Con un mundo dependiente de innovaciones medicas, el auge del uso de prebióticos ha sido debatible para usar como una alternativa real en prevención de enfermedades y promoción a salud. Esto involucra el uso de cepas beneficiosas para el tracto digestivo y sistema inmunológico. Esta rama de medicina alterna todavía está en etapas temprana de desarrollo y es importante conocer la interacción microbiana con la cepa y la flora normal del cuerpo, junto con interacciones bioquímicas. Otro aspecto importante es ver como evolucionarían las cepas prebióticas después de un uso terapéutico y si eso puede cambiar niveles de patogenicidad.
La metagenómica y avances en bioinformática han brindado técnicas para analizar cambios en metabolismo de comunidades microbianas. Esto es útil para saber las adaptaciones que estas comunidades están haciendo, enfrentando cambios de ambiente, como los efectos del calentamiento global. Hasta el momento, investigadores han podido analizar la frecuencia y distribución de millones de secuencias microbianas, incluyendo secuencias virales, junto con 90 comunidades ecológicas diferentes. Este logro se ha realizado gracias a tecnologías metagenómica avanzas, en específico con un programa/server llamado RAST que compara las secuencias en un directorio de bases de datos de secuencias ya conocidas. Esto además de identificar organismos presentes también ayuda encontrar genes responsables por enzimas metabólicas. Análisis en el campo puede determinar cambios de factores extrínsecos e intrínsecos que afecta crecimiento microbiano natural y el nivel de competencia que existe en el ambiente.
Esto afecta la población de seres vivos a nivel internacional, ya que es necesario depender de las comunidades microbianas para varias funciones de existencia y mejoramiento de vida en infinitos ejemplos. Un cambio en clima que causa cambio de crecimiento microbiano puede tener consecuencias en: el grado de fertilidad de suelos, habilidad de crecimiento agrícola, funciones de respiración a nivel celular, parámetros de patogenicidad, mecanismos en relaciones simbióticas, entre otros.
http://www.labtechnologist.com/Applications/Metagenomics-indicates-changes-in-microbial-communities
Un ejemplo hecho en el Antártico http://www.nioo.knaw.nl/node/330
Un ejemplo en comunidades corales http://coastal.er.usgs.gov/coral-microbes/climate-change.html
Resumen
Este artículo científico explica la manera en la que se logró que una cepa de E. coli fuera capaz de producir 3-metil-1-butanol. Este compuesto es importante en la industria ya que es un potencial sustituyente de la gasolina. Posee propiedades que le dan ventaja por encima de ésta y también del etanol. Aquí se utiliza la ruta de biosíntesis de Leucina y Valina la que produce 2-cetoisocaproato (KIC), a partir del cual podemos obtener el hidrocarburo de interés.
Para lograr esto básicamente lo que se hizo fue transforma una cepa de E. coli, insertando varios plásmidos que codifican para las enzimas necesarias para metabolizar la reacción que generara el 3-metil-1-butanol. Los organismos de los cuales obtuvieron los genes fueron la misma E.coli, L. lactis y S. cereviseae. Más adelante también utilizaron B. subtilis, con el propósito de aumentar la producción de 3-metil-1-butanol. Se utilizaron varias técnicas moleculares para poder construir esta cepa de E. coli. Por medio de la utilización de enzimas de restricción se llevo a cabo técnicas como digestiones, clonaciones de los genes de las bacterias antes mencionadas, delecciones e inserciones entre otras. De esta manera lograron transferir genes de interés, deleccionar genes que inhibían sobreproducción de un gen de interés, y crear plásmidos con los genes que permiten llevar a cabo las reacciones. También utilizaron técnicas de cromatografía de gas y líquida para detectar y cuantificar compuestos de alcohol que fueron producidos.
Para la producción de 3-metil-1-butanol utilizaron la ruta de biosíntesis de leucina y valina. El potencial reductor y la fuente de carbono que utiliza esta ruta también son utilizados por otras rutas. Para evitar esto se deleccionó varios genes específicos, lo que ha demostrado previamente aumentar la producción de isobutanol, el cual utiliza la ruta de biosíntesis de valina lo que ayuda a producir más 3-metil-1-butanol. No obstante se observo una producción de butanol que por mucho superaba la de 3-metil-1-butanol. Por tal motivo se intercambio el sitio de enlace del ribosoma (RBS) por uno sintético. Con esto se observo un aumento en la producción KIC, precursor de 3-metil-1-butanol. Aun así isobutanol siguió siendo el producto de mayor cantidad. Se hicieron otra serie de transformaciones hasta conseguir que la producción de isobutanol fuera mínima y la de 3-metil-1-butanol fuera considerable.
