El misterio de la Gripe pandémica de 1918

Justo cuando la Primera Guerra Mundial (1914-1918) tocaba su fin, otra calamidad asoló al mundo. Un letal virus de la gripe o influenza se propagó por el mundo de manera espectacular, y en pocos meses ya había matado a más de 50 millones de personas, una cantidad mayor incluso que la de fallecidos por esa guerra, y lo había hecho más rápidamente que cualquier otra enfermedad registrada en la historia. Desde que se produjo esa pandemia, no se ha podido aclarar de dónde provino el virus, por qué fue tan grave y, en particular, por qué mató a tantos adultos jóvenes en la flor de la vida.

Un nuevo estudio, realizado por el equipo de Michael Worobey, profesor en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva, de la Universidad de Arizona en Estados Unidos, no sólo aporta nuevos y esclarecedores datossobre la devastadora pandemia de 1918, sino que también podría ayudar a mejorar estrategias de vacunación, y otras medidas de prevención y preparación contra una pandemia.

Para su investigación, Worobey y sus colegas se valieron de un enfoque de "reloj molecular" con una precisión sin precedentes, a fin de desentrañar los orígenes del virus H1N1 de la gripe pandémica de 1918. La técnica del "reloj molecular" se utiliza en la biología evolutiva para reconstruir árboles genealógicos evolutivos de organismos (también virus), basándose en la cantidad de mutaciones genéticas que se acumulan con el paso del tiempo.


Los investigadores han descubierto que el virus pandémico surgió poco antes de 1918, cuando un virus H1 humano, que ellos deducen que ya había estado circulando en la población humana desde cerca del año 1900, capturó material genético de un virus de la gripe aviar.

Es común, en muchas cepas del virus de la gripe, provocar mayores tasas de mortalidad en niños y ancianos. Sin embargo, el virus pandémico de 1918 causó muchas muertes en las personas de entre 20 y 40 años, principalmente por infecciones bacterianas secundarias, en especial neumonía.

Los autores sugieren que es probable que esto se debiese a que muchos adultos jóvenes de aquella época, nacidos entre aproximadamente 1880 y 1900, estuvieran expuestos durante su infancia a un supuesto virus H3N8 que circulaba entre la población, y que tenía proteínas de superficie muy diferentes a las del virus H1N1. En cambio, la mayoría de las personas nacidas antes o después de ese período pudieron tener una mejor protección porque es más probable que hubieran estado expuestos a variantes más similares al virus de 1918.

Los autores del estudio creen, en definitiva, que la disparidad entre anticuerpos entrenados para reaccionar a la proteína de un virus o a la del otro pudo ocasionar la elevada mortalidad en el grupo de edad que durante la pandemia estaba en torno a los 30 años de edad.


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Un mineral marciano pudo ser fruto de la actividad de microorganismos

Se ha descubierto que los primeros organismos vivos de la Tierra eran capaces de promover la formación de un mineral que también parece estar presente en cantidades significativas en Marte. Esto plantea la posibilidad de que tal presencia en el Planeta Rojo hubiera podido ser, al menos en parte, el fruto de la actividad de microorganismos marcianos.

La stevensita, un mineral arcilloso, ha sido empleada desde la antigüedad por las mujeres de algunas culturas, como la nubia, a modo de tratamiento de belleza. En cuanto a su origen, los científicos habían creído hasta ahora que sus depósitos sólo podían formarse en condiciones muy extremas, como las asociadas a lava volcánica.

El equipo de Bob Burne y Penny King, de la Universidad Nacional Australiana, ha encontrado que ciertos microbios crean un entorno que permite formarse a la stevensita.

Aunque es mucho más probable que la stevensita en Marte tenga un origen geológico, a partir de la actividad volcánica, el hallazgo de que se puede formar stevensita por influencia biológica, tal como señala Burne, puede ofrecer una explicación alternativa con obvias connotaciones a favor de la existencia de vida en Marte durante una época de su pasado.

La actividad microbiana vinculada a la stevensita todavía se da hoy en día en la Tierra, por ejemplo en sitios aislados de Australia occidental.

