viernes, 17 de mayo de 2013

Bacillus thuringiensis el insecticida vivo

Bombyx morí Departamento  de Microbiología US, JJ Gallego

Bacillus thuringiensis es una bacteria Gram positiva formadora de esporas que suele vivir en el suelo, las superficie de las hojas y el intestino de muchos insectos. Algunas cepas tienen la capacidad de formar unos cristales durante el proceso de esporulación llamados cristales paraesporales que tienen actividad toxica en muchos insectos. 

Pongo un pequeño extracto del blog "Curiosidades de la Microbiología" donde se explica perfectamente el proceso:

"Como se ha indicado antes, B. thuringensis puede encontrarse en la superficie de las plantas, generalmente como esporas. Supongamos que sobre esa planta hay una oruga de lepidóptero comiéndosela. Junto con la materia vegetal la oruga engulle las esporas de la bacteria. Una vez llegan al tracto digestivo, allí se encuentran con un pH alcalino que provoca la disolución y activación de la proteína cristalizada. Esta proteína es un tipo de enterotoxina, a la que se la denomina como toxina Cry. La toxina se une a las células del tubo digestivo destruyéndolas y causando la muerte del insecto. Ahora la espora bacteriana se encuentra en el interior de un cadáver, lo que significa que tiene un montón de comida disponible, por lo que puede germinar, multiplicarse y volver a formar nuevas esporas."


Pues bien, durante las últimas semanas mis vecinas de laboratorio han estado trabajando con este bicho sobre gusanos de seda (Bombyx morí), y aunque yo conocía la teoría del proceso jamás lo había visto en directo. Existen toneladas de artículos sobre esta bacteria en la red, ya que es muy importante como pesticida natural, así que en lugar de contar más cosas sobre ella, dejaré algunas fotos que he ido haciendo de los efectos para los que, como yo, nunca lo habían visto más allá de la teoría.


 Departamento  de Microbiología US, JJ Gallego







lunes, 1 de abril de 2013

micro-BioCarnaval


Tras más de 2 años de vida y más de 680 aportaciones, dentro de las veintidós ediciones, el Carnaval de Biología forma ya parte del panorama divulgativo-científico de nuestra blogosfera. Durante este tiempo son muchas las personas que se han ofrecido, desinteresadamente, a empujar mes tras mes este loco proyecto de divulgación, investigadores, profesores, estudiantes y amantes de la biología en general. 
Pues bien, tras todo este tiempo el BioCarnaval va a dar un nuevo 'salto evolutivo'... ¿En qué consiste? 

Básicamente tendremos, siempre que sea posible, ediciones temáticas especiales en las que alguna sociedad científica podrá aprovechar para darse a conocer a toda la red. Pero no como una simple anunciante, en este caso buscamos la interacción, la participación por medio de una divulgación que incluya a todo el mundo. Así durante casi tres meses tendremos un BioCarnaval albergado por varios blogs que seguirá cumpliendo las normas habituales de participación. Lo que quiere decir que podéis seguir escribiendo sobre el tema que más os guste (siempre que cumpla las normas generales), sin embargo si decidís escribir sobre el tema propuesto por la sociedad científica que patrocine la edición especial..¡ podréis optar a premios !   

Personalmente es algo que me ilusiona muchísimo, no sólo por mi "enamoramiento" hacía el tema de esta primera edición especial, tampoco únicamente por ser el primero de los tres blogs anfitriones... La razón de mi emoción, que quizás os parezca una tontería, es que conseguiremos darle un poco más de valor a la divulgación científica. Esto me hace sentir que poco a poco esta va consiguiendo el lugar que merece dentro de nuestra sociedad. Por eso espero y quiero que todo el mundo participe, se que os encanta leer, escribir, que os lean... así que,  ¡ sigamos haciendo grande a este, nuestro Carnaval de Biología ! 

Un repaso por las ediciones anteriores




Normas Generales para el BioCarnaval:

1. Participación libre, bien a través de un blog propio o como autor invitado en el blog de un amigo, familiar, etc o pidiéndoselo al anfitrión de turno del carnaval. 

2. Cada mes el blog anfitrión anunciará el inicio del carnaval indicando la fecha de comienzo (se recomienda que sea la misma que la del anuncio y la fecha de fin del mismo (preferiblemente a finales de cada mes). 

3. La temática será libre pudiendo ser de cualquiera de los muchos campos dentro de la biología: evolución, botánica, zoología, microbiología, bioquímica, genética, etc. Sin embargo, el anfitrión puede proponer un tema concreto sobre el que los participantes pueden escribir, dibujar, cantar, o lo que tengan pensado. 

4. Cada entrada (post) publicado deberá indicar que participa en la n-Edición del Carnaval de Biología citando y enlazando al blog organizador. Tenéis dos posibles formas de avisar, directamente al blog anfitrión o al twitter del carnaval@biocarnaval

5. Cada organizador puede proponer mejoras y cambios para el Carnaval.


Normas para la edición especial:


1.- Las entradas (post) que participen en el concurso de la SEM deben indicarlo añadiendo un enlace a la web de dicha sociedad (http://www.semicrobiologia.org/ddm/index.php) e incluyendo el logo oficial de dicho concurso (Agradecimientos a Merche Berlanga, de la UB, la realización del logo del Micro-Biocarnaval). También deben de indicar en que categoría participan.

