacieron por cesárea no presentaron exactamente la misma microbiota que la piel de la madre, así que esta microbiota pudo haber sido adquirida directamente del ambiente del hospital.

Estas diferencias pueden afectar en diferente medida a los bebés. Si bien Staphylococcus es benigno, puede llegar a causar graves casos de neumonía. Además existe una cepa muy peligrosa llamada Staphylococcus resistente a meticilina (MRSA). Entre el 64 y 82% de bebés que nacen mediante cesárea contraen esta bacteria. Algo que no ha contemplado el estudio de Dominguez-Bello es como esta conformada la microbiota intestinal de los recién nacidos en comparación al de la madre. También se han encontrado evidencias que los niños que nacen mediante cesárea tienen son más propensos a las alergias. De manera que se recomienda a todas las futuras mamás que tomen el parto natural como primera opción.

Referencia:
Dominguez-Bello, M., Costello, E., Contreras, M., Magris, M., Hidalgo, G., Fierer, N., & Knight, R. (2010). Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1002601107

Algunos hongos

Los hongos, a pesar de los dolores de cabeza que nos puedan causar, son hasta bonitos...

Para ver la galería completa:
http://englishrussia.com/index.php/2008/09/23/slime-molds/

Foldit, plegando proteinas mediante un juego online

Hace un par de años salió a la luz el primer juego bioinformático llamado Foldit. Este juego consiste en plegar proteínas, mover las estructuras alfa hélice, beta plegadas, residuos polares, apolares, hidrofílicos e hidrofóbicos, de tal manera que la proteína adquiera su configuración terciaria óptima, termodinámicamente estable. Foldit, más que un juego, es un programa bioinformático de visualización y modificación de estructuras proteicas. Hay muchos programas para ver y visualizar proteínas (Cn3D, Swiss PDB Viewer, etc…), sin embargo, Foldit te da puntaje por correctos plegamientos que te permiten subir en el ranking, además puedes formar grupos y redes con otros jugadores, que en su mayoría, son biólogos de todas partes del mundo.

Y por si fuera poco, con jugar Foldit no solo te estás entreteniendo y aprendiendo a usar una importante herramienta bioinformática, sino, estás colaborando con la comunidad científica mundial. ¿Como? Cada día se secuencian muchas proteínas en el mundo, sin embargo, no de todas se ha podido determinar su estructura 3D (terciaria), debido a su dificultad para ser cristalizadas, el cual es un requisito indispensable para determinar su configuración mediante la difracción de rayos X. Las secuencias aminoacídicas que conforman una proteína son plegadas de acuerdo a proteínas similares, según su relaciones filogenéticas y dominios conservados. Mediante Foldit, tu podrás plegar una proteína hasta encontrar una forma termodinámicamente estable, te darán más puntos cuanto más estable sea; y recuerda que no sólo eres tú, son miles de personas que juegan Foldit, así que una misma proteína será plegada de miles de formas diferentes, tal vez una de ellas sea la correcta. Este trabajo antes se hacía de manera individual, un biólogo molecular se pasaba años tratando de determinar la estructura tridimensional de su proteína estudiada, ahora, este proceso es mucho más rápido.

Y de seguro el objetivo principal de Foldit se ha cumplido, o se está cumpliendo, ya que esta semana fue aceptado el primer artículo científico de Foldit en Nature, el cual se encuentra en el siguiente enlace:

http://www.nature.com/nature/journal/v466/n7307/abs/nature09304.html

Hot, Deep, and Alone

Una de las preguntas más frecuentes que se hacen los científicos cuando se plantean la posibilidad de encontrar vida en otros planetas es si algún organismo es capaz de vivir de forma independiente, sin necesidad de recibir la luz del sol o de alimentarse de otros seres vivos. La duda ha quedado siempre sin respuesta. El descubrimiento en una mina de oro, a casi tres kilómetros de profundidad, de una nueva bacteria ha conseguido abrir una nueva puerta hacia la investigación en astrobiología.

El hallazgo supone la primera prueba de un ecosistema formado por una única especie biológica. La bacteria encontrada en una nueva galería de la mina de oro de Mponeng, cercana a Johanesburgo (Sudáfrica), en condiciones anoxigénicas y de total oscuridad, a más de 60 grados centígrados de temperatura, vive de forma totalmente aislada de otras formas de vida. Se trata de una bacteria mótil, endoesporulante y que consigue sobrevivir en un hábitat semejante gracias a la energía que extrae, no del Sol, sino del hidrógeno y del sulfato producidos por la descomposición radiactiva del uranio presente en la mina. Además, como vive aislada de otras formas de vida, obtiene sus moléculas orgánicas de la humedad presente en la tierra, del carbono inorgánico de las rocas y del nitrógeno que proviene del amonio que rodea los minerales. Además, el agua en la que vive no ha visto la luz del día en más de 3 millones de años, lo cual indica lo antigua que es esta especie.

El nombre propuesto para esta nueva bacteria es Desulforudis audaxviator. Este nombre procede de la literatura de ciencia ficción del maestro Julio Verne. En un momento de su Viaje al centro de la Tierra, el protagonista, el profesor Lidenbrock, descifra un mensaje que dice en latín: "desciende, 'Audax viator', y alcanza el centro de la Tierra".

Casi todos los organismos viven en comunidades, con diferentes papeles dentro de cada ecosistema, pero Desulforudis audaxviator es el único miembro de este ecosistema, algo inédito en el mundo microscópico. Este descubrimiento ha sido reportado en Science (Vol. 322, pp. 275 – 278) y plantea que en el largo trayecto evolutivo hasta las profundidades de la Tierra, esta bacteria ha conseguido hacerse a un arsenal de genes que le permiten hacer cosas muy poco frecuentes en otras formas de vida. El análisis de su genoma demuestra que Desulforudis audaxviator posee genes que presentan una elevada homología con genes de otros organismos, como las arqueas, hecho que permite suponer que el proceso de transferencia horizontal ha debido jugar un papel importante en la configuración actual de su genoma. Gracias a estos genes, ha podido enfrentar una serie de condiciones adversas mediante diferentes estrategias, tales como: la obtención de nitrógeno directamente del nitrógeno elemental del medio ambiente, el uso exclusivo de materia inorgánica, o el hecho de convertirse en una espora cuando hay periodos pobres en nutrientes o protegerse a sí mismo del ataque de los virus. Tiene además los genes que producen todos los aminoácidos que necesita.

Los científicos creen que Desulforudis audaxviator representa al tipo de organismo que podría sobrevivir bajo la superficie de Marte o en una de las lunas de Saturno, Enceladus.