Lamento comunicarte que desde el punto de vista científico está demostrado que todos vamos a morir. Y no solo eso: somo biodegradables, nosotros vamos al contenedor marrón.

No nos gusta hablar de ese momento, pero también los microbios tienen su papel. La descomposición del cuerpo comienza sólo cuatro minutos después de la muerte, aunque los efectos no sean aparentes hasta varios días después. Este
primer proceso se denomina autolisis: disminuye la concentración de oxígeno, aumenta la de CO2 en sangre, baja la temperatura, baja el pH (nos hacemos más ácidos) y aumentan las sustancias de desecho tóxicas para las células. Además, se liberan enzimas que rompen las células y liberan gran cantidad de nutrientes, que sirven de alimento para los microbios y comienza la putrefacción. Sí, nos pudrimos: la degradación de los tejidos por la acción de los microorganismos.

Encontrar una imagen para esta entrada no ha sido fácil. He preferido no caer en el morbo. 

En una primera etapa, actúan nuestros propios microbios, los que forman parte de nuestra microbiota, principalmente las bacterias gastrointestinales. Primero bacterias y levaduras como Staphylococcus, Candida, Bacillus… que van consumiendo el oxígeno que queda en los tejidos y oxidan la materia orgánica. Luego, conforme se va acaba el oxígeno, proliferan las bacterias anaerobias facultativas como Streptococcus, coliformes y diphteroides, y anaerobios estrictos como Clostridium. Pero también actúan otras como Serratia, Klebsiella, Proteus, Salmonella, Cytophaga y muchas otras. En realidad son cientos las especies de bacterias que intervienen a lo largo de todo el proceso de descomposición. En todos estos procesos se producen gran cantidad de gases como metano, hidrógeno, … por eso a veces nos hinchamos.

Se producen también muchos ácidos grasos volátiles y otras sustancias que generan los olores desagradables de la putrefacción, como el ácido sulfhídrico o las aminas secundarias, como la cadavérina y la putrescina, que se generan al degradarse los aminoácidos. Esos compuesto acaban atrayendo insectos que ponen larvas y comienzan los gusanos a hacer su eficiente labor. Dependiendo de factores ambientales, pueden actuar otro tipo de bacterias, hongos y protozoos del exterior, que completan la degradación de los compuestos orgánicos.

El tiempo que dura este proceso microbiológico depende mucho de la temperatura y la humedad, que pueden favorecer o entorpecer el crecimiento de los microbios. Así, los cuerpos enterrados en un ataúd o sumergidos en agua pueden retardar el proceso, mientras que la presencia de heridas en el cadáver puede hacer que la degradación sea más rápida. Los enterramientos en zonas árticas o muy áridas también dificultan la putrefacción y favorecen los fenómenos de momificación. Otros factores que influyen puede ser la obesidad de la persona: en general, los que tenemos unos kilos de más somos más biodegradables, o lo que es lo mismo, se acelera nuestro proceso de descomposición microbiana (alguna ventaja tiene que tener estar un poco gordito, no?).

El estudio de los microbios que intervienen en estos procesos también tiene un papel importante en la investigación forense. Por ejemplo, el haber tomado antibióticos puede tener un cierto efecto de ralentización de la descomposición. Lo mismo que la intoxicación o el envenenamiento por metales pesados, cianuro o arsénico que pueden inhibir el crecimiento bacteriano. La heridas por arma blanca, balas o traumáticas pueden favorecer la contaminación y por tanto la descomposición microbiana. La presencia de determinados microbios pueden ayudar a estimar la hora o las causas de la muerte. Por ejemplo, la presencia de diatomeas o algas microscópicas puede ser indicativa de muerte por ahogamiento y algunos hongos filamentosos pueden ayudar a determinar la localización, la época del año o el tiempo transcurrido desde la defunción.

Respondiendo a la pregunta inicial, ¿qué les pasa a tus microbios cuando te mueres? Sencillamente que te comen, somos biodegradables y nos reconvertimos en microbios! Buen provecho!

Para saber más:

Microbiología forense. Santos de la Sen, A., et al. Reduca (Biología). Serie Microbiología. 5(5): 24-45, 2012.

Beyond the grave: understanding human decomposition. Vass, A. A. Microbiology Today. 28(11):
190-192, 2001.

1. Nos han precedido y nos sobrevivirán

Se calcula que el Big-Bang sucedió hace unos 14.000 millones de años y que nuestro planeta se formó hace 4.500 millones. Las primeras formas de vida sobre la Tierra, los microbios, aparecieron hace unos 3.800 millones de años y han sido sus únicos pobladores del planeta durante más de 3.000 millones. Gracias a las cianobacterias apareció el oxígeno sobre la superficie terrestre, que tuvo una enorme influencia en el curso de la evolución y permitió el desarrollo de la vida sobre la Tierra. Sin oxígeno nosotros no estaríamos aquí y el oxígeno en la superficie del planeta fue producto de los microorganismos.