2.- Para concursar en la sección SEM es imprescindible que el post esté dedicado a algún aspecto de la Microbiología.

3.- Las entradas deben ser originales e inéditas. En caso de utilizar figuras o imágenes, todas deben de provenir de sitios de acceso público con licencia Creative Commons y debe de identificarse correctamente el enlace de la web  de donde provienen.

4.- Hay cuatro categorías. 
a) Mejor entrada publicada por un estudiante de colegio o instituto que será premiado con un ejemplar del libro "Ni contigo, ni sin ti" escrito por Miguel Vicente, Marta García-Ovalle y Javier Medina 
b) Mejor entrada publicada por un estudiante de grado o máster universitario que será premiada con un ejemplar del libro  "Cuentos de microbios" de Arthur Kornberg.
c) Mejor entrada publicada por un estudiante de doctorado que será premiada con una suscripción de un año a la SEM. 
d) Mejor entrada dedicada a la ciencia de la Microbiología y que no participa en las anteriores categorías. Se publicará dicha entrada en la revista oficial de la SEM.

5.- Las entradas serán valoradas por un jurado constituido por personas de prestigio en el ámbito científico y de la blogosfera, que serán los encargados de emitir el fallo correspondiente. El jurado valorará la capacidad divulgativa, la calidad literaria y el interés científico y social de las entradas (post). Se seguirá el procedimiento de votaciones sucesivas hasta obtener una mayoría de votos a favor de los relatos ganadores.
El fallo del jurado será inapelable y se adoptará como mínimo, por mayoría simple.

6.-La resolución de los premios se anunciará durante el XXIV Congreso de la SEM (julio de 2013) y  posteriormente se comunicará a los premiados, quienes deberán probar su identidad para recibir el premio

La fechas y los blogs anfitriones de esta edición especial del BioCarnaval son:

1 al 20 de abril: Micro Gaia

21 al 10 de mayo: MicroBio 



Resumiendo, durante el periodo que va desde el 1 de abril al 31 de mayo, podréis participar en esta edición especial de BioCarnaval. Podéis hacerlo con el tema que queráis siguiendo las normas generales, o participar en la sección SEM en cualquiera de las categorías (indicándolo y cumpliendo las normas de dicha sección).  
Como es costumbre podéis avisar de vuestras aportaciones por varias vías: comentando en esta entrada o a través de las distintas cuentas de twitter @Biocarnaval @Micro_Gaia o @Raven_neo 

En las entradas participantes debe aparecer indicado, como decía antes, dónde y en qué participáis. Ejemplo, si alguien publica una entrada entre el 1 y el 20 de abril deberá poner:

"Este post participa en el Carnaval de Biología edición especial micro-BioCarnaval, que hospeda @Raven_neo  en su blog Micro Gaia"
o
"Este post participa en el Carnaval de Biología edición especial micro-BioCarnaval, en la sección SEM, categoría X que hospeda @Raven_neo  en su blog Micro Gaia"


miércoles, 6 de marzo de 2013

¿Cuánto mide una bacteria?


Esta pregunta, para mí sin sentido, suele responderse enunciando el tamaño de Escherichia coli, unos 2 μm de largo por 0,5 μm de diámetro.  ¿Por qué E. coli?  Supongo que por ser un microorganismo modelo, y seguramente la bacteria más conocida por todos. Sin embargo, no creo que responder a la pregunta del título con el tamaño medio de una única bacteria, por muy famosa que sea, lo vuelva más correcto.
Escherichia coli: Scanning electron micrograph of Escherichia coli,
grown in culture and adhered to a cover slip.
 
Credit: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH

Existen otras bacterias que se han convertido poco a poco en organismos muy usados industrialmente, por ejemplo Bacillus megaterium que parece alcanzar entre los 3μm y los 7μm  de largo. Según varios artículos que he visto se la suele describir como "la bacteria más grande que se encuentra en el suelo" y desde luego es bastante grande, arriba tenéis la foto de E. coli,  y ahora os pongo otra imagen donde las E. coli aparecen junto a B. megaterium.

Electronmicroscopic image of  Bacillus megaterium (big cells) and Escherichia coli(small cells)
Seguramente  la bacteria de esta foto tiene unos 3μm entre cada septo, por lo que supongo que estará entre las más pequeñas dentro de su grupo, o quizás se trate de un cultivo joven. Pero aún así podemos observar fácilmente la diferencia de tamaño.  
Hablaba antes de B. megaterium como un titán del suelo que forma con sus enormes unidades largas y gruesas cadenas. Pues bien ayer mismo hice una preparación para comparar a este "titán" con una bacteria del suelo con la que ando trabajando...
Preparación para microscopía óptica de Bacillus megaterium y otra bacteria para comparación.
100x + lugol y aceite de inmersión. JJ Gallego, Departamento de Microbiología US.