King, por su trabajo en el equipo científico de la misión en Marte del robot Curiosity de la NASA, tuvo un conocimiento directo e inmediato de los primeros indicios de la presencia de ese mineral en las zonas de Marte observadas.


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Una bacteria es el primer organismo vivo que añade letras artificiales al ‘alfabeto’ del ADN

El ADN, junto con el ARN, es una de las biomoléculas portadoras de información en los organismos vivos, y esta información se almacena en el emparejamiento de las cuatro bases de ADN, citosina (C) con guanina (G), y adenina (A) con timina (T).

Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Scripps (EE UU) ha creado en el laboratorio dos nuevas bases que no se producen en la naturaleza. “Estas forman un tercer par de bases, y el grupo liderado por el investigador Floyd Romesberg ha demostrado que puede ser replicado en la bacteria E. coli”, declara a Sinc Ross Trevor Thyer, de la Universidad de Texas y coautor del artículo.

Según explica a Sinc el propio Romesbergm: “Denominamos a nuestra base de ADN no natural X e Y que hemos optimizado durante más de 14 años en el laboratorio. Para esto se sintetizaron más de 300 análogos de nucleótidos, hasta obtener dos que al emparejarse fueran realmente eficientes. Después de este trabajo de optimización intentamos entrar en un entorno mucho más complejo de una célula. Por ello, a pesar de que no existen en la naturaleza, se optimizaron extensamente en el laboratorio”.

Los científicos señalan que no se habían conseguido nuevas bases hasta ahora porque había múltiples dificultades que superar, como obtener las bases de ADN no naturales en las células y asegurarse de que la maquinaria de replicación dentro de la célula las aceptaría, además de medir luego con mucha precisión que estas se mantuvieran correctamente cuando el ADN fuera copiado.

"Estos pares de bases no naturales funcionaron muy bien in vitro, pero el gran reto era conseguir trabajar en un entorno mucho más complejo de una célula viva", apunta Denis A. Malyshev, miembro del laboratorio de Romesberg.

Trevor, por su parte asegura: “Organismos como este pueden utilizarse para explorar el origen y la evolución del ADN, e investigar por qué la naturaleza ha asentado las bases de ADN existentes. También se pueden utilizar para introducir nuevos aminoácidos con el código genético y directamente modificar el ADN funcional y las moléculas de ARN”.

"Esto demuestra que son posibles otras soluciones para el almacenamiento de información y, por supuesto, nos acerca a una biología del ADN ampliada que tendrá muchas aplicaciones emocionantes, desde nuevos medicamentos a nuevos tipos de nanotecnología", señala Romesberg.

El siguiente paso del laboratorio del Instituto de Investigación Scripps es tratar de recuperar con éxito esta ampliación de la información en el ADN de la célula viva. Para hacer esto, primero deben demostrar que el ADN que contiene el par de bases no naturales puede ser transcrito en el ARN. Una vez que se demuestre dicha transcripción se podría utilizar para controlar la síntesis de proteínas.


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Descubren un virus gigante que mata a la bacteria del ántrax maligno

Un equipo internacional de investigadores ha descubierto en un cadáver de cebra de las planicies de Namibia en el sur de África, un virus nuevo y extrañamente grande que infecta y mata a la bacteria Bacillus anthracis, la que causa el carbunclo (carbunco) o ántrax maligno. El novedoso virus, un bacteriófago por ser bacteriano su objetivo de ataque, podría algún día conducir a nuevas formas de detectar a la bacteria Bacillus anthracis, tratar con mayor eficacia a personas infectadas por ella, o descontaminar espacios ocupados por la bacteria.

El virus fue aislado a partir de muestras de cadáveres de cebras que murieron de ántrax maligno en el Parque Nacional de Etosha, Namibia. La Bacillus anthracis forma esporas que sobreviven en el suelo durante largos períodos. Las cebras se infectan cuando recogen inadvertidamente las esporas mientras comen; las bacterias se multiplican y cuando el animal muere, forman esporas que regresan al suelo a medida que se descompone el cadáver.

