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Nuevos hallazgos sobre memoria inmunológica, hipótesis de la higiene y vacunación
Cuando un individuo es infectado por cualquier microorganismo patogénico (bacterias, hongos, parásitos o virus), múltiples elementos del sistema inmune (células especializadas, proteínas, etc) actúan de forma coordinada y específica para combatir al agente invasor. Una vez eliminada la infección, una pequeña fracción de las células implicadas en este exitoso proceso de defensa inmune, denominadas células de memoria se mantienen “patrullando” dentro del torrente sanguíneo a la espera de una posible nueva invasión por parte del patógeno eliminado, de tal forma que si se produce esta reinfección, el sistema inmune puede desencadenar una respuesta contra el agente infeccioso mucho más rápida y eficaz que la primera vez. De tal forma que, muchos patógenos son únicamente capaces de producir una enfermedad grave la primera vez que entran en contacto con el sujeto paciente. Y en esta capacidad de aprendizaje o adaptación del sistema inmune es en la que se fundamenta uno de los mayores éxitos de la ciencia médica: la vacunación. Leer más…
Bacterias formando biopelículas: un estilo de vida
Cuando se habla de bacterias tenemos la tendencia a pensar en organismos diminutos que nadan en el agua o se arrastran sobre superficies sólidas. Esto es sólo una parte de la historia. La mayoría de las bacterias viven asociadas, formando complejas estructuras llamadas biopelículas (biofilms en inglés) que poseen una morfología similar a los de esta imagen.
Estas estructuras sólidas están formadas por una parte importante de la población bacteriana, recubiertasde material biológico que ellas mismas sintetizan. Otra parte de la población sigue en vida libre, y puede formar nuevas biopelículas en otros lugares.
¿Qué aspecto tienen las biopelículas y donde se forman? El aspecto varía mucho según la superficie que colonicen, un ejemplo muy ilustrativo lo constituye el sarro dental, esa película blanquecina que se deposita entre los dientes, o sobre la unión encía-diente. Dicha masa está formada por millones de bacterias que residen habitualmente en nuestra boca. Esas masas se repite en miles de lugares de la naturaleza, aunque con la coloración que posee cada grupo de organismos: sobre piedras, en fondos lacustres o marinos, en el interior de nuestro intestino, sobre vigas de hierro, sobre madera de árboles muertos…. Las bacterias también pueden formar biopelículas en catéteres y prótesis ortopédicas o en válvulas cardíacas, convirtiéndose en esos casos en un peligro para la salud de quienes los poseen.
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Siete cosas que deberías saber sobre los antibióticos
Este artículo nace como consecuencia de un encargo y de un reto. El encargo, realizado por un amigo, es el de hablar de la terapia antibiótica, sus ventajas y sus inconvenientes; el reto el de explicarlo de forma que una persona con pocos conocimientos biomédicos lo pueda entender. A ver si lo consigo.
1. ¿Qué son los antibióticos?
De forma general, un antibiótico es una sustancia tóxica para un ser vivo. Esta definición no se suele emplear con esta definición cuando hablamos de los antibióticos que compramos normalmente en una farmacia. Los tóxicos farmacológicos los hemos nombrado de diferente forma según el tipo de organismo que mate. Así a los que matan hongos se les llama antifúngicos, los que matan virus se les llama antivíricos, dejando el nombre de antibióticos para aquellos que matan bacterias. Además, el nombre antibiótico se emplea para las sustancias que matan bacterias que están invadiendo nuestro cuerpo, las sustancias que matan bacterias depositadas en superficies o líquidos, en general, se les conoce como desinfectantes. Así que a partir de ahora cuando hable de antibiótico me referiré a sustancias que matan bacterias que nos están infectando.
2. ¿De donde proceden los antibióticos?
Muchos antibióticos son de origen natural. Diversos grupos de bacterias y de hongos producen sustancias con propiedades anti-microbianas. Los microorganismos que viven en el medio ambiente pueden vivir estableciendo relaciones de cooperación (simbiosis) o de competencia entre ellos. Un “arma” que algunas bacterias producen para esa competencia, es la producción de sustancias que pueden matar otros microorganismos, despejando el camino para que ellas proliferen.
Todos hemos oído hablar de la penicilina o la estreptomicina. La primera es producida por el hongo Penicillium, mientras que la segunda es producida por bacterias del grupo Streptomyces. Otros ejemplos de antibióticos naturales son la eritromicina, el cloranfenicol, la kanamicina o la gentamicina.
