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].

Los diferentes organismos modelo. Capítulo 1: Introducción

Organismos modelo.
Collage de algunos organismos modelos. Imagen A: virus bacteriófago Fago T4 / Gónzales, C.; Imagen B: Echerichia coli / Geralt. 2013; Imagen C: Observación en fresco (levaduras vivas) por microscopía óptica por contraste Nomarsky de una cepa de Saccharomyces cerevisiae / Dr. A.V. Carrascosa. Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación CIAL (CSIC-UAM). Imagen D: Arabidopsis thaliana / Universidad de Iowa. Departamento de biología. E. Jefferson St.; Imagen E: imagen de microscopía electrónica del nematodo Caenorhabditis elegans /Juergen Berger, Max Planck Institute for Developmental Biology, Tübingen, Alemania Imagen F: Drosophila melanogaster / AlexWild. Stock de laboratorio en la Universidad de California, San Diego.; Imagen G: Danio rerio / ESD. 2002.; Imagen H: Mus musculus / Greenaway, F.; Collage por Gómez, M. 2018.

La Teoría del Ancestro Común está basada en una teoría del naturalista Charles Darwin. Esta teoría explica cómo cambian las especies a partir de un antepasado común, adaptándose a las condiciones del medio ambiente (Alzabe, 2015). Durante la evolución, las propiedades fundamentales que componen a un ser vivo se han mantenido inalteradas. No obstante, la evolución ha dado lugar a una amplia diversidad de seres vivos. Dado que hay una gran diversidad pero que existen similitudes entre las diferentes especies, se han utilizado organismos modelos para estudiar diferentes aspectos de la biología celular y molecular.

Árbol filogenético de la vida
Árbol filogenético de la vida / Roll, R. 2007

La clasificación de los seres vivos se divide en tres reinos: Archea, Bacteria y Eukarya. Los dos primeros son organismos procariotas, mientras que Eukarya corresponde a los organismos eucariotas. El árbol filogenético demuestra que todos los seres vivos tenemos un grupo de ancestros en común. En las etapas más tempranas del desarrollo de la vida en nuestro planeta, tuvo lugar un mayor intercambio de material genético entre los primeros organismos que surgieron, constituyendo las bases de las futuras especies (Neyoy, 2014).

Gracias a los organismos modelo, la comunidad científica ha podido recopilar gran cantidad de información, ya que proporcionan datos valiosos para el análisis del desarrollo humano, regulación génica, enfermedades y procesos evolutivos. Sin embargo, las investigaciones centradas en estos organismos plantean cuestiones científicas y filosóficas. Estos seres vivos seleccionados representan una ínfima fracción de la biodiversidad que encontramos en el planeta. Por tanto, se debe asumir que la información recopilada de estos organismos se puede extrapolar al resto de organismos considerando un origen común (Valls, 2011).

A la hora de seleccionar los organismos modelo con los que se realizaran los diferentes experimentos de un estudio científico, se deben tener en cuenta varias características que aportan ventajas a los investigadores. Las tres principales características que un organismo debe presentar para ser útil en un laboratorio son su abundancia, su facilidad para criar o cultivar y su facilidad de manipulación en el laboratorio; así como otras características distintivas como embriones de gran tamaño, un linaje celular fijo, transparencia, etc (Valls, 2011).

Como ya he dicho, debido a la diversidad de complejidad entre los seres vivos de los diferentes reinos hubo la necesidad de establecer un abanico de organismos modelo para hacer posible el estudio de una amplia gama de características biológicas (Da Silva, 2017). Entre ellos destacan:

  • En los virus se utilizan virus bacteriófagos como el Fago T4.
  • En los procariotas destaca la bacteria Escherichia coli.
  • En los eucariotas encontramos varios organismos modelos como:
  • Levaduras: Saccharomyces cerevisiae.
  • Plantas: Arabidopsis thaliana.
  • Nematodos: Caenorhabditis elegans.
  • Insectos: Drosophila melanogaster.
  • Peces: Danio rerio.
  • Mamíferos:Mus musculus.

En esta serie de artículos os iré hablando concretamente de estos organismos modelo. Si conocéis algún otro que no esté en esta lista, y queréis que os dé información sobre él, escribidlo en los comentarios.

Para leer el siguiente capítulo: capítulo 2.

REFERENCIAS

Alzabe, R. (2015). “La idea de un ancestro común”. BIODIVERSIDAD. Disponible en:http://biodiversidadorigen.blogspot.com.es/2015/08/la-idea-del-ancestro-comun.html [Último acceso: 15 Ene. 2018]

Da Silva, I. (2017). “Organismos Modelo”. Knoow.net. Disponible en: http://knoow.net/ciencterravida/biologia/organismos-modelo/ [Último acceso: 15 Ene. 2018]

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]

Valls, L. (2011). “Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio”. CSIC. Disponible en: http://seresmodelicos.csic.es/ [último acceso: 15 Ene. 2018]