Mientras que el carbunclo lo causa una bacteria que invade y mata a su anfitrión animal, los bacteriófagos, literalmente “comedores de bacterias”, son virus que invaden y matan a anfitriones bacterianos.

La primera cosa de la que se percató el equipo de Holly Ganz, de la Universidad de California en la ciudad estadounidense de Davis, fue que el virus era un depredador voraz de la bacteria del ántrax maligno.

Los investigadores también se dieron cuenta de que el nuevo virus, llamado Tsamsa, es inusualmente grande, con una cabeza gigante, una larga cola y un extenso genoma, situándose entre los mayores bacteriófagos conocidos.

El Tsamsa afecta no sólo a la B. anthracis sino también a bacterias muy relacionadas con ésta, incluyendo cepas de Bacillus cereus, que pueden contaminar la comida. La secuenciación del genoma permitió a los investigadores identificar el gen para la lisina, una enzima que el virus utiliza para matar a las células bacterianas, y que tiene un uso potencial como antibiótico o agente desinfectante.

En el hallazgo del virus y su posterior análisis también han participado científicos de otras instituciones estadounidenses, así como de Sudáfrica, Alemania y Suiza.


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La "justicia social" bacteriana

La idea de que todos los individuos en una comunidad deben contribuir al sostenimiento de la misma si se están beneficiando de ella es tan universal que incluso las bacterias tienen un sistema que impide que sus congéneres holgazanas disfruten de los frutos del duro trabajo de las demás. Así se ha constatado en una investigación realizada por científicos de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, Estados Unidos.

Las comunidades de bacterias Vibrio cholerae (algunas de cuyas cepas producen el cólera) impiden que sus congéneres holgazanas accedan a nutrientes para cuya obtención no han aportado nada. Las bacterias trabajadoras lo hacen manteniendo el alimento generado por los miembros productivos de la comunidad fuera del alcance de los individuos de V. cholerae que tratan de vivir de los nutrientes ajenos.

Al igual que otras bacterias, las V. cholerae suelen vivir en densas comunidades del tipo conocido como biopelícula. Y, también como otras, las V. cholerae secretan enzimas que descomponen las moléculas de interés de manera que las bacterias puedan nutrirse de los componentes de dichas moléculas. Pero no todos los individuos secretan las enzimas; algunos simplemente se alimentan de lo que generan sus vecinas. El equipo de Knut Drescher, Carey Nadell, Bonnie Bassler, Howard Stone y Ned Wingreen ha encontrado dos mecanismos por los cuales este pillaje se impide.

 Uno de los mecanismos usados por las bacterias estudiadas para evitar el pillaje de las holgazanas se basa en barrer las "sobras" mediante un flujo de fluidos. Las bacterias V. cholerae holgazanas, marcadas en rojo, prosperaban y eran abundantes cuando ese mecanismo antipillaje no funcionaba, en la imagen de la izquierda. Cuando las bacterias vivían en un medio que sí permitía el funcionamiento de dicho mecanismo protector, las V. cholerae trabajadoras, marcadas en amarillo, eran las que prosperaban, mientras que casi ninguna holgazana sobrevivía en la colonia, como se aprecia en la imagen de la derecha.

Uno de los mecanismos consiste en que las bacterias trabajadoras producen una gruesa capa a su alrededor, para evitar que los nutrientes se esparzan hasta llegar al alcance de individuos ajenos al trabajo realizado. Una alternativa a esto es el segundo mecanismo descubierto: El flujo natural de fluidos sobre la superficie de las comunidades bacterianas presenta unas características que le permiten barrer las sobras de nutrientes antes de que las bacterias gorronas se nutran de esos productos obtenidos laboriosamente por las bacterias trabajadoras.

Este acto de "justicia social" microbiana, que probablemente es muy común en otras especies de bacterias, no sólo asegura la supervivencia de los miembros más laboriosos de la comunidad bacteriana, sino que también podría ser utilizada en provecho del Ser Humano, concretamente para la agricultura, la elaboración de combustibles y el tratamiento de infecciones bacterianas como el cólera.