La industria química ha producido variantes de antibióticos naturales para evitar el problema de las resistencias bacterianas (de las que hablaré más adelante), generando así antibióticos semi-sintéticos, como por ejemplo la ampicilina. A estos hay que añadir antibióticos de nueva síntesis, sustancias con propiedades antibacterianas producidas por la industria farmacéutica, como por ejemplo las quinolonas.
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El increíble mundo bacteriano (II): domesticando bacterias
En el mundo hay miles de laboratorios en los que se emplean bacterias con algún propósito. Ya sea para análisis básicos que lleven a comprender su biología, o bien para múltiples aplicaciones biotecnológicas. Esas bacterias pueden haber sido modificadas, pero todas ellas proceden del medio ambiente. Ahora bien, ¿son iguales que las que encontramos en la naturaleza? La respuesta es simple: no. En la mayoría de los casos hay significativas diferencias, y éstas se han de tener en cuenta para poder extrapolar los conocimientos obtenidos con ellas a lo que realmente ocurre en el mundo exterior. ¿Cuáles son esas diferencias?, ¿cuáles son las consecuencias de esas diferencias? Hagamos un rápido repaso de alguna esas diferencias y su importancia.
Se denomina domesticación al proceso por el cual una población de una determinada especie biológica adquiere caracteres heredables, generados por una interacción prolongada con el ser humano. Es un término empleado para plantas y animales desde hace muchos siglos. Charles Darwin en su obra cumbre, “El origen de las especies” habla frecuentemente de “domesticación”, y lo emplea como modelo de “selección artificial”, en comparación con la “selección natural” que se da en los ecosistemas de la biosfera. El cultivo de bacterias en el laboratorio también supone un proceso de domesticación, donde se producen importantes variaciones en las bacterias cultivadas, que se heredan y perduran.
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El increíble mundo bacteriano (I): flujo de electrones
En este medio hemos escrito sobre las bacterias en muchas ocasiones. No es nada extraño teniendo en cuenta que la biología de estos organismos constituye la especialidad de algunos de los administradores del blog. Desde esa formación nos sorprende (cuando no nos horroriza) mensajes magufos empleados para explicar terapias inverosímiles: aparatos que sólo matan las bacterias patógenas, variaciones de pH que respetan las bacterias beneficiosas, corrientes energéticas que nos desinfectan.… De todo hemos leídos. Para acercar a los lectores que conocen poco de este grupo biológico inicio una serie donde mostraré, de la manera más sencilla que sea capaz, la gran diversidad y riqueza biológica que podemos encontrar entre las bacterias. Empezaré por introducir lo más sencillo: lo que comen y lo que respiran. En otro capítulo detallaré ejemplos concretos de metabolismos.
Las bacterias llevan habitando nuestro planeta desde hace más de 3.500 millones de años. En ese tiempo han evolucionado hasta tener una diversidad extraordinaria, de tal forma que son capaces de alimentarse de una enorme cantidad de sustancias y de respirar otras tantas (Figura 1). Cuando se habla de alimento y de respiración nos estamos refiriendo un flujo de electrones a través de los seres vivos: los alimentos son las fuentes de electrones que se incorporan al metabolismo de la célula. Mediante una serie de reacciones químicas los constituyentes de los alimentos son degradados a compuestos más simples extrayéndose los electrones que en ellos se encuentran, los cuales van a parar a moléculas encargadas de su transporte, que los trasladan hasta una serie de proteínas que se localiza en la membrana interna de la célula. Estas proteínas forman lo que se denomina cadena de transporte de electrones, ya que las moléculas transportadoras ceden los electrones a las proteínas de la cadena, donde se establece un trasiego de electrones entre ellas hasta un aceptor de final (Figura 2).
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No hay bacteria del arsénico
La doctora Redfield en su laboratorio
A finales de 2010 la NASA nos presentó una bacteria aislada en el Lago Mono de California, un ambiente extremófilo rico en arsénico. En un trabajo liderado por la doctora Felisa Wolfe-Simon y publicado en Science se aseguraba que la bacteria en cuestión era capaz de vivir usando arsénico en vez de fósforo, lo que rompía una de esas reglas para la que aún no se ha encontrado excepción: todos los seres vivos precisan fósforo. Poco después de publicarse el trabajo aparecieron las primera voces discordantes.
