La inhibición de las actividades biosintéticas de NO durante la rehidratación del liquen Ramalina farinacea provoca incrementos en la peroxidación lipídica

El equipo de investigación Lichen Symbiogenesis Team, coordinado por la prestigiosa catedrática de botánica de la Universidad de Valencia Eva Barreno, acaba de publicar el primer trabajo que aborda las posibles rutas de síntesis de NO endógeno en líquenes. El trabajo ha sido liderado por la profesora Myriam Catalá de la Universidad Rey Juan Carlos y la doctoranda Joana R. Expósito de la misma institución, y en él han participado diversos investigadores de ambas universidades.

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Peroxidación lipídica en un corte de talo de liquen

Los líquenes son asociaciones simbióticas entre un hongo, organismos fotosintéticos y bacterias. Toleran repetidos ciclos deshidratación / rehidratación y, asombrosamente, están adaptados a la anhidrobiosis, es decir, la deshidratación total. El monóxido de nitrógeno endógeno (NO) es clave para la tolerancia al estrés de los líquenes; durante la rehidratación, el NO limita los radicales libres y los daños por la peroxidación lipídica, pero no existen datos sobre los mecanismos de su síntesis. El objetivo de este trabajo que acaba de publicarse es caracterizar la síntesis de NO en el liquen Ramalina farinacea utilizando inhibidores de la enzima nitrato reductasa (NR) y la NO sintasa (NOS), tungstato y NG-nitro-L-arginina metil éster (L-NAME), respectivamente. El tungstato redujo los niveles de NO en los talos y causó un aumento de malondialdehído, producto secundario de la peroxidación de las membranas celulares, durante la rehidratación en las hifas del cortex y en los ficobiontes. Esto sugiere que en la producción de NO interviene una actividad enzimática NR similar a la de plantas. La actividad específica medida para la NR en R. farinacea fue de 91 µU / mg de proteína, un nivel comparable al del musgo Physcomitrella patens y la planta vascular modelo Arabidopsis thaliana. El tratamiento con L-NAME no redujo el nivel de NO producido durante la rehidratación. Por otro lado, la actividad citoquímica de la NADPH-diaforasa mostró la presencia de una actividad similar a la NOS en las microalgas asociada a vesículas citoplasmáticas. Estos datos proporcionan evidencia inicial de que la actividad NR está implicada en la síntesis de NO en el liquen modelo R. farinacea.

La referencia completa al artículo es:

Expósito, J.R.; Martín San Román, S.; Barreno, E.; Reig-Armiñana, J.; García-Breijo, F.J.; Catalá, M. Inhibition of NO Biosynthetic Activities during Rehydration of Ramalina farinacea Lichen Thalli Provokes Increases in Lipid Peroxidation. Plants 20198, 189. https://doi.org/10.3390/plants8070189

Los diferentes organismos modelo. Capítulo 3: Bacterias

Escherichia coli. geralt. 2013
Escherichia coli/ Geralt. 2013

Este capitulo se va a centrar en las bacterias. Normalmente pensamos en las bacterias como organismos microscópicos perjudiciales para nuestra salud. Sin embargo, gran parte de la vida seria imposible sin ellas. Son pocas las especies de bacterias que causan daños a los animales, plantas o cualquier otro tipo de organismo (Totora, 2007).

Las bacterias son organismos procariotas. Tradicionalmente se las ha clasificado en dos reinos Arqueobacterias o Eubacterias, no obstante estos términos ya no se usan porque han evolucionado paralelamente.

Las Arqueobacterias, actualmente se clasifican en tres superfilos:

  • Superfilo TACK
  • Superfilo Euryarchaeota
  • Superfilo DPANN

Las Eubacterias pueden dividirse en:

  • Proteobacterias
  • Bacterias Gram positivas
  • Bacterias fotosintéticas
Célula procariota
Partes de la célula procariota.