Al fomentar esa acción de justicia social bacteriana, los científicos podrían aumentar la eficiencia de cualquier proceso que se base en bacterias para descomponer materiales orgánicos, como por ejemplo materia vegetal destinada a la producción de biocombustibles, o celulosa para la fabricación de papel.

Al tratar una enfermedad infecciosa, la estrategia seria contrarrestar ese mecanismo de justicia social bacteriana, otorgando nutrientes a los individuos que no hacen nada, en detrimento de la nutrición de los individuos más laboriosos en el trabajo de infectar el cuerpo, con lo cual se lograría debilitar la infección.


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Reconstruyen el genoma de la bacteria que causó la primera pandemia de peste de la historia

Los dientes de dos víctimas de la plaga de Justiniano, considerada la primera pandemia de peste bubónica de la historia, han servido a un equipo de investigadores para reconstruir el genoma de la bacteria causante de la enfermedad (Yersinia pestis). La cepa ha resultado ser totalmente independiente de la que originó la peste negra 800 años después.

Los resultados del trabajo, publicado esta semana en la revista The Lancet Infectious Diseases, demuestran que el brote que originó la plaga de Justiniano no está relacionado con las apariciones posteriores de la patología.

La primera de las tres grandes pandemias de peste de la historia surgió en torno al año 541 y se extendió por Asia, el norte de África y Europa durante unos 200 años. Sus consecuencias en la historia de Europa fueron devastadoras. "Afectó a los territorios ocupados por el Imperio romano, incluida España, y causó entre 50 y 100 millones de muertes", explica a Sinc Hendrik Poinar, uno de los autores e investigador de la Universidad McMaster (Cánada). La plaga de Justiniano se relaciona con el colapso del Imperio romano de Occidente o Imperio bizantino y la transición a la era medieval.

Los científicos utilizaron para su estudio las piezas dentales de dos personas que murieron a causa de la patología. Los restos, de unos 1.500 años de antigüedad, estaban enterrados en un cementerio de la ciudad de Aschheim (Alemania) y ambas víctimas fallecieron en las últimas fases de la epidemia. Concretamente, cuando esta llegó al sur de la región alemana de Baviera, aproximadamente entre los años 541 y 543.

Tras aislar pequeños fragmentos de ADN de Yersinia pestis encontrados en los dientes, reconstruyeron el genoma completo del microorganismo y lo compararon con los registrados en una base de datos de los genomas de más de cien cepas posteriores. 

Los análisis demostraron que, aunque también se originó en China, la primera variante no tenía relación con los otros dos grandes brotes de la historia: la peste negra –que se desarrolló sobre todo entre 1347 y 1351– y la pandemia más reciente, que se extendió alrededor de 1855.

“Ahora podemos comparar este genoma con los de las cepas actuales y averiguar por qué las variantes antiguas eran tan mortíferas”, asegura Poinar.

A pesar de la gran cantidad de víctimas que ocasionó, la plaga de Justiniano desapareció por sí sola, lo que continúa siendo enigmático para los científicos.

“El trabajo plantea preguntas sobre por qué un patógeno que era tan fuerte y mortífero se desvaneció –afirma Edward Holmes, otro de los autores e investigador en la Universidad de Sidney–. Probablemente las poblaciones de la época evolucionaron hasta ser menos susceptibles a la enfermedad”.

“Otra posibilidad es que los cambios en el clima hicieran que la bacteria no pudiera sobrevivir en la naturaleza”, señala por su parte otro miembro del equipo, Dave Wagner, de la Universidad del Norte de Arizona.

La bacteria Yersinia pestis, que es transmitida al hombre a través de las picaduras de pulgas que viven en roedores, continúa causando miles de muertes al año en algunas regiones de África, Asia y América.

“Si la plaga de Justiniano pudo surgir entre la población, causar una pandemia masiva y después desaparecer, podría ocurrir de nuevo –señala Wagner–.  Afortunadamente, ahora tenemos antibióticos para tratar la enfermedad, lo que disminuye la posibilidad de otra pandemia humana a gran escala”.


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Bacterias corporales actuando como un sistema inmunitario contra virus

La Wolbachia, un simbionte que reside de forma natural en hasta el 70 por ciento de todas las especies de insectos, es probablemente la bacteria infecciosa más común en la Tierra.