De esta manera se desarrollo la primera cepa de E.coli capaz de producir 3-metil-1-butanol en grandes cantidades; 1.28g/L en 28 horas, a la vez que se logro minimizar la producción de metabolitos no deseados. Mediante la delección de unos genes para inhibir procesos que compiten con el que necesitamos y la sobreexpresión de otros que aumentan la reacción de interés y la inserción de genes de otras bacterias que permiten la producción de enzimas necesarias para ciertas reacciones se logro la transformación de esta bacteria, creando una con la capacidad de producir 3-metil-1-butanol.
Referencia
Connor, Michael R. and Liao, James C. Engineering of Echerichia coli Strain for the Production of 3-Methyl-1-Butanol. 2008. Appl. Environ. Microbiol. 74: 5769-5775.
A través de los años hemos visto como el calentamiento global ha ido afectando a nuestro planeta tierra. No tan solo a esta, sino también a nuestra economía, a nuestra salud y hasta las condiciones atmosféricas. Año tras año los científicos nos indican que los niveles de contaminación van en aumento y nos recomiendan a tomar medidas para contribuir a la disminución de la misma. Muchos hemos observado e ignorado ciertos sucesos que han ido ocurriendo y que son efectos del calentamiento global, tales como: incremento en la cantidad e intensidad de los huracanes, derretimiento de glaciares, incremento en el nivel de temperaturas, etc… Adicional a esto estaremos observando el aumento en el nivel del mar, extinción de especies de animales y muerte de miles de personas.
El problema del calentamiento global también tiene una relación estrecha con los microorganismos, ya que muchos de estos liberan metano al ambiente, luego de sus procesos metabólicos. Esto se puede observar a menudo en los vertederos donde los microorganismos luego de descomponer la materia orgánica que se encuentra en el lugar liberan el metano a la atmosfera. Esto ocurre a diario y es un proceso natural que no se puede controlar. El problema es que este químico afecta más a la capa de ozono, que el CO2 que liberan las plantas. Lo único que pueden hacer para limitar este efecto es acumular este metano en tanques para utilizarlo como combustible. De esta forma se reduce la cantidad de metano que se emite a la atmosfera. Esto lo han elaborado en distintos vertederos a nivel mundial, el problema es que es una inversión muy costosa y no todos los países tienen los recursos para realizarlo.
Estas nuevas medidas tienen doble efecto, el primero reducir la cantidad de metano que se libera al ambiente y a su vez reducir la temperatura del ambiente. Porque esto es importante, ya que en el fondo de los glaciares de los polos hay una alta concentración de metano disuelto producto de las fluctuaciones de temperatura de la tierra a través de los siglos. Mientras más aumenta la temperatura de la tierra estos se van derritiendo y liberando las altas concentraciones de metano que poseen, provocando que siga el aumento de temperatura en la atmosfera. Es deber de todos controlar las emisiones de metano al ambiente y una forma de hacerlo es reciclando. Esto beneficia ya que no se acumularía tanta materia orgánica en los vertederos, creando un ambiente propicio a las bacterias puedan descomponerla y liberar metano al ambiente.
Aun existe personas que conocen a medias o ignoran esta información y no se han dado cuenta lo grave y serio de esta situación. El Calentamiento Global nos toca a todos y debemos comenzar a tomar acción al respecto. Nuestra actitud ante lo que está sucediendo debe dejar de ser de indiferencia, sino una de concientización hacia la demás población.
A pesar de que la tuberculosis se conoce desde hace más de 100 años, todavía no se entienden los mecanismos por los cuales el Bacilo de Koch no puede ser destruido. El doctor en Microbiología Molecular y Biotecnología Horacio Bach (h), tucumano radicado en Vancouver, Canadá, se dedica desde hace cuatro años a estudiar esta bacteria, lo que lo ha llevado a descubrir el llamado “eslabón perdido” entre el bacilo de la tuberculosis y los seres humanos.