La célula procariota, tiene un tamaño de unos 3-10 μm. Estas células no tienen núcleo, presentan una pared formada por dos membranas y entre ellas, una capa de peptidoglicano (Valls, 2011). Además presentan una serie de elementos particulares:

  • Los mesosomas, invaginaciones de la membrana plasmática para aumentar la superficie de la misma.
  • Los plásmidos, material genético extracromosómico que aporta a las procariotas ventajas en el funcionamiento, aunque no es vital.
  • Los cuerpos de inclusión que tienen una función de reserva.

Escherichia coli

 La bacteria Escherichia coli, conocida como E. coli, es el organismo mejor conocido en la comunidad científica. E. coli es una Proteobacterias, pertenece a la familia enterobacteriaceae.

Esta bacteria es común de aves y mamíferos, esta presente en el intestino humano. Muchos conocimientos fundamentales de la biología moderna (procesos de recombinación genética en bacterias, la transcripción del ARN, la replicación del ADN y regulación genética) son gracias a estudios realizados con esta bacteria (Valls, 2011).

E.coli tiene mala fama por algunos miembros de su familia que son perjudiciales para el ser humano, no obstante hay cientos de tipos que son inofensivas. Las cepas de E. coli que se encuentran en zonas poco habituales del intestino o fuera de él, suelen ser infecciosas. Causan infecciones como la diarrea severa, la cistitis aguda y la infección enterohemorrágica (Valls, 2011). Muchas formas de esta bacteria son modificadas para nuestro propio beneficio, para obtener rápidamente genes y proteínas especificas, es decir, son usadas como microfábricas. Esto es posible gracias a sus características, dado que es fácil de cultivar, no requiere demasiada energía y no necesita sofisticas condiciones para vivir, y sobretodo, es fácilmente modificable y su replicación es bastante rápida. Con E. coli se han producido antibióticos, vacunas y muchas otras terapias (Mundasad, 2011).

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REFERENCIAS

Mundasad, S. (2011). “E. coli: ¿bacteria amiga o enemiga?”. BBC. Disponible en: https://www.bbc.com/mundo/noticias/2011/06/110604_ecoli_buena_o_mala_sao [último acceso: 16 Mar. 2019]

Tortora, G.; Funke, B. y Case, C. (2007). Introducción a la microbiología. Panamericana, Madrid.

Valls, L. (2011). “Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio”. CSIC. Disponible en: http://seresmodelicos.csic.es/ [último acceso: 16 Mar. 2019]

 

 

Cangrejos herradura, ¿arácnidos, xifosuros o crustáceos?

Hace unos días se ha publicado un artículo en Systematic Biology que cambia de posición filogenética a los cangrejos herradura (género Limulus): estos organismos se clasificaban como xifosuros pero estos autores proponen su inclusión en el grupo de los arácnidos. Estos peculiares organismos estarían muy emparentados con los ricinúlidos. 

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Fotografía de un ricinúlido de la especie Cryptocellus goodnighti.

A pesar de ser conocidos como cangrejos herradura o cangrejos cacerola, no son crustáceos, están emparentados con las arañas. Los cangrejos herradura están catalogados como “vulnerables” en la Lista Roja de Especies Amenazadas de la IUCN y sus poblaciones están decreciendo.

Su sangre posee unas células llamadas amebocitos de Limulus que provocan la coagulación sobre cualquier bacteria con endotoxinas por lo que es usado en medicina para detectar contaminación bacteriana incluso a concentraciones extremadamente bajas. Su sangre se vuelve azul en contacto con el oxígeno, como podemos ver en la imagen:

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Fuente: Andrew Tingle

En este enlace hay un vídeo en inglés sobre el uso de la sangre de estos animales en ciencia https://youtu.be/VgEbcQxFUu8. Actualmente, se están buscando alternativas sintéticas para evitar dañar a estos animales.

En este artículo en inglés hay más información sobre estos animales (dieta, distribución, depredadores…) y su importancia socioeconómica: https://bit.ly/2tueBXp

Por último, podéis leer el artículo científico original que reestructura la filogenia aquí: https://bit.ly/2SWaYKD

Murciélagos y su sensibilidad al cambio global

El orden Chiroptera, comúnmente conocido como murciélagos, acoge a todos los mamíferos voladores que se conocen hoy en día. Es un orden que acoge a más de 1000 especies, afectado por múltiples agentes contaminantes de diferentes naturalezas y que causan un grave impacto negativo en la supervivencia de este grupo. Se trata de un grupo muy sensible ya que se ve afectado por la amplia mayoría de tipos de contaminación conocidos hoy en día.