En 2008, Luís Teixeira, ahora investigador en el Instituto Gulbenkian de Ciencia (IGC) en Portugal, y otros científicos, descubrieron que la Wolbachia puede proteger a los organismos en los que reside frente a infecciones víricas.

Desde entonces, se han realizado varios estudios para investigar más a fondo la interacción entre la Wolbachia y los insectos, con el objetivo de idear nuevas estrategias para utilizar esta bacteria en el combate contra enfermedades tales como el dengue, provocadas por virus y que se transmiten mediante mosquitos.

En un nuevo estudio, el equipo de Luís Teixeira y Ewa Chrostek ha investigado la variabilidad genética de las cepas de Wolbachia. Los investigadores evaluaron la mortalidad de moscas de la fruta después de la infección con dos virus. Como era de esperar, todas las moscas que portaban las diferentes variantes de la bacteria Wolbachia sobrevivían mejor que las moscas que no contaban con la Wolbachia.

Sin embargo, los investigadores encontraron que algunas variedades confieren una mayor protección contra las infecciones virales que otras cepas.

Posteriormente, el equipo de investigación examinó si las variedades de Wolbachia con fuerte protección antiviral podría tener un "costo biológico" para las moscas de la fruta, en ausencia de una infección viral. Sus resultados mostraron que las variedades que dan una fuerte protección antiviral se replican más y alcanzan concentraciones más altas en las moscas donde residen que otras cepas de Wolbachia. Como resultado, en ausencia de ataques de virus, las moscas de la fruta que portan algunas de las cepas de Wolbachia con mayor protección antiviral tienden a tener vivir menos tiempo que las moscas portadoras de cepas con menor protección antiviral.

Estos resultados sugieren que hay un costo para el organismo que es infectado con bacterias que le ofrecen una mayor protección contra los virus.

El equipo de investigación también ha comprobado que las cepas de Wolbachia que en los experimentos demostraron ser las más protectoras frente a virus están emparentadas muy de cerca con las cepas que fueron las más abundantes a principios del siglo XX. Las cepas que existen en la actualidad son menos protectoras pero más benignas para el organismo en el que moran, en este caso específicamente comprobado la mosca de la fruta, lo que permite a estos insectos tener una mayor esperanza de vida.

Los resultados de la investigación ayudarán a conocer mejor la evolución de la Wolbachia en la naturaleza, y han abierto un camino hacia la identificación de las mejores cepas para ser utilizadas en estrategias biológicas de lucha contra la propagación de enfermedades transmitidas por mosquitos.


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El dengue obliga a conocer mejor el vector

"En asuntos de dengue el vector es el que manda, definitivamente" afirmó el Dr. Mario Vargas Vargas, entomólogo de la Facultad de Microbiología de la Universidad de Costa Rica, en forma clara y categórica, después de analizar la epidemia que ha enfrentado el país en el 2013 y ha generado una incidencia muy alta de casos y hasta muertes por esta causa.

Precisamente por esa razón no se puede seguir con las campañas desarrolladas hasta ahora, sino que hay que atender las recomendaciones de las autoridades mundiales de salud y de los organismos especializados, en el sentido de implementar una estrategia de manejo integrado del vector, que implica control químico, físico y biológico.

"Para ser más efectivos en el control de esta enfermedad, tenemos que volcarnos a conocer bien cómo se comporta el vector para atacarlo en forma integral”, aseveró.

Vargas, quien ha desarrollado muchas investigaciones relacionadas con el dengue, explicó que el virus que produce la enfermedad está íntimamente asociado al vector y esa asociación es muy compleja e involucra una serie de elementos.

“Es un panorama muy complejo, porque es una enfermedad para la cual no hay vacuna, la producen cuatro cepas de un virus y actualmente se habla de un quinto serotipo (el asiático), que podría llegar al país en cualquier momento, con el agravante de que no existe tratamiento para esos virus”, manifestó.