Una de las que se más se escuchó fue la de la doctora Rosie Redfield de la Universidad British Columbia, en Vancouver. Su magnífica página web sirvió de plataforma para aquellas voces que opinaban que no se habían realizado todos los controles necesarios, y por tanto los datos presentados en Science no pasaban de ser preliminares. La revista Science y la autora del trabajo respondieron permitiendo a quien lo deseara a compartir materiales y repetir los experimentos. La doctora Redfield demostró que lo suyo no es negacionismo sino discrepancia científica al pedir el material y repetir los experimentos en su laboratorio.
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¿Quieres trabajar con la “bacteria del arsénico”?
Se cumplen ahora 6 meses de una publicación en la revista Science, por parte de un grupo de la NASA liderado por Felisa Wolfe-Simon, en el que se describe una bacteria que no requiere fósforo para vivir, siendo este elemento sustituido por el arsénico. Esa conclusión fue establecida después de comprobar que una bacteria aislada en el Lago Mono (California), que contiene altas concentraciones de arsénico, crecía en medios sintéticos de cultivo en los que el fósforo fue sustituido por el arsénico. Además, sugerían que las bacterias que crecían en ese medio incorporaban el arsénico en todas sus macromoléculas, entre ellas el DNA.
Pocos días después de la publicación, que fue rodeada de mucha publicidad, con rueda de prensa incluida, diversos microbiólogos mostraron su escepticismo sobre los resultados presentados. Las críticas se han presentado en forma de cartas en el último número de la revista Science. Las críticas más contundentes están relacionadas con el medio de cultivo sintético utilizado y con la incorporación del As en las macromoléculas de la bacteria. Varios investigadores apuntan que las bacterias podrían haber crecido a expensas de las trazas de fósforo presentes en el medio de cultivo, por ello exigen métodos de análisis muy finos de los componentes del medio que descarten esa posibilidad. También se muestran muy escépticos de la incorporación del As en moléculas tales como el ADN; ya que la estabilidad de los enlaces con el As tienen una vida media demasiado corta para mantener moléculas de forma estable. En esa línea de afirmación Rosemary Redfied de la Universidad British Columbia de Vancouver (Canadá) afirma que es preciso crecer la bacteria en medios sintéticos con arsénico y analizar mediante espectrometría de masas si hay unión covalente del As al esqueleto del DNA.
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¿Dónde está E. coli?
Las autoridades sanitarias siguen despistadas sobre el origen de la cepa de Escherichia coli que está produciendo una fuerte intoxicación alimenticia en el área de Hamburgo. Tras un comienzo en el que centrifugaron culpas hacia fuera (que si el pepino español, que si los brotes de soja China…) ahora reconocen que no conocen el origen. ¿Puedes ayudar a los especialistas sanitarios que se afanan en localizar la escurridiza bacteria a encontrarla?
¿Podéis localizarme?
Viernes procariotas: Buchnera aphidicola
Fuente: ASM
El viernes pasado os presenté una de las bacterias de mayor tamaño físico conocido, hoy vamos a viajar a otro extremo presentando una de las bacterias que posee el genoma de menor tamaño secuenciado hasta el momento. Este microorganismo es Buchnera aphidicola, una gamma-proteobacteria que vive como endosimbionte en algunos áfidos (conocidos popularmente como pulgones). Buchnera posee un genoma de sólo 0.6 megabases, con aproximadamente 550 genes. Recordemos aquí que la cepa mundialmente utilizada en el laboratorio Escherichia coli K12, posee un genoma de 4.7 megabases y tiene unos 4.500 genes.
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FAQs sobre la mal llamada bacteria de los pepinos españoles
En algunas zonas de Alemania se han producido varios cientos de infecciones con una cepa entero-hemorrágica de la bacteria Escherichia coli, que hasta el momento ha ocasionado más de 10 muertes. Las autoridades alemanas han apuntado a los productos de huerta españoles, especialmente el pepino, como los responsables de esta plaga alimenticia. En estos dos últimos días he tenido que contestar muchas preguntas relacionadas con el tema, por lo que intento resumir aquí aquellas que con más frecuencia han llegado hasta mí:
1. ¿Pero Escherichia coli no es una bacteria inofensiva?
E. coli es una bacteria que reside habitualmente en el intestino de animales homeotermos (llamados de “sangre caliente”, como por ejemplo los mamíferos), aunque también puede vivir en aguas o suelos. De forma habitual establece una relación simbiótica con los organismos que coloniza, de forma que éstos le aportan los nutrientes que transitan por el aparato digestivo mientras que la bacteria produce algunas sustancias útiles que los huéspedes no sintetizan y pueden absorber desde el intestino (por ejemplo la vitamina K).
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Finalistas en los Premios 20blogs VII edición
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