Los diferentes organismos modelo. Capítulo 4: levaduras

¿A quién no le gusta irse un domingo de cañas con los amigos o la familia, verdad? Aunque no a todos nos guste la cerveza, y me incluyo, también podemos disfrutar de la tradición “irse de cañas” pidiendo un buen vino o disfrutando de las tapas acompañadas con un buen trozo de pan, ¿verdad? Por si no los sabíais, tanto la cerveza como el pan y el vino proceden de las levaduras. “¿Pero, y eso qué es?” os estaréis preguntando. Bien, si seguís leyendo, este breve capítulo os ayudará a resolver esta duda.

Las levaduras son hongos unicelulares de muy pequeño tamaño (3-40 micrómetros), tan diminutas que no podemos verlas sin la ayuda de un microscopio. No obstante, si podemos ver agregados de levaduras. Aunque parezca mentira, estos pequeños microorganismos están en contacto con nosotros continuamente. Encontramos levaduras en plantas, animales e insectos, también en superficies como las cascaras de frutas e incluso en nuestra piel (Mejía & Saavedra). Se encuentran tanto en sistemas acuáticos como terrestres (Ainia, 2011). La palabra levadura procede del termino en latín “levare” (significa subir o levantar) ya que al añadir levadura a la harina se puede visualizar como la masa del pan se “levanta”. Otro nombre alternativo es “fermento” procedente del latín “fervere” (cuyo significado es hervir) proveniente del movimiento del mosto durante la producción de vino o cerveza (Valls, 2011).

La importancia de las levaduras radica en su larga relación con la sociedad humana, ya que estas han sido utilizadas en la industria, para producir alimentos, bebidas, fármacos y enzimas industriales. A pesar de su utilidad para la industria, también son un modelo de estudio para enfermedades como Alzheimer, Parkinson y cáncer (Mejía & Saavedra). Además gracias a su rápido crecimiento, las levaduras presentan ventajas en la producción de proteínas, ventaja que ha sido utilizada y estudiada con fines terapéuticos desde 1980, con la producción de proinsulina. Otras de las proteínas producidas mediante levaduras son la insulina y el factor de crecimiento epidérmico. (Mejía & Saavedra).

Sin embargo, las levaduras son mas conocidas por la producción de cerveza, pan y vino mediante técnicas de fermentación. Para quienes no lo sepáis, la fermentación es un proceso metabólico anaeróbico (en ausencia de oxigeno) realizado por bacterias y hongos. Estas técnicas son tan antiguas como la agricultura y la ganadería; ya se llevaban acabo bebidas fermentadas antes de Cristo en países como China, Irán y Egipto. Hasta el siglo XX, cuando la levadura fue observada como ser vivo, no se supo la razón científica de estas técnicas de fermentación. A partir de este siglo cobran gran importancia en el laboratorio convirtiéndose en organismo modelo y herramienta de laboratorio para estudiar la célula eucariota (Valls, 2011).

Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae. Foto de. Dr. A.V Carrascosa.
Imagen de Saccharomyces cerevisiae mediante microscopía óptica por contraste. Levadura utilizada para hacer vino Albariño / Dr. A.V. Carrascosa. CIAL (CSIC-UAM)

La especie más conocida y utilizada en los procesos industriales es Saccharomyces cerevisiae, cuyo nombre significa levadura comedora de azúcar, entre otros. Esta levadura fue seleccionada como organismo modelo a partir de 1930 (Mejía & Saavedra). Otras especies de importancias son S. bayanus y S. pastorianus (Ainia, 2011).

Hay cinco filos de hongos y los más abundante son los Ascomycota y Basidiomycota, conocidos como los “hongos verdaderos” (Grisales, 2017). El hongo S. cerevisiae pertenece al filo Ascomycota que incluye a más de 60000 especies, como las trufas, las colmenillas o el Penicillium, el hongo que produce la penicilina.

En 1996 se terminó la secuenciación completa del genoma de S. cerevisiae, siendo el primer organismo eucariota en ser secuenciado y actualmente es el genoma eucariota mejor conocido. Su genoma contiene unos 6000 genes y se conoce la función de casi todos ellos. Este genoma es unas cuatro veces mayor que el de E. coli, la bacteria del capitulo 3 de esta serie. (Valls, 2011).

Para leer el capítulo anterior: capítulo 3.

Para leer el capítulo siguientr: capítulo 5.

REFERENCIAS

Aina. (2011). “¿Por qué las levaduras son compuestos importantes para la industria?” Ainia insights. [online]. Disponible en: https://www.ainia.es/insights/por-que-las-levaduras-son-compuestos-importantes-para-la-industria/ [Último acceso: 13 Feb. 2020].

De Martin Barry, A. (2015). Capitulo 1, Aspectos generales del metabolismo de Saccharomyces cerevisiae. Control del metabolismo de en la síntesis de glutatión. Tesis doctoral inédita. Universidad de Granada. Disponible en: https://hera.ugr.es/tesisugr/15792390.pdf [Último acceso: 13 Feb. 2020].

Grisales, L. (2017). Hongos (reino Fungi): características y clasificación o tipos. Revista digital sobre animales y mascotas. naturaleza y Turismo. [online]. Disponible en: https://naturaleza.paradais-sphynx.com/fungi/hongos.htm [Último acceso 13 Feb. 2020].

Mejía, J. & Saavedra, A. Conociendo las Levaduras. Revista de divulgación Saber más UMSNH. [online]. Disponible en: https://www.sabermas.umich.mx/archivo/articulos/97-numero-131/193-conociendo-las-levaduras.html [Último acceso 12 Feb. 2020].