“Esta bacteria tiene la habilidad de pasar inadvertida a los complicados sistemas de defensas que poseemos. Es capaz de esconderse y multiplicarse en un tipo de células blancas (macrofagos) que constituyen la primera barrera de defensa de nuestro organismo contra microorganismos invasores. Para pasar inadvertida, la bacteria debe interferir con la respuesta imunológica del macrofago. Una de los principales mecanismos bloqueado por la bacteria es su destrucción en el macrofago. Durante mi investigación, descubrimos que una proteína liberada por la bacteria dentro del macrofago es la responsable de impedir que sea destruida y, por lo tanto, puede multiplicarse”, explicó Bach durante una entrevista vía e-mail con LA GACETA.
El experto aclaró que la enfermedad es muy compleja. “Existen otros mecanismos imunológicos del macrofago que también son bloqueados. Nuestro descubrimiento nos permitió entender uno de ellos: cómo la bacteria sobrevive en el macrofago”, dijo.
Nuevos tratamientos
Este descubrimiento permitirá que, en el futuro, los tratamientos para curar la tuberculosis se basen en la inhibición específica de esa proteína.
“Si logramos inhibirla, la bacteria continuará su trayectoria normal y sera destruida en el macrofago”, dijo Bach. Añadió que su equipo ha diseñado anticuerpos especiales por medio de ingeniería de anticuerpos, que bloquean la proteína. “Comprobamos que se produce una disminución drástica en el número de bacterias que sobreviven luego de infectar macrofagos. De esta forma, puede llegar a evitarse el tratamiento con antibióticos, los cuales toman un largo tiempo (de seis a nueve meses) para mostrar resultados positivos y presentan efectos secundarios”, puntualizó.
Bach dijo que desconoce cómo está la infraestructura para investigaciones científicas en el país, pero advirtió que para trabajar con la bacteria de la tuberculosis se requieren laboratorios de alta seguridad referente a salud pública, pues la bacteria infecta por las vías respiratorias.
Cada día aumenta el interés en los organismos capaces de crecer en condiciones extremas. Las adaptacioneas fisiológicas y bioquímicas que les permiten enfrentarse a estos ambientes sumamente hostiles han despertado el interés de los investigadores.
Chlamydomonas nivalis, eucariota fotosintético, llamada el alga de la nieve, es un buen ejemplo de microorganismo capaz de sobrevivir en esas condiciones medioambientales extremas. Se encuentra distribuida por todo el mundo, menos posiblemente en África, viviendo en la nieve, especialmente en las zonas de alta montaña. Sus esporas, de unos 35 µm de diámetro, son de color rojo-naranja y dan lugar, cuando las condiciones son favorables, a densas floraciones (bloom). Este color rojizo se debe a la presencia de un pigmento carotenoide, la astaxanthina, que posee la interesante característica de bloquear los rayos UV.
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forma vegetativa
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espora
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En este hábitat nevado, los parámetros ambientales son extremadamente duros, fluctuando las temperaturas diurnas cerca del punto de congelación (entre -8ºC y 1ºC). Además, en estas zonas en que la intensidad de la luz visible es muy alta, se combinan la alta capacidad de reflexión de la nieve con la capacidad de dispersión de la propia luz, provocando un elevadísimo flujo natural de fotones, tal vez el más elevado que se pueda encontrar en ninguna parte en la tierra. En estas condiciones se incrementa también considerablemente el ya de por sí elevado flujo de radiación UV-B normal en estos parajes.
La combinación simultánea del alto flujo de luz visible y radiación UV-B con las bajas temperaturas, puede representar una de las condiciones medioambientales más duras para un ser vivo, de ahí el gran interés actual en este microorganismo.
gráfico modificado de: http://www.berge2002.ch/exp/enc/living/flora/grafik.html
Chlamydomonas nivalis es un alga microscópica que, como hemos comentado más arriba, aparece frecuentemente en grandes cantidades en zonas de nieve, dándole a ésta un intenso color verde o rojo. Se supone que esto es debido a que, en condiciones favorables, vive en el interior de las capas de nieve en estado vegetativo, momento en que sus células tienen color dominante verde que es el que se aprecia en la nieve, y cuando las condiciones se vuelven intolerables, aplica su estrategia de supervivencia y esporula en grandes cantidades. Sus esporas son de color rojo-naranja, de ahí que en este momento la nieve aparezca de un extraño color rojizo.
http://danival.org/600%20microbio/8400extremofilos/eukarya/chl_niv/chl_niv.html
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