En el sector salud, el cambio climático se está sintiendo a nivel mundial”, dijo este octogenario investigador, quien asegura que para el caso de los mosquitos, la elevación de las temperaturas les está favoreciendo para su reproducción y esto va a continuar en los próximos años.

Por esa razón considera decisivo que para el 2014 las autoridades de salud del país asuman esa estrategia y que se le dé nuevas herramientas de prevención a la población, para estar mejor preparados para enfrentar la enfermedad.

El Dr. Mario Vargas Vargas es especialista en artrópodos y considera que aparte de la eliminación de criaderos y de las fumigaciones con productos químicos, hay que buscar un enfoque más amplio y para esto hay recursos que da la naturaleza, como es el control biológico.

Por ejemplo para controlar la reproducción del vector del dengue recomienda el empleo de unos mosquitos de la misma familia del Aedes aegypti, que se comen las larvas de este y no producen daño a los humanos, porque no pican ni son vectores de ninguna enfermedad.

Asimismo sugiere que se utilicen las olominas o guppys común y corrientes en peceras caseras o escolares, las cuales son de fácil mantenimiento y especialmente porque los huevecillos que depositen las hembra del Aedes aegypti quedan adheridas a las paredes de la pecera y cuando eclosionan y salen las larvas, estas se convierten en el alimento de esos peces. “Esto es muy beneficioso, porque de esta forma se lucha contra la reproducción del Aedes", dijo el investigador. Añadió que es muy importante que la hembra deposite sus huevecillos muchas veces porque prácticamente llega el momento en que no tiene nada para infectar”.

Por otra parte, para Vargas es necesario promocionar mucho más en el país el uso de parches y brazaletes, que se coloquen en manos y tobillos, impregnados con repelentes naturales, producidos a partir de hojas de eucalipto, de citronella o limón y otros productos, pues tienen menos posibilidades de generar alergias, que los productos químicos que se aplican directamente a la piel. 

En este sentido el investigador explicó que como la hembra del Aedes aegypti pica de día hay que utilizar los brazaletes y tobilleras durante todo el día y en la noche volverlos a impregnar con el repelente y colocarlos en una bolsita plástica, bien cerrada.

Otra opción es colocar trampas letales con una solución atractiva para los mosquitos que los atraigan y que los dejen atrapados. El Dr. Vargas recomienda poner una taza de agua, tres cucharadas de azúcar moreno y una pizca de levadura, porque los gases que esta solución desprende atraen a los mosquitos.

Las trampas pueden elaborarlas a partir de una botella de refresco gaseoso grande o de dos envases plásticos. En el primer caso, a la botella se le corta la parte superior, se cubre con papel oscuro lo que queda de la botella y la parte del pico de la botella se mete dentro de ese recipiente, se alinea y se prensa con clips o se pega con alguna cinta engomada. De esta forma el mosquito ingresa a la botella por el agujero, pero es imposible que salga volando.

La otra trampa se arma con dos envases redondos plásticos que se unen, haciéndole agujeros alineados a todo su alrededor, los cuales se prensan con alambre, a uno de los recipientes se le hace un agujero en la parte superior y por dentro se le pega la mitad de un pliego del “gato de papel” o papel engomado, que se vende para atrapar ratones. La idea es que el mosquito ingrese por ese agujero y se pose en el papel engomado y no pueda volver a salir. 


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Virus que genera un tubo con el que inserta ADN a bacterias

Se ha descubierto una estructura en forma de tubo que, sorprendentemente, se forma de manera temporal en los virus de cierta clase. Este tubo lo utilizan tales virus para inyectar su ADN a las células durante el proceso de infección, y se disuelve una vez terminado el proceso.

El equipo de Michael Rossmann y Lei Sun, de la Universidad Purdue en West Lafayette, Indiana, Estados Unidos, y Bentley A. Fane del Instituto BIO5 dependiente de la Universidad de Arizona en el mismo país, descubrieron el mecanismo en el virus phiX174 , que ataca a la bacteria E. coli. Los investigadores se sorprendieron al descubrir la cola de corta duración.