Si os fijáis en la cadena de B. megaterium podréis ver los septos que separan cada bacteria y comparar con la otra que aparece en la imagen. ¿Pierde un poco de sentido pensar que es la más grande del suelo?, ¿verdad?

Pero vamos más allá, vamos a por los verdaderos gigantes de las bacterias.
Epulopiscium, es una eubacteria enorme, simbionte de peces, que mide entre 200 y 700μm de largo por unos 80μm de diámetro. Es tan grande que por convergencia evolutiva ha terminado adquiriendo un citoesqueleto similar al de los eucariotas que le permite mantener el estado homeostático. Además posee un ciclo reproductivo...¡"vivíparo"!  Todo esto se mantiene gracias a las 200.000 copias que posee de su genoma. 
 ¿Cómo se vería junto a E. coli?

¿Cuánto mide una bacteria?... Empieza a ser complicado responder, pero bueno terminemos a lo grande. Para ello nombraremos a Thiomargarita namibiensis. Se trata de una proteobacteria Gram negativa, igual que E. coli .Tiene un metabolismo quimiolitotrofo (respira compuestos inorgánicos) y vive en los fondos oceánicos. Pero lo más impresionante es el tamño, ¡puede llegar a alcanzar casi el milímetro de longitud! En la siguiente foto (A) podéis ver a esta bacteria junto a una mosca de la fruta.
Thiomargarita  junto a una mosca de la fruta. Fuente: Sciencemag

Después de todo esto, os vuelvo a preguntar, ¿cuánto mide una bacteria?
Para mi la pregunta, como decía, carece de sentido, es como preguntar: "¿cuánto mide un eucariota? Aventurar el tamaño medio de un dominio es completamente inexacto. Es incluso complicado para el tamaño medio de los "animales", y aunque bajemos niveles de clasificación y nos vayamos a un ejemplo más "cercano" la cosa no terminará de mejorar. Si no me creéis...¿cuál es el tamaño de los mamíferos?. ¿Buscamos un mamífero medio?, ¿hacemos una media de individuos o de especies?  
En mi opinión, no hay un número, ni una respuesta concreta para estas preguntas. Por eso ante este tipo de preguntas, me gusta responder con un rango. Como en casi todo las cosas no son blancas o negras, hay escalas de grises, con el tamaño de ciertos grupos ocurre lo mismo, es mejor responder con un rango que con una cifra.


"Este post participa en la XXII edición del Carnaval de Biología, que hospeda@CEAmbiental en su blog Consultoría y Educación Ambiental" 

domingo, 24 de febrero de 2013

El telescopio de las bacterias.


 Estoy un poco desaparecido, pero tenía ganas de dar alguna señal de vida... ¿Y qué mejor forma de dar señales de vida... que con un telescopio que busca y estudia la vida?

"-¡Qué locura!...diréis,  pero a veces mirando por el microscopio me siento un poco como un astrónomo que mira las estrellas. No es difícil, para mi, perder la perspectiva y la noción del tiempo, cuando me quiero dar cuenta estoy sentado mirando lo infinitamente pequeño como quien mira lo infinitamente lejano. 

Frotis desénfocado.
De pronto me veo sorprendido por una supernova que con su intenso y energético blanco expulsa todo tipo de restos rocosos y gaseosos en todas direcciones... 














Otras veces me conformo con algo más cercano, y decido contemplar al Gigante Gaseoso, con sus colores y elegantes líneas, mientras danza y nos cubre de todas esas peligrosas rocas.
Siembra por zonas con fenómenos de difusión o movimiento.
Imagen de Júpiter.  Composición cortesía de @psolNsky

 Aunque finalmente, admito que lo que más me gusta es mirar nebulosas sobre un firmamento de incontables estrellas. Esa aparente paz e inmutabilidad me llena de tranquilidad. Y mientras juego mentalmente a imaginar el tamaño de la tierra sobre la mega-estructura gaseosa, para luego proporcionarlo a la distancia que esta tiene respecto a las estrellas del fondo.
Micro gotas de agua condensadas en la tapa de una placa de Petri,
enfocando al micelio de un hongo.

El universo en un grano de arena...¡ No, el cosmos en una placa de Petri !


Esta entrada fotográfica participa en la Edición XXI del Carnaval de Biología, hospedado en esta ocasión en La Enciclopedia Galáctica.

lunes, 28 de enero de 2013

Microorganismos y conservación del patrimonio. El caso de La Rábida



Mucor mucedo sobre
excremento
La mayoría de los estudios de comunidades microbianas en distintos ambientes, se basan en el estudio molecular y la identificación de secuencias 16S DNAr, 18S DNAr u otros marcadores. Lo que luego nos arroja una lista de especies, en la mayoría de los casos sin aportar datos ni explicaciones que cuenten la razón de que distintas especies colonicen un mismo ambiente. Esto puede llegar a ser muy frustrante para los eco-microbiólogos especializados en la conservación de la herencia cultural, ya que necesitan saber las razones tras la llegada, y colonización de ciertos lugares, con el objetivo de luchar y prevenir la degradación de las obras de arte en peligro. 
Ya hemos hablado de hongos que manchan las pinturas rupestres o paleolíticas y también de bacterias que decoloran frescos y fachadas. En este caso vamos a hablar, y resumir un poco el post anterior con nuevos datos centrándonos ya con menos misterio en hongos, murales y ambientes subterráneos 

