Bacterias, Cada una es un ser único

La gente tiende a pensar que como mucho los seres superiores, es decir, los vertebrados y como mucho los artrópodos son los quienes tienen características que hacen que 2 individuos nunca sean iguales. Pero un reciente estudio de científicos de la universidad de York en Reino Unido ha demostrado que las bacterias también son únicas.
El equipo de York desenterró un metro cuadrado de arcén del campus Universitario en busca de la bacteria Rhizobium leguminosarum, cuyo nombre significa "raíz moradora de las legumbres" y estas bacterias son fábricas naturales de fertilizante, extrayendo el nitrógeno del aire y dejándolo al alcance de guisantes, judías, tréboles y sus demás plantas relacionadas.

En el laboratorio extrajeron las bacterias de las raíces de las plantas y establecieron 72 cepas diferentes de bacterias, determinando la secuencia de ADN de cada una de ellas. La investigación, publicada la semana pasada en la revista "Open Biology", revela que cada una de esas cepas es única, cada una con genes diferentes y capaz de crecer a partir de diferentes fuentes fuentes alimenticias.

Cada individuo es único porque hereda la mitad de los genes de la madre y la mitad del padre, pero los bacterias se reproducen mediante fisión binaria, en el que se producen 2 hijas idénticas. Sin embargo, las bacterias pueden trasladar perfectamente conjuntos de genes de una célula a otra. Es este el proceso de transferencia horizontal de genes que hace a cada rhizobium único y es lo que da a las bacterias en general variabilidad genética, cosa que resulta problemática en otros seres vivos con reproducción asexual.

La comunidad científica conoce cada vez más los roles vitales que juegan las comunidades bacteriales, como las que habitan nuestro estómago o las raíces de las plantas. Muchos investigadores han utilizado la variación en un gen núcleo para crear listados de las especies que integran una comunidad, pero este estudio sostiene que la lista de nombres no es suficiente.
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Las bacterias saben ahorrar sus recursos.

Durante muchos años, la comunidad científica, y la gente en general, han venido creyendo que, enfrentadas a una creciente escasez, las bacterias siempre se comportan consumiendo recursos hasta que éstos se acaban, para entrar entonces en una fase estacionaria, en la que se detiene el crecimiento. Ahora se ha descubierto que las bacterias saben economizar sus recursos para tener las mejores oportunidades de sobrevivir en épocas de creciente carestía. A medida que se reducen los recursos, las bacterias pasan a un modo austero, decidiendo de forma individual consumir menos hasta que mejoren las condiciones.
En un momento en que existe una preocupación creciente sobre el aumento de la resistencia bacteriana a los antibióticos, el hallazgo hecho por el equipo de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, podría llevar a nuevas formas de combatir bacterias peligrosas.
Los científicos han sabido durante muchos años que las bacterias usan bajas concentraciones de indol para comunicarse entre sí. El nuevo estudio muestra por primera vez que las bacterias también usan la sustancia de una manera completamente diferente: produciendo pulsos de indol que se acumulan dentro de la célula bacteriana y que causan que entre en la fase de ahorro de energía y alimentos.
Además de desvelar un posible blanco de ataque para explotar en la guerra contra las bacterias peligrosas, el estudio ilustra que en vez de ser las criaturas simples que suponíamos que eran, las bacterias son organismos complejos con estrategias sofisticadas de supervivencia.
Las bacterias, al contrario de lo que se cree, son realmente complejas. Comparadas con los humanos, las bacterias han estado evolucionando durante un tiempo increíblemente largo, de manera que han alcanzado en su dirección evolutiva un estado mucho más avanzado que el alcanzado por buena parte de los seres vivos del planeta en sus respectivas direcciones evolutivas.

Descubierta una bacteria que podría mejorar los procesos de saneamiento de aguas residuales