El virus, del tipo conocido como bacteriófago debido a que los virus de esta clase infectan bacterias, pertenece a una categoría de virus caracterizada por no contener en su estructura vírica una sección con una forma clara de cola, usada para transferir su ADN a la célula atacada.

Sin embargo, después de todo, parece que algunos de los virus de esa clase sin cola evidente, sí la tienen, aunque no es permanente. Cuando la necesitan, la forman. En el caso del virus phiX174, nadie había visto la cola antes porque emerge con suma rapidez para luego desaparecer con igual celeridad.

El virus phiX174 infectando a una bacteria E. coli mediante el tubo que crea para la ocasión.

Aunque esta conducta no había sido vista antes, sí se observó que otro bacteriófago, llamado T7, tiene una cola corta que se vuelve más larga cuando es el momento de infectar al organismo atacado.

Los investigadores del Instituto BIO5 mutaron al virus phiX174 de modo que no pudiese formar el tubo. Los virus con esta mutación fueron incapaces de infectar a las bacterias.

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Ven ponerse en marcha la maquinaria de la fotosíntesis dentro de cianobacterias

Las cianobacterias, presentes en casi todos los ecosistemas de la Tierra, son uno de los pocos casos de bacterias capaces de realizar la fotosíntesis y fijar el carbono, a partir de moléculas de dióxido de carbono, obteniendo el "combustible" que necesitan para vivir. Para el proceso resultan fundamentales unos compartimientos minúsculos llamados carboxisomas.

Los investigadores han elaborado vídeos en los que se aprecia a esta compleja y vital maquinaria celular siendo configurada en el interior de cianobacterias vivas, como primer paso de su funcionamiento.El carboxisoma, a diferencia de las organelas eucarióticas, se ensambla desde adentro hacia afuera.

Lo descubierto en este nuevo estudio conducirá a un mejor conocimiento de la fisiología bacteriana y también podría contribuir al avance de la nanotecnología.

Aunque las cianobacterias son también conocidas como algas verdeazules, su semejanza con las algas verdaderas es escasa en muchos aspectos, ya que éstas tienen complejos compartimientos delimitados por membranas y conocidos como organelas, incluyendo cloroplastos, mientras que las cianobacterias, como todas las otras bacterias, carecen de organelas delimitadas por membranas. Gran parte de su maquinaria celular, incluyendo su ADN, flota en el citoplasma de la célula sin estar confinado por membranas. Sin embargo, sí tienen microcompartimentos rudimentarios donde tienen lugar algunas tareas especializadas.

Debido a que son tan abundantes, las cianobacterias desempeñan un papel importante en el ciclo del carbono de la Tierra, el ciclo en el cual el carbono se transfiere entre el aire, el mar y la tierra.

En este video, realizado por Jeffrey Cameron y Cheryl Kerfeld, puede verse que después de activar los genes decisivos, las cianobacterias comenzaron a construir carboxisomas a partir de materiales marcados de manera fluorescente, para permitir identificarlos claramente. El vídeo se compone de cuadros o fotogramas que son imágenes extraídas de una grabación y separadas por intervalos de 3 minutos, y comienza dos horas después de entrar los genes en escena:

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Conexiones eléctricas entre bacterias de distintas especies

Durante cuarenta años, la comunidad científica ha creído conocer cómo ciertas bacterias trabajan juntas para "digerir" anaeróbicamente biomasa, produciendo con ello gas metano. Ahora, sin embargo, unos microbiólogos han comprobado que uno de los más abundantes microorganismos productores de metano en la Tierra forma conexiones eléctricas directas con un microorganismo de otra especie, produciendo así el gas de una manera completamente inesperada.

Las bacterias Methanosaeta son importantes por varias razones. La principal probablemente sea la de que son muy activas en humedales metanógenos, hasta el punto de que figuran entre las más destacadas productoras de metano del planeta. El interés hacia los organismos productores de metano va más allá del interés puramente académico, ya que el metano es en la atmósfera 20 veces más eficaz para retener el calor que el CO2. Teniendo en cuenta la amenaza del calentamiento global, es del máximo interés conocer a fondo la actividad de los microorganismos productores de metano.