Ambientes subterráneos.
Coprinus creciendo en
madera podrida
Los ambientes subterráneos incluyen cuevas, catacumbas, tumbas, capillas, etc. Muchas de ellas contienen representaciones artísticas en la roca con un gran valor histórico.
Como decíamos en la anterior entrada algunas cuevas contienen pinturas paleolíticas que representan las primeras manifestaciones artísticas. Las cuevas son normalmente biotopos pobres en nutrientes, relativamente estables, poseen elevadas concentraciones minerales y temperaturas bajas. Son por ello  considerados ambientes extremos por su carácter oligotrófico. Y por ello deberían estar únicamente colonizados por organismos extremófilos adaptados al lugar. Sin embargo la entrada de nutrientes externos cambia esta situación. Por ejemplo: filtraciones de agua, restos de inundaciones en bosques, animales y sus heces; y por supuesto estructuras construidas para facilitar el turismo en estos lugares. Todas estas cosas pueden generar problemas como los ocurridos en Lascaux.
Hongos sobre un cadáver de rana
Ya sabemos que los artrópodos son también muy comunes en estos lugares, y que con ellos llegan los hongos.  Por ello es interesante clasificarlos según el tiempo que pasan en ellas. Tenemos a los “trogloxenes” que viven temporalmente en las cuevas. Los “troglóflilos” que pueden pasar toda su vida tanto dentro como fuera de las cuevas. Por último tenemos a los artrópodos troglobitas adaptados a la vida en la cueva de forma total. Los artrópodos se alimentan gracias a las aguas filtradas, en  las  cuales los minerales diluidos permiten el crecimiento de microorganismos de todo tipo.  

Hongos en ambientes subterráneos.
Micelio creciendo en
una estalactita
Se considera que en las cuevas naturales los hongos son las formas de vida más comunes. Se decriben una enorme cantidad de hongos en los cuerpos de los artrópodos muertos y en otros tipos de restos orgánicos.
También se ha descrito un hongo asociado con la formación de estalactitas activas, se trata de Verticillium lamellicola. Este hongo se pudo aislar de moscas, arañas, hormigas y polillas.
Muchos de estos hongos entomófilos son capaces de crecer en medios de agar mínimo con tan sólo 5 mg/l de carbono orgánico disuelto, parecido al de las gotas de agua filtradas por las estalactitas. Esto muestra que estos hongos no sólo son capaces de crecer en los cuerpos de los artrópodos. Las esporas de estos hongos pueden colonizar cualquier superficie de roca húmeda que contenga trazas de carbono.
Cianobacterias creciendo sobre
estalactita expuesta a luz artificial
No sólo las cuevas naturales tienen este tipo de habitantes, por ejemplo catacumbas en Roma tienen presencia de rocas volcánicas y aguas filtradas, lo que las convierte en un lugar simular a una cueva natural. ¿Dónde está el problema entonces? Principalmente en las corrientes de aire e ilumunación artificial que generan un ecosistema ideal para la presencia de organismos fotosintéticos, como por ejemplo cianobacterias y otras bacterias. También encontramos una gran variedad de hongos, tanto en el aire como en los biofilms, todos ellos tienen capacidades entomopatógenas que les permiten incrementar aún más su expansión y con ello degradar el patrimonio. 


Hongos en los murales.
Los frescos tienen enemigos naturales conocidos como la humedad, la temperatura, salinidad... Pero además también pueden sufrir el azote de los microorganismos.
Un estudio de 1973 encontró presencia de E. album dispersado por insectos presentes en la mayoría de los frescos deteriorados.
En el monasterio de la Rábida, Huelva, se analizaron varios frescos en mal estado de los que se aisló abundante cantidad de hongos (principalmente Cladoporium sphaerospermum, E album y Aspergillus versicolor) La principal fuente de llegada de estos hongos eran artrópodos. Moscas, arañas y ácaros. De hecho, en otros frescos, como por ejemplo en los del monasterio de Assisi en Italia, se encontraron ácaros dentro de los frescos cubiertos de micelios de hongos. Se piensa que existe una relación directa entre los ácaros, los hongos y la degradación de frescos.
 Mural contaminado por Engyodontium album. Monasterio de La Rábida, Huelva.
Como podéis ver el problema a la hora de conservar murales, es parecido al de conservar pinturas rupestres. Tratar las condiciones físico-químicas, como la luz y la temperatura es importante pero seguirá existiendo el problema de lo hongos. Y también sabemos que atacar a los hongos con sustancias biocidas no funciona, pues su indice de supervivencia es alto y su carácter de entomófilos siempre será un as e la manga para ellos, permitiéndoles sobrevivir en pequeños insectos el tiempo para luego volver a recolonizar la roca pintada o desnuda. 
Monasterio de la Rábida. La conservación del patrimonio no sólo es algo propio de cuevas milenarias.
ResearchBlogging.orgJurado, V., Sanchez-Moral, S., & Saiz-Jimenez, C. (2008). Entomogenous fungi and the conservation of the cultural heritage: A review International Biodeterioration & Biodegradation, 62 (4), 325-330 DOI: 10.1016/j.ibiod.2008.05.002

