Extractos del grupo Porífera como nueva fuente de sustancias antimicrobianas (II)

En los últimos años, la necesidad de desarrollar fármacos activos contra el aumento de patógenos resistentes ha aumentado debido al exceso de prescripción y el uso indebido de antibióticos. Por otro lado, las bacterias multidrogo-resistentes (MDR) como S. aureus y Enterococcus necesitan nuevos antibióticos activos de amplio espectro, esto ha constituido una gran demanda por desarrollar nuevos antimicrobianos con mayor eficacia, pero con un menor impacto negativo al organismo humano, así como al medio ambiente. (Cárdenas et al., 2011)

Para la obtención de los extractos orgánicos, se realizaron distintas técnicas de laboratorio y con estos extractos, se pudo determinar, la propiedad antibacteriana y la propiedad antifúngica. Los resultados demostraron que, de las 15 esponjas estudiadas, solo Halichondria sp., P.ciocalyptoides y X. proxima inhibieron el crecimiento de algunas bacterias grampositivas y hongos; D. reticulata presentó únicamente actividad antifúngica, mientras que la actividad contra bacterias gramnegativas no fue detectada en los extractos evaluados. (Sánchez Nieves et al., 2008)

La actividad antibacteriana fue contrastada con dos tipos de antibiótico, cefoperazona y nistidina, donde se encontró que los valores de inhibición in vitro del extracto X. próxima son mayores, en algunos casos, a los observados para los antibióticos cefoperazona y nistidina. (León et al., 2011)

Actualmente, existen varios compuestos antibióticos aislados de esponjas marinas, como por ejemplo los agentes antifúngicos, spongistatina 1 (de Hyrtios erecta) y aurantosidos (de Siliquariaspongia japónica y Homophymia confiera).

También podemos encontrar la variabilina (de Iricina felix) activa contra bacterias grampositivas y gramnegativas, y el compuesto curcufenol, activo contra bacterias grampositivas y los hongos C. albicans y Saccharomyces cerevisiae. (Sánchez Nieves et al., 2008)

Como se puede observar, podemos usar extractos de distintas especies de esponjas para elaborar nuevos antibióticos de una manera mucho más ecológica para el medio ambiente, ya que así no usamos productos químicos para su producción. Sin embargo, tenemos que tener en cuenta que, al recolectar estos extractos de una manera masiva, podríamos destruir las poblaciones de poríferas, por lo que se deberían hacer extracciones controladas, por ejemplo, alargar el período entre una recolección y la siguiente para evitar una pérdida masiva de la población de esponjas.

REFERENCIAS

Cárdenas, P., Xavier, J. R., Reveillaud, J., Schander, C., & Rapp, H. T. (2011). Molecular phylogeny of the astrophorida (porifera, demospongiae(p)) reveals an unexpected high level of spicule homoplasy. PloS One, 6(4), e18318.

León, J., Aponte, J. J., Rojas, R., Cuadra, D., Ayala, N., Tomás, G., et al. (2011). Estudio de actinomicetos marinos aislados de la costa central del perú y su actividad antibacteriana frente a staphylococcus aureus meticilina resistentes y enterococcus faecalis vancomicina resistentes study of marine actinomycetes isolated from the central coast of peru and their antibacterial activity against methicillin-resistant staphylococcus aureus and vancomycin-resistant enterococcus faecalis. Revista Peruana De Medicina Experimental y Salud Pública, 28(2), 237-246.

Sánchez Nieves, J., Newmark Umbreit, F., Santos-Acevedo, M., & Mora Cristancho, J.A. (2008). Evaluación de extractos de esponjas marinas como nueva fuente de sustancias antimicrobianas. Revista Española De Quimioterapia, 21(3), 174-179.

Van Soest, R. W. M., Boury-Esnault, N., Vacelet, J., Dohrmann, M., Erpenbeck, D., De Voogd, N. J., et al. (2012). Global diversity of sponges (porifera). PloS One, 7(4), e35105.

Los diferentes organismos modelo. Capítulo 2: Virus Bacteriófagos

bacteriofago T4. Gónzales, C.
Imagen de un virus bacteriófago T4.

En el capítulo 1 de estar serie,  os comenté la importancia de los organismo modelo en la ciencia. Estos organismos permiten a los científicos obtener una gran información y poder extrapolarla al resto de los organismo. En este capítulo, como su mismo nombre indica os voy a hablar de los virus bacteriófagos.

