Microbios
Microbios, conducido por Dr. Max Brito, es un programa educativo que consta de podcasts semanales dirigidos a mejorar la comprension y apreciacion del rol vital que los microorganismos juegan en nuestro planeta y promover la microbiologia.
Episodio 42

Los temas que vamos a tratar esta semana son: digestión anaeróbica, transmisión viral, economía basada en el hidrógeno y, para terminar, productos lácteos endulzados con bacterias.

Digestión anaeróbica

¿Se han preguntado alguna vez qué le sucede a la basura en los vertederos? Los microorganismos se alimentan de residuos orgánicos, incluidos el papel y las sobras de comida, en un proceso denominado digestión anaeróbica. El producto final de la digestión anaeróbica es el biogas, un gas rico en el valioso metano.
   
Cuando se produce digestión anaeróbica en la naturaleza o en un vertedero, el biogas sube a la atmósfera. sin embargo, Ann Wilkie, catedrática asociada de ciencias del suelo y del agua de la universidad de Florida, afirma que los seres humanos podemos controlar la digestión anaeróbica para nuestro beneficio. La profesora Wilkie explica que los microbios son flexibles y que la digestión anaeróbica puede utilizarse para transformar todo tipo de residuos en biogas. 
   
Lo que hay que recordar, nos sigue diciendo, es que todos los residuos que produce nuestra sociedad son fuentes de energía en potencia.
   
La doctora Wilkie indica que la digestión anaeróbica ya se usa en muchas granjas lecheras para reciclar el estiércol y obtener biogas para electricidad y calefacción. Esto permite que las granjas reduzcan tanto su impacto medioambiental como sus facturas energéticas.

Transmisión viral

Cuando alguien se contagia de la gripe no suele pasar mucho tiempo hasta que el resto de personas que viven en la misma casa se enfermen  también. Esto se debe a que la gripe se transmite fácilmente entre los seres humanos. Sorprendentemente, sin embargo, nadie sabía con certeza cuánto tiempo tardaba una persona expuesta al virus en volverse contagiosa.                                   

Por esa razón el epidemiólogo Fabrice Carrat, junto con equipos del Ministerio Francés de Salud, recopiló datos de 62 estudios sobre la gripe. A partir de allí, el profesor Carrat descubrió que la transmisión del virus, o el momento en que una persona se vuelve infecciosa, puede empezar incluso un día después de la exposición al mismo, lo que hace que sea prácticamente imposible contener con eficacia un brote de gripe.         

Carrat descubrió que solamente el 60% de los individuos infectados desarrollarán síntomas clínicos, y que solo un 30% de los infectados desarrollarán síntomas graves. Indica que los casos invisibles, o sea, aquellos en los que los infectados no muestra síntomas, pueden complicar bastante los esfuerzos para aplicar tratamientos efectivos. 
               
Economía basada en el hidrógeno
   
Las reservas mundiales de petróleo no durarán para siempre, pero ¿con qué podemos sustituirlo? Algunos dicen que la respuesta está en el hidrógeno. El hidrógeno puede utilizarse en pilas de combustible para producir electricidad, pero fabricar hidrógeno no es fácil en absoluto: puede ser caro y en el proceso se puede gastar más energía de la que se conseguirá con el hidrógeno producido. 
   
Hay muchos tipos de bacterias que fabrican hidrógeno, pero el oxígeno las paraliza porque les resulta tóxico. Sin embargo, es difícil eliminar por completo el oxígeno de los reactores de hidrógeno. Pero Daniel Van Der Lelie (lay-lee), biólogo de los laboratorios nacionales de Brookhaven, afirma que ya están trabajando con una bacteria fabricante de hidrógeno llamada thermotoga neapolitana (ther-me-toe-gah nee-ah-paul-it-ann-uh) que es inmune a la presencia de oxígeno.
   
El doctor Van Der Lelie indica que la thermotoga neapolitana puede digerir residuos agrícolas y convertir materiales de desecho en energía. aunque esta bacteria probablemente no será útil en la producción a gran escala de hidrógeno, Van Der Lelie dice que podría ser muy útil en pequeñas instalaciones.