domingo, 27 de enero de 2013

Microorganismos y conservación del patrimonio. El caso de Lascaux


Las cuevas son lugares oligotróficos con temperaturas relativamente bajas, altas concentraciones de minerales y en general mucha estabilidad.  Normalmente son el lugar idóneo para organismos altamente especializados, sin embargo cuando las cuevas se abren la los turistas la cosa puede cambiar.
Basura en las cuevas, "ojos que no ven..."
Fuente.

Los turistas son una fuente muy importante de cambios en las condiciones microclimáticas, incrementan la temperatura, el dióxido de carbono, el vapor de agua y añaden nuevas fuentes de materia orgánica. Todo esto facilita la llegada y el establecimiento de orgaismos foráneos que pueden llegar a desplazar a los propios de la cueva.

Normalmente que las poblaciones de las cuevas cambien no es algo que importe demasiado a la humanidad, digo normalmente porque hay ocasiones en las que esto no es para nada así. Existen muchas cuevas y ambientes subterráneos con un gran valor económico, histórico y cultural; y es en estos casos cuando el interés por investigar empieza a incrementarse. En un post anterior hablamos de la conservación y los peligros de la decoloración causados por las rubrobacterias en los murales de muchas iglesias y monasterios.  Sin embargo no todo va a ser culpa de las pequeñas bacterias. 

Según los estudios realizados en numerosos lugares el problema es generalizado y bastante similar, pero para concretar un poco voy a hablar únicamente de la cueva de Lascaux. Esta consiste en un sistema de cuevas con pinturas rupestres y paleolíticas muy representativas y valiosas. Tanto que el flujo de turismo empezó a degradarlas, obligando a las autoridades a construir una réplica casi exacta dedicada al turismo.

¿Eran los turistas responsables directos de la degradación de las pinturas?
Si y no, los principales responsables directos resultaron ser los hongos, para calibrar la diversidad de los mismos se llevó a cabo el análisis del ARNr 18S de varias zonas. Se llegaron a secuenciar unos 670 clones. Dentro de estos, los 10 filotipos más abundantes representaban el 59% y 8 de estos eran además hongos entomófilos. Esto último es muy importante pues enlaza con una teoría por la cual el vehículo que ayuda a colonizar y mantenerse a los hongos son los insectos.
Los ocho hongos de los que hablamos son: Geosmithia namyslowskii, Isaria farinosa, Aspergillus versicolor, Tolypocladium cylindrosprum, Geomyces pannorum, Geosmithia putterillii, Engyodotium album y Clavicipitaceae sp.  Los otros dos hongos no entomófilos son hongos típicos del suelo. 
Es importante añadir que esta gran diversidad de hongos se encontró luego de un fuerte tratamiento químico antifúngico y bacteriano sobre las rocas, suelos y sedimentos. 
The Great Hall of Bulls.
Las salas con pinturas que sufrían degradación contenían un número alto (90% del total) de hongos entomófilos, lo que parece indicar que los insectos fueron el vehículo de llegada.  Las pinturas que no mostraban degradación contenían igualmente presencia de hongos.

Aunque los vectores de llegada de estos hongos fueron insectos, no hay que olvidar que quienes cambiaron el lugar para hacerlo habitable a estos insectos y hongos fueron los humanos. No es la primera vez que esta cueva y muchas otras sufren problemas en los que están implicados indirectamente los humanos. En 1960 la cueva se clausuró por la aparición de algas en las paredes, la iluminación usada para los turistas y curiosos provocó el crecimiento de cianobacterias y otras algas en lo que se llamó "la maladie verte".  
Pero no sólo hay que preocuparse de las pinturas y su valor cultural, pensemos que muchos de los organismos aislados en estos estudios son patógenos de humanos (bacterias y hongos) y sumemos que muchas de estas cuevas conectan con aguas subterráneas que abastecen poblaciones humanas. 
Por otro lado, respecto al uso de químicos para tratar la presencia de hongos, se ha demostrado su poca efectividad.   Podría ser causa de los biofilms, como protectores frente a tóxicos. Puede que los hongos adquieran resistencias, o que los artrópodos del lugar supongan un reservorio de esporas que permiten recolonizar el lugar.  En cualquier caso, un ataque directo únicamente sobre los hongos no parece ser la solución. 

Progression of black stains on walls and paintings (the Black Cow) in the Nave between the years 2000 and 2007. The ellipse marks the affected area. Pictures from Ministère de la Culture et de la Communication, Centre National de la Préhistoire.


Descubriendo nuevas especies en las "manchas negras".