Para los que no sabéis que son los virus, son agentes infecciosos, con un tamaño entre 10-400nm. Son acelulares, se reproducen utilizando la maquinaria reproductora de una célula hospedadora, por lo que son parásitos obligados. No obstante, poseen información genética propia: dirigen su proceso de replicación y su ácido nucleico codifica para proteínas virales, estructurales o de multiplicación. Hay diferentes formas de clasificarlos:

  • En función al hospedador que parasitan se clasifican en 3 grandes grupos: virus bacterianos o bacteriófagos, virus vegetales y virus animales.
  • Por su forma: helicoidales, icosaédricos y complejos.
  • Según el tipo de ácido nucleico: ADN-virus o ARN-virus.
  • Por la presencia o ausencia de envoltura: envueltos o desnudos.

A pesar de su diversidad, suelen tener algunas características comunes como: una cubierta protectora de proteína o cápside, un genoma de ADN o ARN dentro de la cáspside, y una capa de membrana denominada envoltura, solo presente en algunos virus (Kahn, 2016).

Estructura y forma virus
Imagen 1: Estructura y forma de los virus.

Virus Bacteriófagos:

Los virus bacteriófagos o fagos son aquellos que infectan a las bacterias. Son los mas estudiados. Varían mucho en sus formas y en su material genético. Sus genomas pueden ser de ADN o ARN pudiendo tener desde cuatro genes hasta cientos (Kahn, 2016). Suelen ser virus complejos, pero también hay fagos icosaédricos, y helicoidales.

En las infecciones víricas de los bacteriófagos, existen dos ciclos de vida distintos. Un ciclo de vida lítico o un ciclo de vida lisogénico. 

Ciclo lítico:

Existen diferentes etapas: 

  1. Inicialmente se da una fase de adsorción o fijación donde se unen las proteínas o las fibras de la cola del fago a los receptores específicos de la célula bacteriana. Esta unión es reversible.
  2. Después ocurre la penetración o entrada del virus en la bacteria. En los bacteriófagos ocurre por inyección del ácido nucleico, que pasa desde la cabeza hasta la célula huésped a traves de la cola hueca.
  3. Una vez liberado el ácido nucleico, se inicia su replicación en el citoplasma celular y la síntesis de proteínas virales, utilizando la maquinaria biosintética del hospedador, también en el citoplasma.
  4. Tras esto, tiene lugar una etapa de ensamblaje o maduración, donde las copias de ácido nucleico y de proteínas virales se agrupan formando nuevos virus.
  5. Una vez terminada la multiplicación, los virus salen de la célula provocando la lisis de esta. Durante la fase de liberación, los virus envueltos adquieren su membrana a partir de la membrana de la célula hospedadora, tras insertar en ella proteínas específicas codificadas por el genoma viral.
lítico
Imagen 2: Ciclo lítico en virus bacteriófagos.

Ciclo lisogénico:

No todos los fagos presentan este ciclo, solo pueden usar el ciclo lítico. Pero existen fagos atemperados  que pueden alternar entre ciclo lítico y ciclo lisogénico.

Este ciclo permite a un fago reproducirse, pero sin matar las células de su huésped. Las fases de fijación e inyección del ADN son iguales que en el ciclo lítico. Pero se diferencian en que no se va a copiar ni expresar el ADN,  su ADN se va a incorporar al genoma de la bacteria (pasa a denominarse profago) y  se va a replicar junto con el genoma de la bacteria sin que se produzca la síntesis de los componentes virales ni la liberación de la progenie viral (Kahn, 2016).

Lisogénico
Imagen 3: Ciclo lisogénicos en virus bacteriófagos.

El Fago T4

El bacteriófago mas característico es el Fago T4. Infecta a las bacterias Escherichia coli. Mide unos 200nm, siendo de los fagos mas grandes. Pertenece al grupo T, donde también se incluyen los enterobacteriófagos T2 y T6. Tan solo consta de un ciclo vital lítico, y no lisogénico, que dura unos 30 minutos. Unas de sus características es su alta velocidad de copia del ADN con solo un error por cada 300 copias. Este fago se ha utilizado en estudios sobre la regulación génica, estudios sobre el cáncer y el control de la proliferación celular (Neyoy, 2014).