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Ejemplar de murciélago de pies grandes (Myotis macropus), en Melbourne, Australia (fotografía de L. Lumsdem; Straka et al., 2016).

Posiblemente la contaminación más conocida sea la de carácter químico: los metales pesados son más que conocidos por disminuir la riqueza de especies en el entorno natural debido a su alta toxicidad (Straka et al., 2016). De hecho, un biomarcador utilizado y que es interesante por su carácter no invasivo es la propia piel y pelaje de los murciélagos, al reflejar la acumulación de metales pesados (como el cadmio, el cobre, el plomo y el zinc) en riñones, huesos o estómago (Hernout et al., 2016). Además, el mercurio es relativamente peligroso en este grupo, debido a la biomagnificación que se ha visto que pueden presentar en zonas contaminadas (Kumar et al., 2018).

No solo los metales pesados tienen un grave efecto tóxico en los murciélagos; se ha observado que productos de la industria agraria repercuten en ellos de manera muy grave. Por ejemplo, podemos destacar organoclorados como el DDT (diclorodifenilcloroetano), un insecticida que produce mortalidad en muchos quirópteros (Buchweitz et al., 2018) y el endosulfán (EDS), otro insecticida que induce alteraciones morfológicas en órganos vitales y estrés oxidativo (Oliveira et al., 2017) afectando a los procesos fisiológicos de estos organismos. Debemos destacar también los compuestos organofosforados como el clorpirifós, que afectan muchas veces en comportamientos de vuelo y movimientos de trepa de los murciélagos y pueden potencialmente causar daños en sus organismos (Eidels et al., 2016).

Posiblemente la mayoría de las personas podrán imaginarse también que la contaminación lumínica es muy grave para los quirópteros: es bien sabido que la luz artificial durante periodos nocturnos supone un estresor de origen humano muy importante, ya que afecta a actividades de los organismos de la noche de formas muy variadas, como la reproducción o la comunicación (Stone et al., 2015). Por ejemplo, la presencia de luces aumenta en gran medida la cantidad de zumbidos producidos por los murciélagos. Además, hay autores que han demostrado que las luces nocturnas pueden distraer a los quirópteros de sus rutas de migración por fototaxia positiva (Voigt et al., 2017), es decir, se sienten atraídos hacia la luz. Así, acabamos observando zonas donde al final, la riqueza de especies de quirópteros se reduce drásticamente por culpa de esta contaminación lumínica (con excepción de aquellas especies adaptadas a entornos urbanos, que son una minoría) (Straka et al., 2016).

También podemos destacar la contaminación sonora. Hay diferentes experimentos que relacionan este tipo de contaminación con el bienestar de los quirópteros, pero muy pocas veces se han llevado más allá del laboratorio. Algunos autores han demostrado que la actividad de determinadas especies de murciélago puede disminuir en gran manera cuando se encuentran en zonas con maquinaria humana muy ruidosa. De hecho, la propia ecolocalización se ve alterada y, por ende, su capacidad de caza (Bunkley et al., 2014).

Podríamos determinar por otro lado un tipo especial de contaminación sonora cuyo origen tiene lugar por culpa de la arquitectura humana: los murciélagos, al orientarse y moverse en el espacio por ecolocalización, necesitan superficies que reflejen bien los ultrasonidos. Es por ello por lo que pueden confundir superficies verticales y pulidas con caminos abiertos sin obstáculos, chocándose contra ellos y produciéndose graves contusiones (Greif et al., 2017).

Pero, existen tipos de contaminación menos obvias, como puede ser la de carácter electromagnético y que tienen la misma importancia que las anteriores. Estudios han demostrado que los murciélagos presentan magnetita (Fe3O4) en su organismo, un mineral que les permite sensar el campo magnético terrestre, así como orientarse en función de él (capacidad magnetorreceptiva) (Tian et al., 2010). De hecho, autores como Wang et al. (2007) han demostrado en laboratorio que se puede modificar la orientación de estos organismos artificialmente: bajo influencia de un campo magnético normal, los murciélagos tienen preferencia a mirar al norte cuando cuelgan en reposo, pero si se somete el campo a determinadas alteraciones, puede cambiar de posición, mirando al sur.