Las manchas negras merecen mención especial, primero por el origen de gran parte los filotipos encontrados en las mismas, que provienen de un hongo típico de de los escarabajos de los robles. El hongo del género Geosmithia seguramente deba su presencia a la infiltración del agua que proviene del bosque de robles que se encuentra por encima de la cueva.  Sin embargo en estas manchas negras se encontraron además...¡ Dos nuevas especies ! 


Llamadas Ochroconis lascauxensis y O. anomala. Que por cierto fueron caracterizadas en el IRNAS de Sevilla.
En cualquier caso no hay que olvidar el valor histórico, estético y económico de esas pinturas, y de otros muchos monumentos. El patrimonio cultural es algo que debemos cuidar, no sólo por su valor, también en muchos casos pensando en nuestra propia salud. Nadie quiere ver convertidas zonas de turismo y riqueza en un sitio donde los patógenos y oportunistas puedan desarrollarse. 
 Por último y quizás como dato, que a mi me parece de lo más curioso, me gusta pensar que existe un universo por descubrir en cada pequeño rincón. Esas paredes que el hombre lleva mirando miles de años, y que parecían no guardar más secretos, siguen sorprendiéndonos y enseñándonos nuevas cosas... ¡ Algo que a mi me parece asombroso !



ResearchBlogging.orgMartin-Sanchez, P., Nováková, A., Bastian, F., Alabouvette, C., & Saiz-Jimenez, C. (2012). Two new species of the genus Ochroconis, O. lascauxensis and O. anomala isolated from black stains in Lascaux Cave, France Fungal Biology, 116 (5), 574-589 DOI: 10.1016/j.funbio.2012.02.006
Bastian, F., Alabouvette, C., & Saiz-Jimenez, C. (2009). The impact of arthropods on fungal community structure in Lascaux Cave Journal of Applied Microbiology, 106 (5), 1456-1462 DOI: 10.1111/j.1365-2672.2008.04121.x

Este post participa en la XX edición del Carnaval de Biología, que hospeda Multivac42 en su blog Forestalia"
Este post participa en la XXI Edición del Carnaval de Química que se aloja en  Pero es otra historia y debe ser contada en otra ocasión que hospeda  ununcuadio.
Este post participa en la III Edición del Carnaval de Humanidades albergado en el blog El cuaderno de Calpurnia Tate de @luisccqq

domingo, 13 de enero de 2013

Un breve repaso a la historia, la taxonomía y el proceso de nodulación en Rhizobacterias.


En este blog ya hemos hablado sobre PGPRs, también sobre formas de buscarlos, e incluso hemos tratado de verlos en vídeo.
Nódulos de soja cargaditos de Rhizobios. JJ Gallego Departamento de Microbiología, Universidad de Sevilla.
Sin embargo apenas si hemos hablado de Rhizobium... Las Rhizobios son seguramente el grupo de bacterias, con interés agrónomo positivo, más famosas y estudiadas de la historia. Es importante aclarar que la mayoría de ellas son PGPRs, pues fomenta el crecimiento de las plantas, mediante la fijación de nitrógeno atmosférico aportando una fuente de proteínas.  Sin embargo no todas las PGPRs son rhizobios, ya que no todas tienen una relación tan estrecha y personal con la planta.

Un poco de historia.
La cosa empieza en 1888 donde un genio llamado Beijerinck obtuvo por primera vez un cultivo bacteriano puro de un nódulo de raíz de leguminosa. La bacteria obtenida recibió  el nombre de Bacillus radicicola. Este nombre sería posteriormente cambiado por Frank a "Rhizobium"
Es importante añadir que  Beijerinck fue el primero en usar cultivos enriquecidos, también descubrió la reducción de azufre anaeróbica, y es considerado _un_ padre de la virología.  Pero nos interesa su papel con la fijación de nitrógeno y Rhizobium.
El señor Beijerinck, enfado por no llegar a portada
Para 1929 ya se hablaba de seis especies:  R. leguminosarum, R. trifolii, R.phaseoli, R. meliloti, R. japonicum y R. Lupini La razón para esta clasificación era que se obtenían distintos aislados bacterianos dependiendo de la planta huésped. Siempre se hablaba de especificidad entre bacteria y planta... 
Pero en 1944 Wilson reportó un gran número de nodulaciones que cruzaban las fronteras de las diferentes especies, lo que llevó a, el gran e incomprendido, Graham en 1964 sugerir entre otras cosas, la modificación en la forma de clasificar a estas bacterias, pero al ser en aquellos días un chico joven no se le escuchó demasiado. Dos años después Moffett y Colwell comenzaron a publicar basándose en los resultados de la taxonomía numérica que empezó a cambiar el paradigma "una bacteria-una planta".
Con el tiempo los datos eran ya demasiado aplastantes para mantener la existencia de especies separadas en función de las plantas que nodulaban. Así que durante el año 1974 gracias a Jordan y Allen se llevó a cabo la idea que Graham había sugerido años antes, y se dividió a las seis especies en 2 géneros: Bradyrhizobium y Rhizobium .