Estructura del fago T4
Imagen 4: Estructura del Fago T4

REFERENCIAS:

Neyoy, C. (2014). “Organismos modelos en biología”. Apuntes de biología molecular. Disponible en: http://apuntesbiologiamol.blogspot.com.es/2014/03/organismos-modelo-en-biologia.html [Último acceso: 15 Ene. 2018]

Khan, K. (2016). “Virus”. Khan Academy. DIsponible en: https://es.khanacademy.org/science/biology/biology-of-viruses [Último acceso: 3 jun. 2018].

El Plástico de los océanos transformado en ladrillos.

ladrillo-plastico-oceanos
Peter Lewis bautizó cómo REPLAST a este ladrillo.

Peter Lewis, fundador y jefe de máquinas de Byfusion, tuvo la idea de un nuevo negocio. Utilizar el plástico de los océanos como materia prima para producir ladrillos resistentes para edificio. De esta forma se consigue reutilizar los residuos, reducir la muerte de animales marinos e incluso transformar los residuos en alternativa de vivienda barata para la gente.

Aquí os dejo el enlace de la noticia: https://ecocosas.com/construccion/empresa-transforma-plastico-los-oceanos-ladrillos/

También os dejo el enlace de un articulo que publiqué a cerca de la contaminación por plásticos en los océanos: https://ecotoxsan.blog/2017/03/03/los-ecosistemas-marinos-son-atacados-por-los-plasticos/

 

Las bacterias tienen memoria que pasa a sus descendientes

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Los investigadores estudiaron Pseudomonas aeruginosa, que forma biofilms en las vías respiratorias de personas con fibrosis quística y puede causar infecciones letales.

Según los científicos de la UCLA (Universidad de California) las bacterias, a pesar de no tener un sistema nervioso central ni neuronas, poseen una “memoria” con la que transmiten conocimiento sensorial de una generación de células a otra.  Han publicado su estudio en la PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Aquí os dejo el enlca de la noticia: http://newsroom.ucla.edu/releases/bacteria-pass-on-memory-to-descendants-ucla?_ga=2.180640751.977971598.1523012985-1891032046.1523012985

 

 

Synthetic species made to shun sex with wild organisms

A team of scientists has used the CRISPR-Cas9 gene-editing tool to alter the expression of the target genes in Saccharomyces cerevisiae. As a result, the levels of a protein called actin raised and made the cells explode.

With a system of poison-antidote, they have created a strain that cannot produce offspring successfully with their wild counterparts.

This technology could be used to avoid genetic exchange between wild plants (crops and weeds) and the modified ones. Moreover, these synthetic species could be used to fight against pests and invasive species.

The authors said that this technology is going to be developed in more organisms like fruit flies, plants, mosquitoes, nematodes and zebrafish.

This article has been published in Nature. Here is the link:  https://www.nature.com/articles/d41586-018-00625-1

La importancia del fuego en los bosques mediterráneos

Encinas
Distribución de la biomasa en un bosque de encinas del Montseny, España (Marañona, 1997).

En este artículo, que forma parte del trabajo “El Bosque Mediterráneo” que estoy realizando con unas compañeras, os voy a hablar de la importancia que tiene el fuego en estos ecosistemas. Sacaré conclusiones a cerca de las consecuencias, positivas o negativas que se producen en estos ecosistemas, además de su efecto en los animales y las plantas que se encuentran estos bosques de la Península Ibérica.

Podemos definir a los bosques Mediterráneos como una formación vegetal con predominio de árboles que se encuentran en una región con clima mediterráneo. El clima mediterráneo se caracteriza por presentar veranos calurosos y secos, donde las tormentas de finales de verano y comienzos de la siguiente estación, suelen provocar fuegos (Marañona, 1997). Es decir, los incendios forestales son naturales en este ecosistema y se llevan dando desde hace milenios. Este hecho ha permitido a gran variedad de especies adquirir adaptaciones para enfrentarse a estas situaciones. Como consecuencia, en el bosque Mediterráneo, el fuego no es considerado un desastre ecológico (Pausas et al, 2008). Como son acontecimientos naturales, los fuegos tienen una gran importancia como factor ecológico. La biodiversidad que se encuentra en estos bosques sigue una estructura en función de los distintos regímenes de fuegos forestales (Pausas et al, 2008). Las especies mejor adaptadas al fuego permanecerán un mayor tiempo que las no adaptadas, por lo tanto, el fuego explica la distribución de los biomas terrestres (Martinez-Murillo et al, 2016).