Productos lácteos endulzados con bacterias   

En los Países bajos hay científicos estudiando formas de alargar la fecha de caducidad y mejorar el sabor de los productos lácteos mediante la biotecnología. Con una pequeña modificación genética han conseguido invertir la acción natural del Lactococcus lactis (lack-toh-kock-tus lac-tis), un microbio usado comúnmente en la fermentación del queso y el suero de la leche. 
                               
Esta bacteria no patógena suele consumir glucosa, la molécula dulce de la lactosa o azúcar de la leche que es responsable de producir el ácido láctico que cuaja la leche. 
                               
El catedrático Oscar Kuiper (kye-pers), de la universidad de groningen (hroh-ning-in), explica que quiso invertir este proceso para que la bacteria consumiese la galactosa de la lactosa y secretase la glucosa.
                               
Cuando el microbio genéticamente alterado se come la galactosa, que es la otra mitad de la molécula de azúcar lactosa, y expele la glucosa, el resultado final es un endulzante natural. El proceso también pone en cuestión el uso de la lactosa y reduce su concentración, lo que es una ventaja potencial para las personas que son intolerantes a la lactosa.                                                             
Aunque esta técnica solo se ha empleado en laboratorios de investigación, el profesor Kuiper afirma que ofrece interesantes posibilidades para productos lácteos ácidos como el suero de leche y el yogurt.

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Episodio 41

Los temas que vamos a tratar esta semana son: tendencias hereditarias a contraer infecciones cerebrales, convertir biomasa en hidrógeno, termitas que producen un combustible alternativo y, para finalizar, el bioetanol.

Tendencias hereditarias a contraer infecciones cerebrales

¿Tienen nuestros genes algo que ver con nuestra mayor o menor propensión a caer enfermos? Un grupo de científicos franceses cree que sí, pues han descubierto un gen que determina lo vulnerable que son los seres humanos a una rara infección cerebral.  

El virus del herpes simple, causante de lesiones herpeticas bucales, es muy abundante: ocho de cada diez personas son portadoras de este virus. Pero el herpes simple también es el causante de una devastadora forma de encefalitis. Jean-Laurent Casanova y sus colegas de la escuela médica Necker de París, Francia, observaron que aunque la encefalitis herpética es una enfermedad rara suele darse en los miembros de una misma familia.

Estos investigadores descubrieron que las personas cuyos padres son parientes, por lo general primos en primer o segundo grado, son más propensas a contraer la enfermedad, lo que demuestra que un gen fue responsable de establecer el nivel de vulnerabilidad a la misma. Otros trabajos han estudiado este gen anómalo y han descubierto que el organismo de las personas con dos copias de este gen no puede sintetizar una proteína denominada interferón tipo 1, una parte muy importante del sistema inmunitario. El profesor Casanova afirma que muy pronto los pacientes afectados de encefalitis herpética podrán ser tratadas con interferón tipo 1 para compensar esta desventaja genética y combatir la enfermedad.

Convertir biomasa en hidrógeno

A medida que aumenta la población global también se incrementa el consumo de energía. ¿Podemos producir energía suficiente para satisfacer estas necesidades en constante aumento? Con una ayudita de los microbios la respuesta podría ser "sí".            

Carrie Harwood, catedrática de microbiología de la universidad de Washington en Seattle, afirma que los microbios producen energía como un producto de desecho de su metabolismo. Sería ideal poder controlar su habilidad para realizar ese proceso porque es algo que los microbios no solo tienen que hacer, sino que quieren hacer todo el tiempo.                            

La doctora Harwood afirma que el gas hidrógeno es una molécula muy simple y lo pueden producir muchos tipos de microbios a partir de una serie de materias primas como la biomasa vegetal.              

El proceso de conversión tiene varios pasos que requieren la presencia de una comunidad de microbios. Harwood considera que pronto podrían desarrollarse procesos comerciales, como la conversión de residuos agrícolas en hidrógeno mediante luz solar, pero se necesita más inversión en investigación para descubrir todo el potencial de los microbios.