Un poco de taxonomía.
Bradyrhizobium incluye las cepas de crecimiento lento, que tienen colonias menores de 1 mm, tras 7 días de crecimiento en placas de YMA. Al género se le asoció una sola especie, B. japonicum. Además R. lupini se incluyó también dentro de ella tras pruebas de hibridación ADN-ADN.
En el género Rhizobium se enmarcaron tres especies. R. leguminosarum, R. meliloti y R. loti. R. leguminosarum incluye tres biovars: bv. viciae que antes era la especie R. leguminosarum; bv. Phaseoli que anteriormente era R. phaseoli; y bv. trifolii que fue la anterior R. trifolii. Las tres biovars constituyen el mismo grupo en taxonomía numérica y en hibridación ADN-ADN, pero corresponden a diferentes grupos de nodulación cruzada. Actualmente la taxonomía de los rizobios se desarrolla rápidamente y durante los últimos 20 años se han descrito muchas especies y géneros nuevos. La aplicación de los métodos de biología molecular en la taxonomía ha ayudado a definir muchos nuevos rizobios. Sin embargo aún hoy día se trata de clasificar siguiendo la tendencia "una bacteria-una planta", pero la facilidad con la que las distintas cepas intercambian sus plásmidos simbióticos dificulta esto.
Hasta la fecha, se han escrito más de 40 especies en 9 géneros para las bacterias que forman nódulos con leguminosas. Todas ellas son bacilos aeróbicos Gram-negativos incluidos en el phylum BXII, Proteobacteria. 


A continuación os pongo una selección de alguno de los géneros y especies, pero hay muchas más, aquí podéis leer sobre ellos en español. He usado la clasificación que Graham recomendó, la que separa por velocidad de crecimiento "brady-meso-rhizo" como lentas-medias-rápidas. Y luego he añadido algunos grupos más.

Bradyrhizobium:
  • B. japonicum. Nodula soja
  • B. elkanii. Nodula soja
  • B. liaoningense. Nodula soja
Mesorhizobium.
  • M. loti. Nodula el  Lotus japonicus
  • M. huakuii. Nodula a Astragulus.
  • M. ciceri. Nodula Cicer arietium
  • M. mediterraneum. Nodula Cicer arietum
  • M. tianshanenseAmplio rango de nodulación
Rhizobium.
  • R. leguminosarum Nodula Phaseolus
  • R. elti Nodula Phaseolus
  • R. tropici Nodula Phaseolus
  • R. galegae Nodula Phaseolus
  • R. giardini Nodula Phaseolus
  • R. mongolense
  • R. gallicum Nodula Phaseolus
  • R. xinjangensie Nodula soja 
  • R. sp estirpe NGR234  (Rhizobium con más rango conocido de nodulación en leguminosas y parasponia)
Phyllobacterium.

Fijan nitrógeno formando nódulos en las hojas de dos familias tropicales no leguminosas. Mirshinaceae y Rubiaceae
  • P. myrsinacearum.
  • P. rubiacearum.
Azorhizobium caulinodans nodula tallos de Sesbania  entrado por grietas. Además es capaz de fijar nitrógeno en vida libre.

Sinorhizobium.
Son importantes ya que son capaces de crecer a gran velocidad en fermentadores lo que supone un importante efecto para su comercialización. 
  • S. meliloti: Nodula a Melilotis, Medicago y Trigonella
  • S. fredii: Nodula a soja
  • S. medicae Nodula alfalfa
  • S. saheli Nodula sesbania
  • S. taranga Nodula sesbania
Como curiosidad añadir que a las Sinorhizobacterias habría que llamarlas "Ensifer", sin embargo los investigadores como buenos anarquistas se han negado tradicionalmente a ello.

El proceso de nodulación.
Ya hemos hablado de la historia y de como clasificar a estas bacterias pero, ¿cómo se produce esta unión planta-bacteria? ¿Cómo sucede el proceso de nondulación?  Podemos ver rápidamente resumido en el siguiente vídeo:



Para tratarlo con más detalles, y siguiendo las enseñanzas del profesor que me lo explicó, lo dividiré por etapas.

Primera etapa: Reconocimiento.
Anatomía de un nódulo
Nos encontramos en la rizosfera, donde la concentración de microorganismos es muy superior a la que se puede encontrar en otras zonas del suelo. La razón de esta mayor concentración son los exudados producidos por la raíz, estos son una fuente de nutrientes para las bacterias en especial los flavonoides, los cuales por quimiotaxis atraen a los rhizobios.
Existen dos moléculas fundamentales en esta etapa las lectinas y la ricadhesinas. Las lectinas son producidas por la planta y tienen la capacidad de unirse a hidratos de carbono, pudiendo llegar las de carácter bivalentes a generar redes al agregar varias moléculas. Tienen varias funciones entre ellas la de almacenar nutrientes, por eso las semillas son ricas en lectinas. Como curiosidad hay que decir que consumir semillas sin cocinar puede llegar a producir anemia al aglutinar estas a los hematíes.
Los receptores para lectinas en la membrana bacteriana son de carácter transitorio, requieren de la presencia de flavonoides para comenzar a expresarse. Según los trabajos de Frank Dazzo en lectinas de tréboles, la unión de la bacteria al pelo radical está mediada por las lectinas ya que tanto la superficie de la raíz como la bacteria tienen antígenos de reacción cruzada.
Las lectinas y las ricadhesinas actúan pues como mediadores de reconocimiento. La diferencia parece estar en el pH del rizoplano, si las condiciones son de acidez la ricadhersinas se suelta de la bacteria y parece ser que son las lectinas las que actúan, en caso de de pH alto son las lectinas las que se sueltan de la raíz ocurriendo lo contrario.