Esto podría llegar a extrapolarse: si por efecto de las tecnologías humanas se alterara el campo magnético, aunque fuera de manera muy localizada, los quirópteros podrían sufrir desorientaciones muy graves. Esto ocurre con sistemas radar de incluso muy pequeño tamaño, como investigaron Nicholls y Racey (2009), que emitían pulsos electromagnéticos que ahuyentaban a los quirópteros de la zona.

Como se puede ver, los murciélagos están expuestos a innumerables fuentes contaminantes, ya que tanto la luz y el ruido, como la contaminación electromagnética y la química pueden causar estragos en los quirópteros, no solo en comportamiento y hábitos, sino también en su propia vida, pudiendo matarlos.

Referencias utilizadas:

  1. Buchweitz, J. P., Carrson, K., Rebolloso, S., Lehner, A. 2018. DDT poisoning of big brown bats, Eptesicus fuscus, in Hamilton, Montana. Chemosphere 201: 1-5.
  2. Bunkley, J. P., McClure, C. J. W., Kleist, N. J., Francis, C. D., Barber, J. R. 2014. Anthropogenic noise alters bat activity levels and echolocation calls. Global Ecology and Conservation 3: 62-71.
  3. Eidels, R. R., Sparks, D. W., Whitaker, J. O. Jr., Sprague, C. A. 2016. Sub-lethal effects of chlorpyrifos on big brown bats (Eptesicus fuscus). Archives of Environmental Contamination of Toxicology 71 (3): 322-335.
  4. Greif, S., Zsebok, S., Schmieder, D., Siemers, B. M. 2017. Acoustic mirrors as sensory traps for bats. Science 357: 1045-1047.
  5. Hernout, B. V., McClean, C. J., Arnold, K. E., Walls., M., Baxter, M., Boxall, A. B. A. 2016. Fur: a non-invasive approach to monitor metal exposure in bats. Chemosphere 147: 376-381.
  6. Kumar, A., Divoll, T. J., Ganguli, P. M., Trama, F. A., Lamborg, C. H. 2018. Presence of artisanal gold mining predicts mercury bioaccumulation in five genera of bats (Chiroptera). Environmental Pollution 236: 862-870.
  7. Nicholls, B., Racey, P. A. 2009. The aversive effect of electromagnetic radiation on foraging bats – a possible means of discouraging bats from approachin wind turbines. PLoS ONE 4(7): e6246.
  8. Oliveira, J. M., Brinati, A., Miranda, L. D. L., Morais, D. B., Zanuncio, J. C., Gonçalves, R. V., Peluzio, M. D. C. G., Freitas, M. B. 2017. Exposure to the insecticide endosulfan induces liver morphology alterations and oxidative stress in fruit-eating bats (Artibeus lituratus). International Journal of Experimental Pathology 98: 17-25.
  9. Stone, E. L., Harris, S., Jones, G. 2015. Impacts of artificial lightning on bats: a review of challenges and solutions. Mammalian Biology.
  10. Straka, T. M., Lentini, P. E., Lumsden, L. F., Wintle, B. A., Van der Ree, R. 2016. Urban bat communities are affected by wetland size, quality and pollution levels. Ecology and Evolution 6(14): 4761-4774.
  11. Tian, L., Lin, W., Zhang, S., Pan, Y. 2010. Bat head contains soft magnetic particles: evidence from magnetism. Bioelectromagnetics 31: 499-503.
  12. Voigt, C. C., Roeleke, M., Marggraf, Petersons, G., Voigt-Heucke, S. L. 2017. Migratory bats respond to artificial green light with positive phototaxis. PLoS ONE 12(5): e0177748.
  13. Wang, Y., Pan, Y., Parsons, S., Walker, M., Zhang, S. 2007. Bats respond to polarity of a magnetic field. Proceedings of the Royal Society 274: 2901-2905.