Enterradas en el lodo de un lago de agua salada cerca del Parque Nacional estadounidense de Yosemite, en California, existen colonias de unas bacterias con una propiedad inusual: "respiran" un metal tóxico para sobrevivir. El hallazgo se ha hecho en una expedición al lago Mono realizada por especialistas de la Universidad de Georgia en la ciudad estadounidense de Athens. Los descubridores de la bacteria han realizado experimentos con ella y los resultados revelan que este inusual organismo tiene las características idóneas para ser aprovechado en diversas aplicaciones industriales y de protección medioambiental.
Las bacterias utilizan en lugar de oxígeno elementos que son muy tóxicos para los humanos, como el antimonio y el arsénico,una capacidad que les permite sobrevivir enterradas en el lodo de un manantial termal en ese singular lago.
El antimonio, por ejemplo, es un metal de color plateado que es muy utilizado por numerosos sectores industriales, para fabricar plásticos, caucho vulcanizado, materiales ignífugos y numerosos componentes electrónicos, incluyendo células solares y LEDs. Para elaborar estos productos, hay que convertir al antimonio en trióxido de antimonio, y la nueva bacteria es capaz de producir dos tipos muy puros de trióxido de antimonio cristalino perfectamente utilizable por la industria.
Los métodos químicos tradicionales empleados para convertir el mineral de antimonio en trióxido de antimonio tienden a resultar costosos, consumen mucho tiempo y a menudo generan subproductos nocivos. En cambio, la bacteria descubierta por los científicos de la Universidad de Georgia produce el trióxido de antimonio de manera natural, como consecuencia de su "respiración", creando así un útil producto de uso industrial y sin generar subproductos nocivos ni requiriendo un arsenal de equipamiento industrial especializado. Los cristales de trióxido de antimonio producidos por esta bacteria son muy superiores a los cristales producidos por cualquier método químico empleado actualmente.
Los descubridores de esta bacteria piensan que es factible usarlas para generar trióxido de antimonio dándoles de respirar continuamente antimonio.
La utilidad de estas bacterias no solo se limita al trabajo descrito con el antimonio. Estas bacterias poseen diversas enzimas que le permiten utilizar otros elementos peligrosos que se acumulan en aguas residuales cerca de minas o refinerías y que constituyen una seria amenaza para los seres humanos, los animales y el propio medio ambiente, como por ejemplo el selenio y el telurio, por lo que podrían ser usadas también para reducir o eliminar el riesgo medioambiental que supone la actividad de la minería en las zonas circundantes.
Además dichas bacterias pueden ser utilizadas para la reutilización de materiales que se han convertido en productos de deseco para las industrias, pudiendo hacerlos de nuevo productos útiles para la industria

La búsqueda de las enzimas bacterianas.

En los últimos años, se descubrió que las bacterias poseen un metabolismo capaz de cumplir con diversas funciones, y esta característica les permite, entre otras tareas, producir antibióticos. Por ello, un equipo científico del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio), en México, estudia distintas especies con el fin de identificar aquellas que puedan sintetizar compuestos que deriven en el desarrollo de nuevos medicamentos.
El objetivo de este estudio entender los procesos y la evolución en su metabolismo, que les permite producir un antibiótico, infectar una célula humana o degradar un contaminante.
Uno de los hallazgos del equipo científico fue con la bacteria streptomyces lividans que, pese a contar con más de 50 años de investigación, recientemente encontraron mayor número de genes capaces de sintetizar antibióticos, y todo fue posible gracias a la aplicación de la genómica.
Al estudiar estos genes, los expertos de Langebio observaron un proceso denominado promiscuidad enzimática, definido como la posibilidad que poseen las proteínas de las bacterias de hacer varias cosas al mismo tiempo.
Las enzimas son proteinas orgánicas que actuan como catalizadores o inhibidores de los procesos orgánicos que se producen en el metabolismo de una célula.
Esta particularidad la que va a permitir encontrar nuevas rutas metabólicas para la síntesis de compuestos, los cuales pueden dar lugar a la producción de antibióticos o biocombustibles a partir de bacterias, entre otros.
De acuerdo con el investigador, el gran reto es encontrar enzimas que puedan degradar materia orgánica de diferentes fuentes para obtener químicos novedosos.

Las bacterias del género Halomonas aparte de consumir metal de naufragios viven en yacimientos profundos de arenisca

Las bacterias del género Halomonas son conocidas, entre otras cosas, porque algunas de ellas están "devorando" las partes metálicas del Titanic.
Ahora, una nueva investigación revela que este tipo de bacterias abunda en formaciones de arenisca a gran profundidad en el subsuelo.
Las bacterias del género Halomonas son microorganismos muy resistentes. Pueden soportar un calor notable, una alta salinidad, niveles bajos de oxígeno, la oscuridad total y presiones que matarían a la mayoría de los otros organismos. Estas características permiten que estos microbios puedan habitar en las formaciones de arenisca profundas, tal como se ha comprobado en una investigación realizada por el equipo de científicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Estados Unidos.
Cada vez está más claro que los microbios subterráneos son al menos tan diversos como los que pueblan la superficie, y que esa diversidad ha permanecido mucho tiempo sin ser estudiada. Es muy poco lo que se sabe de esta vasta reserva subterránea de biodiversidad, a pesar de que nuestra civilización accede con bastante asiduidad al subsuelo para extraer de él recursos naturales.
En un intento para llenar este vacío en el conocimiento científico, se recogieron muestras microbianas de un yacimiento de arenisca situado a 1,8 kilómetros (1,1 millas) por debajo de la superficie.
El equipo utilizó una sonda especial desarrollada por la compañía de servicios de prospección petrolera Schlumberger. Esta sonda reduce o elimina la contaminación del lodo y de los microbios circundantes a profundidades intermedias. Los investigadores tomaron muestras de depósitos de arenisca de la Cuenca de Illinois, una gran cuenca subterránea, subyacente bajo Illinois y bajo algunas partes de Indiana, Kentucky y Tennessee. Dicha cuenca es una rica fuente de carbón y petróleo.
Un estudio genómico y análisis de los microbios recogidos por el equipo revelaron la existencia en el punto de extracción de una comunidad microbiana de baja diversidad, dominada por bacterias parecidas a las de la especie Halomonas sulfidaeris, que han desarrollado varias estrategias para soportar la alta presión, el calor notable, la oscuridad y la escasez de nutrientes de su singular hábitat.
Un análisis del metabolismo de los microbios ha revelado que estas bacterias son capaces de utilizar el hierro y el nitrógeno de su entorno y reciclar nutrientes escasos, para satisfacer sus necesidades metabólicas. Otro miembro del mismo grupo, la Halomonas titanicae. llamada así porque está consumiendo el hierro del Titanic.