En estudios más actuales, hemos observado que hablan de un incremento exponencial en el número de incendios desde el siglo pasado. El promedio anual de aumento durante las tres últimas décadas en la Península Ibérica Oriental es de aproximadamente 16 incendios por año, como se observa en la Figura 1. (Pausas, 2004).

Imagen 1
Figura 1: Número anual de incendios en la Península Ibérica Oriental durante las últimas tres décadas (Pausas, 2004).

A escala global, el fuego es considerado el principal agente de eliminación de la cubierta vegetal, de la erosión y de la degradación del suelo (Martinez-Murillo et al, 2016). El aumento de estos en las últimas décadas podría estar causando desastres ecológicos, como induciendo cambios abruptos en la comunidad, o provocando mayores pérdidas del suelo. Pausas (2004) ha estudiado los diferentes factores que determinan la aparición del fuego, incluidos los factores humanos. Su idea general es que la distribución de las zonas quemadas esta mediada por factores climáticos, mientras que el origen de los incendios está más relacionado con factores humanos y los rayos. El aumento del régimen de incendios forestales podría estar causado, según Pausas et al. (2008), por el cambio en el uso de la tierra, y el abandono del campo, pero tampoco niega la influencia de los cambios  climáticos.

La historia del bosque mediterráneo se caracteriza por un uso intensivo y extensivo de la tierra a manos del hombre. Muchas culturas (mesopotámica, egipcia, fenicia, judía, griega, árabe y romana) se han desarrollado en este ecosistema, generando en él numerosos cambios como la quema, el corte o el pastoreo de tierras no cultivables con fines agrícolas y ganaderos. Un acontecimiento a destacar es lo que ha ocurrido en las últimas décadas, es que se ha producido un abandono del campo como consecuencia de la industrialización y del éxodo rural. Este acontecimiento ha favorecido la presencia de especies que tienen un desarrollo temprano (la mayoría muy inflamables) cambiando de esta forma el patrón del paisaje y el régimen de fuegos (Pausas et al, 2008).

En el estudio de Martinez-Murillo, él y su equipo realizan una comparación del tipo de cubierta vegetal antes y después de un incendio en la provincia de Málaga. Según sus resultados durante los cinco años siguientes al fuego, hay una gran actividad del proceso de recuperación vegetal, no obstante, la actividad va decayendo con el paso del tiempo hasta ser casi nula a los 25 o 30 años tras el fuego. La recuperación de la cubierta vegetal postincendio puede ser muy heterogénea, además de la alta variabilidad espacial y temporal. Esta recuperación tan heterogénea está causada por tres factores locales: los factores abióticos (topografía, geología, clima, uso previo del suelo, etc.), los factores bióticos (tipo de especie vegetal, estructuras de las plantas, y sus estrategias postincendio) y la severidad del fuego (Martinez-Murillo et al, 2016).

No obstante, en los estudios y experimentos, antes de juzgar los efectos del fuego como positivos o negativos, se deben tener en cuenta varios aspectos tales como la comunidad animal o vegetal seleccionada como objeto de estudio, la escala temporal, el diseño del muestreo y las características del fuego. A menudo efectos negativos, a corto plazo se convierten en efectos positivos sobre el número de especies. O bien, una disminución de la diversidad más abundante o característica, puede permitir el aumento de especies más amenazadas (Pons, 2007).

En cuanto a los efectos y adaptaciones de los incendios en las especies vegetales, nuestra revisión bibliográfica nos ha permitido afirmar que la mayoría de las plantas leñosas tienen formas de sobrevivir al fuego. Estas especies presentan adaptaciones como proteger sus yemas tal como hace el alcornoque (Quercus suber) gracias a su corteza suberificada, o bien, pueden proteger sus semillas y dispersándolas tras el fuego como hace el pino piñonero (Pinus pinea) (Marañona, 1997). A pesar de esta adaptación, hemos visto que los pinos se están viendo afectados por los nuevos regímenes de fuegos que acontecen en las últimas décadas, dado que actualmente se dan incendios de corona, que antiguamente no se daban. Estos incendios se caracterizan por ser fuegos con intervalos de tiempo reducidos y por afectar a las copas de los árboles. Los incendios de corona se dan en las zonas montañosas, que se caracterizan por la presencia de especies de pinos (como Pinus nigra, Pinus sylvestris, Figura 2). Algunos pinos, como los serotinosos, presentan una reproducción temprana (tiempo menor a de 10 años). No obstante, se están dando incendios con intervalos de tiempos no lo suficientemente largos (entre 15 y 20 años) como para que los pinos generen un banco de semillas grande que permita remplazar toda su población, y como consecuencia, los pinares iniciales están siendo ocupados por los matorrales (Pausas et al, 2008). Los robles costeros y la mayoría de los bosques de robles, parecen ser, también, las especies mejor adaptadas (Pausas et al, 2008). Otras especies vegetales como Cistus sp., Ulex parviflorus sp. y Rosmarinus officinales sp. suelen aparecen pronto después del incendio (Martinez-Murillo et al, 2016).