Las comunidades microbianas productoras de metano han sido estudiadas durante décadas, pero a lo largo de todo este tiempo la comunidad científica desconocía una importante vía de producción de metano.






 Las bacterias Methanosaeta tienen la capacidad de generar metano a partir de dióxido de carbono mediante un notable mecanismo en el que establecen conexiones eléctricas con otros microorganismos, una forma de metanogénesis nunca antes vista.







Ya se sabía por estudios previos que en las Geobacter crecen filamentos eléctricamente conductores conocidos como nanocables microbianos, que pueden transportar electrones fuera de la célula, estableciendo conexiones eléctricas con minerales, electrodos u otras células. Se comprobó además que las bacterias Methanosaeta eran los microorganismos productores de metano dominantes en las cámaras de descomposición. También se sabía que pueden convertir el acetato en metano, pero el análisis de la expresión genética en el espacio propio de una cámara reveló que las bacterias Methanosaeta también tenían una elevada expresión de genes para la conversión de dióxido de carbono en metano. Los investigadores especularon con que las bacterias Geobacter estaban abasteciendo a las Methanosaeta con electrones a través de sus nanocables a fin de promover en éstas la producción de metano a partir de CO2.

Experimentos posteriores, en los que se cultivaron juntas la bacteria Geobacter y una especie de Methanosaeta, confirmaron estas sospechas. Lovley y sus colegas utilizaron trazadores radiactivos para demostrar que el CO2 estaba dando lugar a metano, a partir del proceso citado. A esa transferencia de electrones se la ha denominado "transferencia directa de electrones entre especies". Se confirmó del todo cuando usaron una cepa de Geobacter genéticamente alterada que no podía producir nanocables, y el proceso no funcionó.

El descubrimiento de la transferencia directa de electrones entre especies desafía el concepto sostenido durante décadas de que las comunidades microbianas naturales productoras de metano principalmente intercambian electrones a través de la producción y el consumo de hidrógeno.

La transferencia de electrones entre las especies es un mecanismo mucho más directo y potencialmente más eficiente para abastecer de electrones a bacterias productoras de metano.

El hallazgo puede conducir a un aumento espectacular de eficacia en el aprovechamiento energético del metano generado a través de procesos microbianos en instalaciones artificiales o semiartificiales.


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División de labores en colonias de bacterias

Las comunidades microbianas se pueden encontrar en casi todos los hábitats. Los microbios a menudo viven en simbiosis con organismos superiores, pero también cooperan entre sí a fin de utilizar de manera óptima los recursos que están disponibles para ellos.

Una circunstancia interesante y reveladora sobre esto último se ha puesto de manifiesto al analizar los genomas de cepas bacterianas en las cuales existe la cooperación: Algunos organismos no son capaces de realizar todas las funciones metabólicas vitales por su cuenta. En vez de realizar estas funciones, dependen de la ayuda que les prestan sus socios. Estos socios, presentes en su entorno inmediato, les proporcionan los nutrientes que ya no pueden producir por sí mismos.

 
Las bacterias de la colonia de la izquierda dividen sus labores metabólicas, dependiendo unas de otras, y logran un crecimiento más rápido que las bacterias de la colonia de la derecha, las cuales carecen de dicha división y producen por su cuenta, sin depender de otras, todos los aminoácidos.

En un estudio reciente llevado a cabo por científicos del Instituto Max Planck para la Ecología Química en Jena, Alemania, y la Universidad Friedrich Schiller, en la misma ciudad, se hicieron experimentos con bacterias que eran deficientes en la producción de un aminoácido y por tanto dependían de su socio para obtener el nutriente faltante.

Tal como comprobó el equipo de Christian Kost, las cepas bacterianas que cooperaban por el bien común permitiendo de este modo la citada obtención del aminoácido mostraban un estado de salud que era un 20 por ciento mejor que el de una cepa de bacterias que no eran deficientes en la producción del aminoácido pero que carecía de socio.

En pocas palabras, la división de labores ayuda a prosperar incluso a las colonias de estos seres tan elementales.

Este resultado ayuda a explicar por qué la cooperación es un modelo tan común de éxito en la naturaleza.


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