Termitas que producen un combustible alternativo

Los microbios que viven en los intestinos de las termitas comunes ayudan a estos insectos a transformar la madera en energía. En el proceso los microbios producen hidrógeno, muchísimo hidrógeno. De hecho, los investigadores dicen que una sola termita puede elaborar hasta dos litros de gas de hidrógeno a partir de una hoja de papel de ocho por once pulgadas. Suena prometedor pero todavía no estamos listos para llenar los depósitos de nuestros coches con termitas.

Enormes poblaciones de microbios productores de hidrógeno viven en los intestinos de esos destructores de casas reconvertidos en héroes energéticos. Diferentes especies de termitas portan diferentes tipos de microbios, pero la mayoría produce hidrógeno como subproducto de la digestión de la celulosa.

Jared Leadbetter (led-better), catedrático del Instituto de Tecnología de California afirma que, en aquellas termitas que han sido mejor estudiadas, lo que mejor se conoce ya es el papel de los microbios protozoos en la producción de hidrógeno.

El hidrógeno es un subproducto intermedio que los microbios usan para generar acetato, un alimento ácido consumido por las termitas.   

Pero ya tenemos vinagre en abundancia. Lo que un mundo famélico de combustible necesita es hidrógeno. Descubrir las herramientas químicas que trabajan dentro de los microbios que viven dentro de las termitas es el próximo gran paso en la cuestión de la energía termítica.

Para finalizar, el bioetanol

Cuando vds. oyen hablar del combustible de etanol probablemente piensan en el maíz. no en balde el maíz es el sustrato más comúnmente utilizado para fabricar etanol en los ee. uu., mientras que la caña de azúcar se usa más en el extranjero. Pero el etanol también puede fabricarse a partir de residuos agrícolas, astillas de madera o hierba, y eso es estupendo, afirma Arnold Demain, un investigador del instituto de investigación para científicos eméritos de la Universidad Drew.

El doctor Demain afirma que a los microorganismos puede resultarle más difícil trabajar con los materiales más abundantes, como las astillas de madera y la hierba, porque están hechos en su mayoría de polímeros duros como la celulosa y la hemicelulosa, productos químicos fatigosos de digerir para los microbios.  

Los científicos están trabajando en métodos para obtener más energía de residuos ricos en polímeros duros de forma que se pueda obtener de ellos más etanol a más bajo coste. pero demain dice que en el futuro usaremos todo tipo de combustibles, incluido el combustible fósil, porque la demanda de combustible en los próximos 50 años va a ser tan grande que tendremos que utilizar todas las fuentes energéticas a nuestro alcance.

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Episodio 40

Titulares: diversidad microbiana; avances en la vigilancia de las enfermedades; y suelos antiguos.

Diversidad microbiana

Si viaja a la selva tropical será difícil no quedar maravillado con la inmensa biodiversidad que contiene en su multitud de especies de plantas, insectos, pájaros y mamíferos. Los bosques tropicales son considerados como los semilleros de la biodiversidad del planeta.

Sin embargo Roberto Kolter, catedrático de la Facultad de Medicina en Harvard, opina que la diversidad de las selvas tropicales es maravillosa pero no se puede comparar con la hallada en un solo grano de arena, el cual contiene miles de células microbianas distintas. Un microbio puede ser muy diferente de otro y Kolter hace hincapié en que la escala de diversidad dentro del mundo microbiano todavía no ha sido valorada por completo.

Mientras que todas las especies tienen diferentes estrategias para vivir en las duras condiciones con las que a menudo se encuentran en la tierra y en el mar, la diversidad microbiana en algunos de los lugares más comunes ─ por ejemplo el intestino humano o el suelo ─ todavía no se comprende bien.

Conocer las comunidades microbianas y descubrir los mecanismos por los cuales los microbios se adaptan a las condiciones ambientales proporciona a los científicos una mejor comprensión de la enfermedad, el clima y el medio ambiente.