Ahora se sabe que algunas bacterias colaboran entre si dividiéndose las labores

La cooperación para el bien común favoreció el progreso del Ser Humano y la supervivencia de muchos otros animales sociales. ¿Podría una estrategia tan típica de la cooperación como es la división de labores resultar útil en criaturas tan simples como las 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.
El resultado de la cooperación es una dependencia arriesgada: Si desaparece uno de los socios, el otro muere también. ¿Pero podría dicha dependencia ser en realidad un rasgo favorecido por la selección natural y así ser capaz de mantenerse durante mucho tiempo en una población bacteriana? ¿Es esto compatible con la condición de la "supervivencia del más apto" presente en los mecanismos de la evolución descubiertos por Darwin? Si es así, las bacterias socias en una relación de cooperación estrecha deberían disfrutar de un éxito igual o mejor que el de los microorganismos sin socio en cuanto a su estado de salud.
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.

Descubierta una forma de "comunicación entre bacterias"

Científicos suecos han descubierto que algunas bacterias se comunican entre ellas mediante moléculas, siguiendo un proceso llamado "autoinducción" que es importante en la formación de "biopelículas" o estructuras densas con capacidad para resistir tanto a los antibióticos como al sistema inmune humano.
Los investigadores, de la universidad de Linköping (Suecia) han demostrado que ciertas bacterias utilizan un proceso denominadoautoinducción para controlar distintos procesos en las células humanas. Este fenómeno, consiste en un intercambio informativo entre las bacterias mediante moléculas producidas por ellas mismas, y reviste importancia durante la proliferación bacteriológica.
El patógeno humano Pseudomonas aeruginosa y otras bacterias se comunican entre sí mediante autoinducción, un proceso importante para el crecimiento, la virulencia, la motilidad y la formación de biopelículas
Cuando el organismo sufre una lesión, se emite una señal que provoca que se acumulen bacterias en torno al punto dañado. Cuando la cantidad de bacterias es la suficiente, actúan como si de un organismo pluricelular se tratase. Son capaces de generar biopelículas, estructuras densas con capacidad para resistir tanto ante los antibióticos como frente al sistema inmunitario de defensa humana.
Al mismo tiempo aumentan su agresividad y su capacidad de movimiento. Todos estos cambios se inician cuando las moléculas responsables de la comunicación, ácidos grasos de cadena corta denominados AHL, se unen a varios receptores en el interior de las células bacterianas. Esta unión provoca la activación y desactivación de distintos genes.
La molécula AHL atraviesa con libertad la membrana celular tanto bacteriana como humana, provocando una modificación de sus funciones. En concentraciones bajas, ello permite que los glóbulos blancos sean más flexibles y efectivos, pero cuando la concentración es grande se produce el efecto contrario, lo cual debilita las defensas inmunitarias y da paso a infecciones e inflamaciones progresivas.
Ahora, gracias al empleo de métodos bioquímicos, se ha identificado una proteína denominada IQGAP que señalan como la receptora del mensaje de la bacteria y como una suerte de agente doble. La proteína es capaz de descifrar el mensaje de la bacteria y modificar las funciones de las células huésped.
Este descubrimiento puede resultar en la fabricación de fármacos que anulen el proceso de comunicación bacteriano en organismos patógenos