Imagen 2
Figura 2: Proporción de la superficie quemada en Cataluña (NE de España) durante el período 1975-1987 (barras oscuras) y durante el período 1988-2002 (barras claras) en los diferentes tipos de vegetación (Sh: shublands; Ph: bosques de Pinus halepensis; Pn: Bosques de Pinus nigra; Ps: bosques de Pinus sylvestris; EQ: bosques de Quercus siempre verdes; DF: bosques de hoja caduca). Datos obtenidos al cruzar el mapa de historia de incendios de Cataluña (1975-2002, actualizado de Salvador et al., 2000) con dos mapas forestales (uno elaborado durante los años 70 y el otro a finales de los 80 y principios de los 90 (DMAH, 2006).

En cuanto a los efectos y adaptaciones de los incendios en los animales, se conocen varios aspectos de la ecología de las aves, menos de mamíferos y solo algunos ejemplos puntuales de peces, anfibios y reptiles. Según el estudio de Pons (2007) realizado en una maquia mediterránea, afirma que las aves nunca abandonan por completo la zona afectada tras un incendio. Han comprobado que se trata de individuos ya presentes antes de que ocurriese el incendio.  Algunos ejemplos de especies de aves que se encontraron tras el fuego son: el pico picapinos (Dendrocopos major), el ruiseñor común (Luscinia megarhynchos), el mirlo (Turdus merula), o el pinzón vulgar (Fringilla coelebs), entre otros. Estos nidifican en encinares, alcornocales o pinares ya en la primera primavera que sigue al incendio.  Además, Pons (2007) divide en las siguientes categorías las respuestas de las aves y de los vertebrados en general:

  1. Especies que resisten. Especies que van a mantener o disminuir su presencia en la zona afectada. Especies capaces de nidificar en el suelo, en oquedades o bien, sobre rebrotes de la vegetación o árboles muertos.
  2. Especies que desaparecen, pero que al cabo del tiempo reaparecen. Especies especializadas en los estratos arbustivos o arbóreos.
  3. Especies capaces de colonizar el área quemada desde hábitats abiertos cercanos.
  4. Especies sin una tendencia clara o cuya tendencia se confunde.

En general, tanto para las aves como para los vertebrados, los fuegos no significan una gran amenaza. No obstante, el aumento significativo en el número de fuego si podría significar un riesgo para este ecosistema. También hemos observado que los científicos coinciden en que se tiene poca información acerca de varias zonas de la península, siendo la más estudiada la zona de valencia.

 REFERENCIAS

DMAH (2006) Departament de medi ambient i habitatge. Generalitat de Catlaunya. http://mediambient.gencat.net/cat/el_medi/natura/sistema_informacio/inici.jsp

Marañona, T. (1997). El bosque mediterráneo. Digital CSIC. Disponible en: http://hdl.handle.net/10261/57861 [Último acceso: 17 Feb. 2018]

Martinez-Murillo J., Remond R., Hueso-González P., Ruiz-Sinoga J. (2016). Resilencia de la cubierta vegetal en un área de montaña mediterránea afectada por el fuego: el caso del incendio de Río Verde (provincia de Málaga, sur de España). Pirineos: 171.

Pausas, J.G., 2004. Changes in fire and climate in the eastern Iberian Peninsula (Mediterranean Basin). Climate Change, 63: 337-350.

Pausas, J. G., Llovet, J., Rodrigo, A. (2008). Are wildfires a disaster in the Mediterranean basin? A review. International Journal Of Wildland Fire, 17 (6): 713-723.

Pons, P (2007). Consecuencias de los incendios forestales sobre los vertebrados y aspectos de su gestión en regiones mediterráneas. En: Camprodon, J. y Plana, E. (Eds.). Conservación de la biodiversidad, fauna vertebrada y gestión forestal. Edicions Universitat de Barcelona. Barcelona: 229-245.