Avances en la vigilancia de las enfermedades

El brote de SARS (síndrome respiratorio agudo severo) del año dos mil tres fue contenido en dos semanas. Este éxito se debió en parte a un grupo heroico no debidamente reconocido, llamado la Asociación de Laboratorios de Salud Pública o A-P-H-L.

La labor de dicha asociación es coordinar el trabajo de todos los laboratorios, a nivel de los municipios, condado y estado, con los de las agencias federales. A-P-H-L también colabora con grupos internacionales tales como la Organización Mundial de la Salud. En la era del H1N1, la gripe aviar, el SARS y el VIH, el trabajo de esta asociación es crucial.

Ralph Timperi, director de Salud Global de la A-P-H-L, cree que la vigilancia epidemiológica basada en el laboratorio es esencial para comprender que está pasando con una epidemia. ¿Está disminuyendo, está aumentando, quién está siendo infectado? Según Timperi ésta es la única forma en que se puede ganar la batalla contra las epidemias.

Por consiguiente, la detección rápida y certera de las enfermedades debe estar unida con una transferencia de la información aún más rápida si cabe. A-P-H-L logró ayudar a detener la difusión del SARS. También colaboró para contener la extensión del pánico durante la amenaza de ántrax de dos mil uno.

Suelos antiguos

Cuando dos grupos diferentes de arqueología desenterraron ejemplares intactos de cerámica de mil años de antigüedad, la mayoría de la gente estaba entusiasmada por ver las vajillas. Sin embargo a una persona al menos le interesaba mucho más el contenido de las jarras selladas ─ la mugre antiquísima.

Esa persona era Paul Southern, catedrático de patología y enfermedades infecciosas del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Tejas. Aunque su especialidad son las enfermedades infecciosas, Southern pensó que podría ser un proyecto colateral fascinante el examinar los suelos del interior de las cerámicas.

Unas circunstancias afortunadas le permitieron ser el primero en tener acceso a los restos encontrados en las dos vajillas, tanto en Italia como en Belice, y como consecuencia pudo comparar y contrastar el contenido microbiano de los dos.

Southern descubrió que la mayor parte de los contenidos eran microbios capaces de producir esporas que pueden persistir en el ambiente durante un tiempo indefinido, algunas de ellas durante cientos de años.

Southern dice que el contenido de la  de Belice posee una mayor diversidad de organismos, posiblemente debido a su localización tropical. Ahora piensa en colaborar con otros científicos para investigar los componentes moleculares de estos antiquísimos microbios.

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Episodio 39

Titulares: Leche poderosa; propano y accesorios microbianos; resurrección de microbios; y brote de polio en el Condado de Winnebago.

Leche poderosa

La leche es el primer alimento que la mayoría de nosotros consumimos, y por buenas razones ─ está repleta de nutrientes y estimulantes del sistema inmune que nos ayuda a sobrevivir y a fortalecernos en nuestros primeros meses de vida. Tanto en la leche humana como en la de la vaca existe una proteína llamada lactoferrina que rechaza el ataque de los patógenos. Se ha demostrado que dicha proteína juega un importante papel en nuestro sistema de defensas.

Denis Petitclerc, un investigador del Crea Biopharma en Québec, Cánada, afirma que está  demostrado que la lactoferrina tiene un papel sinérgico con la penicilina, aumentando su efecto.

Petitclerc ha ensayado el efecto de la penicilina con y sin lactoferrina sobre una cepa de Staphylococcus aureus que había dejado de ser sensible a este antibiótico. En ausencia de lactoferrina, la penicilina fue ineficaz pero junto a ella mató a los microbios infecciosos.

Petitclerc dice que la lactoferrina evita que Staph aureus sintetice moléculas defensivas que volverían inactiva la penicilina, deteniendo así el mecanismo defensivo de la bacteria. De esta manera los antibióticos pueden hacer su trabajo más eficazmente. Ha probado su sistema en placas Petri, y ahora quiere comprobar si la lactoferrina realiza el mismo efecto en humanos.

Propano y accesorios microbianos
               
El etano y el propano no son raros en los sedimentos enterrados a gran profundidad por debajo de los suelos oceánicos. Se cree que estos gases, con frecuencia llamados hidrocarburos termogénicos, son producidos por la materia orgánica que se encuentra rodeada de rocas calientes.