Segunda etapa: Curvatura del pelo radical.
Cuando tenemos a la bacteria unida al pelo radical, este se va curvando. La culpa de esta curvatura es el desplazamiento del núcleo a una zona más basal, al ir bajando este tira por medio de la actina F y de los microtúbulos del ápice deformando el pelo. Además se produce una inhibición lateral en la zona que está pegada la bacteria lo que hace que esta quede atrapada en el giro de la curvatura. Gracias al giro se forma un "bolsillo de infección" donde las señales emitidas por bacteria y planta se concentran amplificando su potencia.


Nódulos.
The EMBO Journal (2007) 26,
3923–3935,
 doi:10.1038/sj.emboj.7601826
Tercera etapa: Penetración.
Aún no está muy claro como ocurre la penetración de la pared vegetal, se piensa que podría ser por ataque enzimático. La poligalacturonasa es un enzima de la planta que degrada pared vegetal, se sabe que al llegar rizhobium se incrementa la presencia de dicha enzima, pero en el ME las fracturas aparecen como cortes limpios, fracturas totales, algo que no se esperaría de ataques enzimáticos.
En cualquier caso al romperse, se da una invaginación de la membrana vegetal que nunca llega a romperse, pero va estirándose hacía el interior de la raíz llevando dentro a los rhizobios y formando el cordón o tubo de infección. Las células que entran en contacto con este cordón, activan su actividad mitótica. comenzando a diferenciar la forma del nódulo que puede ser: indeterminado  (cilíndrico), en el cual las células que se dividen son células de capas profundas. O determinado (esférico), que vienen de células del cortex.




Cuarta etapa: Liberación.
En el cordón de infección empieza a darse una diferencia entre el crecimiento de la pared y de membrana, ya que la pared no puede seguir la elongación de la membrana, y poco a poco va quedando más cantidad de membrana desnuda, hasta que las bacterias queda en una zona donde no hay pared. La membrana citoplasmática comienza a cerrarse sobre si misma y se suelta finalmente, así rhizobium queda dentro de la célula cubierto por membrana de la planta que se irá diferenciando como membrana peribacteroide.
Las células que van internando paquetes de bacterias dejan de dividirse, contrariamente a las que han tenido contacto únicamente con el cordón de infección que se dividen rápidamente. Dentro las bacterias no paran de dividirse hasta ocupar prácticamente todo el espacio dentro de la célula vegetal. En muchos casos las células infectadas llegan a ser poliploides (hasta 16 núcleos) pero nunca llegan a dividir su citoplasma. 
Este proceso de divisiones no es eterno, llegado un punto tanto los núcleos de la célula vegetal como las bacterias dentro de los orgánulos rodeados de peribacteroide cesan sus divisiones. En ese momento las bacterias empiezan a transformarse en bacteroides su forma simbiótica. Es en esta forma en la que fijan nitrógeno atmosférico.
Cuando Rhizobium se convierte en bacteroide llega a incrementar su volumen hasta 40 veces, pierde la capacidad de división y otras muchas estructuras. La planta alimenta al bacteroide con ácido dicarboxílico como si estuviese engordando ganado. Por si fuese poco la planta también hace circular por el nódulo leghemoglobina, una globina que permite que los bacteroides respiren, pero reduce el oxígeno libre presente, que podría inutilizar la maquinaria de fijación de nitrógeno (muy sensible al oxígeno).


Nódulo de soja partido por la mitad
JJ Gallego Departamento de Microbiología, Universidad de Sevilla.

La ventaja para los rhizobios no está clara. Mientras que la planta obtiene una fuente de proteínas, ellos una vez convertidos en bacteroides, tienen muchísima dificultad para volver a formar colonias, en muchos casos no hay vuelta atrás. Podríamos pensar que el nódulo es una trampa para bacterias fijadoras, una jaula dorada... O quizás la ventaja esté en las bacterias que se quedaron en el tubo de infección, allí viven de forma saprófita, no fijan, no tienen depredadores ni competidores, y cuando la planta muere salen libres.

En cualquier caso aún hay muchas cosas por descubrir en este proceso de nodulación y en la relación tan íntima entre dos especies tan lejanas que tan importantes son para nuestra vida.  Pero de eso, de su importancia habrá que hablar otro día.


Este post participa en la XX edición del Carnaval de Biología, que hospeda Multivac42 en su blog Forestalia"
Este post participa en la XXI Edición del Carnaval de Química que se aloja en  Pero es otra historia y debe ser contada en otra ocasión que hospeda  ununcuadio.