Bacterias, posibles miniordenadores del futuro

Un equipo de investigadores británicos y japoneses descubren una bacteria que se alimenta de hierro y forma pequeños imanes en su interior que podrían servir para hacer los futuros discos duros de los ordenadores.
El hallazgo viene de un grupo de científicos de la Universidad de Leeds y la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokyo, que aseguran que en un futuro próximo podrían construirse computadoras biológicas mediante el uso de bacterias magnéticas.
Al parecer, estas bacterias se alimentan de partículas ferrosas, lo que hace que generen imanes en su interior, muy parecidos a los de los discos duros de los ordenadores.
Uno de los principales objetivos que tienen los investigadores es conseguir mayor velocidad en los procesadores de los ordenadores, pero también menor tamaño de los componentes con igual ímpetu. Precisamente para eso, estos investigadores hacen uso de los microbios que podrían dar soluciones para construir ordenadores a pequeñísima escala.
Estas bacterias que se alimentan de hierro, se denominan Magnetospirillummagneticum, y viven en entornos húmedos, ya sea bajo la superficie de estanques o lagos. Siempre en lugares donde el oxígeno es escaso.
Cuando estas bacterias se alimentan de las partículas de hierro, unas proteínas en su interior dan lugar a una reacción que produce pequeños cristales del mineral magnetita, el más magnético de la Tierra. Por lo que estos diminutos organismos se convierten en pequeños depósitos de imanes que podrían utilizarse en los futuros discos duros.

Bacterias para degradar Pesticidas

Un grupo de científicos de la Universidad Técnica Federico Santa María desarrolló una bacteria capaz de descontaminar suelos agrícolas y forestales que han sido tratados con pesticidas, la cual recibió la autorización para ser comercializada en Canadá.
La investigación fue llevada a cabo por el Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Ambiental, y el Centro de Nanotecnología y Biología de Sistemas de la USM, y está centrada específicamente en eliminar herbicidas del tipo s-triazinas, que son altamente persistentes en el ambiente.
"Efectivamente pudimos demostrar que cuando agregábamos esas bacterias a los suelos, la degradación de estos pesticidas se aceleraba considerablemente, estableciendo una gran diferencia con los procesos naturales", afirmó el Dr. Michael Seeger, quien lideró la investigación.
La patente fue solicitada en Chile, Estados Unidos, Argentina, Colombia, y Canadá -países que utilizan ampliamente este tipo de pesticidas-, siendo éste último el primero que concedió la autorización de comercialización.

Bacterias, agentes de la mineria del futuro

En Chile, un grupo de científicos está utilizando las bacterias para extraer cobre, un mineral del que depende en gran medida la economía del país.
La demanda de cobre aumenta constantemente. El cobre tiene múltiples usos. Se emplea en la fabricación de cables eléctricos y líneas telefónicas, en techos, en joyería y hasta en suplementos nutritivos.
Este metal se originó hace millones de años dentro de la Tierra y a través de una serie de procesos geológicos se fue acercando a la superficie.
Para extraerlo, normalmente hace falta excavar.
Luego, para separar el cobre del resto del material rocoso hay que molerlo, pulverizarlo, someterlo a altísimas temperaturas y añadirle compuestos químicos tóxicos.
Estos métodos convencionales emplean grandes cantidades de energía, lo cual los hace costosos, y por lo tanto se usan sólo en sitios donde se cree que la concentración de cobre es lo suficientemente elevada como para justificar el gasto de su extracción.
Estos sitios no abundan, y es por esta razón que los microbios pueden llegar a cumplir un rol crucial para obtener de una manera más económica y efectiva este metal, que representa cerca del 70% de las exportaciones chilenas.
En el pasado había depósitos que contenían hasta un 30% de cobre. Ahora, muchos tienen una concentración de entre un 1% y un 1,8%.
Pero incluso cuando se calcula que una mina contiene rocas con un alto grado de concentración, el material que se obtiene no siempre es bueno.
Esto, hasta la llegada de los mineros en miniatura: los microbios.
las bacterias Acidithiobacillusferrooxidans y Acidithiobacillus thiooxidans sirven para mejorar la extracción del cobre y reducir los costos operativos.
Si dejas una mina sola, los microorganismos eventualmente liberarían el cobre de las rocas, pero eso llevaría cientos de años.
Para acelerar el proceso, los científicos usan la biolixiviación.
Las rocas que contienen cobre se colocan dentro de una fuente con ácido. Después se le añaden las bacterias que cambian esta solución que desarma la roca y libera el cobre en forma líquida.
Después de un proceso electroquímico especial, se lo transforma en metal sólido para que pueda usarse en las distintas aplicaciones industriales.
Esta técnica es mucho más económica y verde que la minería tradicional: genera menos emisiones de CO2 y consume menos agua que la tecnología convencional.
Además, las sustancias químicas tóxicas utilizadas en la minería tradicional pueden ser muy dañinas para el medio ambiente. Mientras que con la biominería no hay riesgo de accidentes, ya que las bacterias están presentes en los minas y no son patógenas.
Esta técnica no se limita al cobre, también se emplea para extraer oro y uranio. Igualmente tiene otras aplicaciones: los científicos están investigando cómo usar microbios para limpiar la contaminación que produce la minería.