Por ello, cuando John Hayes, un responsable de investigación de la Woods Hole Oceanographic Institution en Massachussets, encontró tales gases in rocas sedimentarias frías se llevó una gran sorpresa.

Después de examinar los sedimentos del océano Pacífico central, no halló fuentes potenciales de hidrocarburos termogénicos y dedujo que no eran las rocas sino los microbios los que transformaban la materia orgánica en etano y propano.

De forma normal los microbios de las profundidades marinas descomponen la materia orgánica en ácido acético, hidrógeno y metano, pero Hayes piensa que estas bacterias reutilizan los productos colaterales del metabolismo para producir los gases ricos en energía antes mencionados.

Hayes cree que por supuesto los bichos están haciendo todo lo que pueden para extraer hasta la última pizca de energía.

Si Hayes lleva razón futuros estudios desentrañaran novedosas rutas metabólicas en las bacterias que darán lugar a propano a partir de materia orgánica.

Resurrección de microbios
                   
Un microbio frito por rayos gamma letales o deshidratado en el desierto puede retornar a la vida cuando está a punto de morir. Hace cincuenta años los investigadores descubrieron que Deinococcus radiodurans sobrevivía de alguna manera a la radiación que se utilizaba para esterilizar la carne, a pesar de que los rayos fragmentaran su DNA. Ahora los científicos están desentrañando los secretos de la resurrección del microbio.

Miroslav Radman es un biólogo celular del INSERM, el Instituto Publico para la Investigación Biomédica de Francia.

Radman opina que la singularidad de este organismo es que, a diferencia de otras células, puede reconstituir su genoma a partir de los varios cientos de fragmentos producidos por tal radiación.

El secreto del microbio es que, incluso en los más severos ambientes, siempre tiene al menos dos copias de su genoma a mano. Mientras que las copias no se fragmenten en los mismos lugares, la bacteria puede superponer los segmentos idénticos hasta juntar de nuevo una copia completa de su genoma.

Según Radman, Deinococcus radiodurans hace físicamente igual que los programas de los ordenadores cuando secuencian un genoma.

Una vez que el genoma ha sido restaurado, los enzimas y otros componentes de la célula hacen lo mismo, y de esta manera resucitan al microbio.

En el futuro esta capacidad reconstituyente podría ayudar a los científicos a reparar las células que no se regeneran cuando mueren en los humanos, tales como las neuronas y las del musculo coronario.

Brote de polio en el Condado de Winnebago

En los años cuarenta y cincuenta del siglo pasado, la epidemia de poliomielitis en América hizo pagar un tremendo peaje, física, emocional y económicamente hablando. Recientemente profesores y estudiantes de la Universidad de Wisconsin Oshkosh, en un estudio llamado el Oshkosh Polio Project, han tratado de hacer un recuento de los costes para su comunidad

Estudiantes de cinco disciplinas ─Biología, Psicología, Historia, Enfermería y los Departamentos de TV-Film─ rastrearon los datos de los archivos de la audiencia y de los periódicos.

Para crear una historia oral y hacer un documental, preguntaron a los supervivientes y a sus cuidadores, y a los familiares de la gente que murió. El profesor Teri Shors dice que Wisconsin fue un semillero de Polio en mil novecientos cincuenta y cinco, especialmente en el cercano condado de Outagame, donde hubo más casos por cada 100.000 habitantes que en casi ningún otro lugar de los Estados Unidos.

Shors afirma que era más común que la polio afligiera a la gente de las áreas rurales que a la de las grandes ciudades. Hubo un gran terror a que los niños contrajeran la polio y quedaran inhabilitados y de hecho la polio fue la primera causa de incapacidad en aquella época.

Por fortuna, mil novecientos cincuenta y cinco fue el año en el que la vacuna de Salk vio la luz y pronto la polio fue erradicada en los Estados Unidos. Sin embargo el proyecto de Oshkosh demuestra que sus efectos todavía vibran en la memoria de los que estuvieron allí.

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