Valls, L. (2011). “Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio”. CSIC. [online] Disponible en: http://seresmodelicos.csic.es/ [Último acceso 13 Feb. 2020].

Charla “¿Son las bacterias que habitan en el cuerpo humano nuestras aliadas en la lucha contra el cáncer?”

Esta interesante charla será impartida por Esther Molina, doctora en Farmacia/Química por la Universidad de Granada que actualmente trabaja en el CNIO (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas). Tendrá lugar el miércoles 18 de septiembre a las 19:00 en Pangea, C/ Príncipe de Vergara 26, Madrid.

¡No te lo pierdas!

¿Conservar sapos para crear fármacos?

Seguro que alguna vez te han dicho que la piel de los sapos es venenosa, pero, ¿a que no sabías que se cree que esas toxinas pueden ser compuestos útiles para luchar contra la gripe, el cáncer o el VIH?. Una vez más los anfibios nos demuestran que son un grupo de animales fascinantes y que la solución de muchos problemas en la vida reside en la propia naturaleza.

Es sabido que varias especies de anuros pertenecientes a la familia Bufonidaetienen la capacidad de sintetizar compuestos con alto valor farmacológico. Antiguamente se empleaban las secreciones de su piel, sus huesos y tejidos para tratar infecciones, mordeduras, inflamación o dolor. Hoy en día, donde cada vez más microorganismos desarrollan resistencia a algún antibiótico, resulta imprescindible profundizar en este campo.

Investigadores del Smithsonian y colaboradores de la Universidad de Panamá, la Universidad de Vanderbilt en Tennessee y la Universidad de Acharya Nagarjuna en Guntur, han creado de manera conjunta una recopilación en la revista médica “Journal of Ethnopharmacology” sobre las sustancias químicas que producen los anfibios de la familia Bufonidaey hacen énfasis en su potencial farmacológico, aún no explorado.

Incluida en dicha familia de anuros, encontramos a la elegante rana dorada (Atelopus zeteki), símbolo nacional de Panamá y conocida por producir toxinas con altas propiedades terapeúticas. Su situación actual, según la UICN, es “en estado crítico” y se piensa que pueden no existir ejemplares vivos en libertad. Las principales causas que la amenazan son la destrucción de su hábitat, su captura del medio natural para comerciar con ella como mascota exótica y su vulnerabilidad al hongo quitridio (Batrachochytrium dendrobatidis).

Ante la alarmante condición de la especie, científicos panameños invierten su tiempo y esfuerzo a criarla en cautividad para poder prolongar sus estudios acerca de dichas toxinas, prevenir su extinción y fomentar su recuperación.

Se piensa que la función de la mayoría de los compuestos que sintetizan los anfibios reside en protegerse contra los depredadores y que dependen de la dieta o incluso de los microorganismos simbióticos que posean. Resulta interesante que los científicos implicados en el estudio descubrieran que algunas de las toxinas presentes en alguna especie de anfibio no eran posibles de aislar en ejemplares criados en cautividad. Indican que, con probabilidad, los animales serán capaces de sintetizar una gama más amplia de compuestos en su hábitat natural.

Como consecuencia, encontramos una vez más razones de peso para fomentar y favorecer la conservación in-situ de especies amenazas. De esta manera también pueden beneficiarse otras especies que habiten la misma distribución geográfica y se alterará en menor medida la fisiología y el comportamiento de la especie de interés.

Los anfibios han demostrado ser unos indicadores excelentes de la salud de los ecosistemas, sus interacciones con otras especies son clave (predador-presa entre otras), nos echan una mano controlando plagas tanto en su fase larvaria como adulta y, por si fuera poco, pueden ser decisivos para encontrar la cura de enfermedades que hoy en día nos suponen un quebradero de cabeza. Siendo su declive global causado en gran parte a la actividad humana, debería ser nuestro deber moral y ético fomentar su conservación. No obstante, no deberíamos olvidar que el mayor valor de cada especie reside en su valor intrínseco, tienen valor por sí mismas. Recuperemos la admiración y el respeto por su existencia.

Más información en: http://noticiasdelaciencia.com/not/23540/el-potencial-farmacologico-de-las-secreciones-de-la-familia-de-sapos-bufonidae/

Charla “El sol, la piel y el cáncer”

Ahora que el sol vuelve a ser el protagonista de nuestros cielos debemos conocer los riesgos que entraña la exposición a él y cómo prevenir el daño. No te pierdas esta interesantísima charla divulgativa hoy 19 de marzo a las 19:30 en el Moe Club de Madrid impartida por la Dra. Marisol Soengas, Jefa del Grupo de Melanoma y Decana para Asuntos Científicos en el CNIO.

Más información en: https://www.facebook.com/JamScienceDivulgacionCientifica/

¡Para que este verano puedas disfrutar del sol con conocimiento!

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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).

Para leer el capítulo anterior: capítulo 2

Para leer el siguiente capítulo:capítulo 4

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

Curso “Autophagy: Research Behind the 2016 Nobel Prize in Physiology or Medicine”

Este curso ofrecido en la plataforma edX por el Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) nos ayudará a ampliar nuestros conocimientos sobre la autofagia. Está impartido por Yoshinori Ohsumi, premio Nobel en 2016 por sus investigaciones sobre la autofagia.

Es de acceso gratuito y está en inglés. ¡No te lo pierdas!

Enlace al curso: https://bit.ly/2xUfwVV