2. Nos ayudan a entender cómo podría ser la vida en otros planetas

Conocer cómo algunos microorganismos son capaces de multiplicarse en ambientes extremos nos puede dar una pista de cómo podría ser la vida en otros planetas. Algunos ejemplos sorprendentes: Picrophilus es un microorganismo acidófilo extremo capaz de creer a pH = 0 (no intentes meter el dedo en una solución con ese pH tan ácido que te quedarás sin él). La temperatura ideal para que Pyrodictium crezca feliz es 105ºC: agua hirviendo. Methanopyrus se ha aislado del entorno de chimeneas hidrotermales a más de 2.000 metros de profundidad y puede crecer a 110ºC. En realidad, casi en cualquier ecosistema del planeta podemos encontrar algún microbio capaz de sobrevivir.

La bacteria Salmonella (en rojo) entrando al interior de una célula.

3. Sin bacterias no sería posible la vida en la Tierra

Los ecosistemas están influenciados y controlados por las actividades microbianas. Quizás hayas oído alguna vez que algunas plantas son capaces de utilizar el nitrógeno atmosférico, pero en realidad las plantas no fijan el nitrógeno, lo hacen unas bacterias asociadas con ellas, como Rhizobium en las leguminosas. Son las bacterias las que metabolizan los elementos clave y realizan los ciclos geoquímicos de los nutrientes: los ciclos del carbono, del nitrógeno, del fósforo, etc.

4. Sin levaduras no habría pan, pero lo que es peor, ¡ni vino ni cerveza!

Sin las levaduras nada sería igual: la vida sería más dura. Los microorganismos tienen funciones relevantes en la industria alimentaria y en muchos casos los alimentos dependen de transformaciones microbianas: quesos, yogures, embutidos, … dependen de los microbios.

5. Son la base de la biotecnología, producen energía y limpian nuestros desechos

La modificación genética de los microorganismos y sus aplicaciones biotecnológicas nos permiten producir sustancias que de otro modo seríamos incapaces. Algunos productos de la microbiología industrial son los antibióticos, vitaminas y aminoácidos, hormonas, productos terapéuticos y medicamentos, enzimas para procesos industriales, vacunas, … Pero, además, podemos emplear microbios como vectores para modificar genéticamente otros seres vivos. El gas natural (metano) es un resultado de la actividad microbiana. Los microorganismos fotosintéticos pueden utilizar la energía luminosa para producir biomasa, y otros producen biocombustible (bioetanol) durante la fermentación microbiana. Algunos son capaces de degradar materiales tóxicos. La biorremediación microbiana consiste en emplear microorganismos para la eliminación y degradación de vertidos de petróleo, disolventes, pesticidas y otros productos tóxicos que algunos microbios se los pueden “comer”. Pseudomonas putida, por ejemplo, es una bacteria con un metabolismo muy complejo capaz de degradar los hidrocarburos (petróleo).

6. ¡Somos bacterias!

En tu cuerpo tienes dos veces más bacterias que células propias, más de 10.000 especies bacterianas distintas. La bacteria más abundante de todas en nuestro cuerpo es Streptococcus. La mayor diversidad de bacterias la tienes en el intestino y en la boca. Existe cada vez más evidencia de la relación entre tus bacterias y tu estado de salud, entre la microbiota y varias enfermedades. Tu salud depende de tus bacterias. Y también son parte esencial en la biología de muchos animales. Puedes pensar que los rumiantes, por ejemplo, comen hierba, pero en realidad de lo que se nutren es de los cientos de millones de microbios que viven en sus estómagos y que son los que realmente degradan la celulosa de la hierba. La panza de una vaca es un auténtico fermentador donde crecen los microbios.

7. Son la principal causa de muerte en muchos países

Siete de cada diez muertes en los países en vías de desarrollo son debidas a enfermedades infecciosas causadas por microbios. Dos de cada tres niños en el mundo mueren de enfermedades infecciosas. Los microbios que más matan son los que producen infecciones respiratorias y diarreas, seguido del VIH-SIDA, tuberculosis, malaria y otras. El 70% de las muertes por infecciones ocurre en países en vías de desarrollo. La buena noticia es que dos terceras partes de esas muertes serían fácilmente evitables.

8. Muchas enfermedades infecciosas se están volviendo intratables

La resistencia a los antimicrobianos se ha convertido en un grave problema en el tratamiento de enfermedades infecciosas. Existe el riesgo de que muchas enfermedades infecciosas se vuelven intratables y de retroceder a la humanidad a la época anterior al descubrimiento de los antibióticos. Cada año se producen unos 440.000 casos nuevos de tuberculosis multirresistente; un porcentaje elevado de las infecciones contraídas en los hospitales son causadas por bacterias muy resistentes a los antibióticos, como Staphylococcus aureus; la resistencia a los antipalúdicos es generalizada en la mayoría de los países donde el paludismo es endémico; las infecciones por gonorrea intratables aumentan cada año, … Son las enfermedades re-emergentes.

9. Nuevos virus de la gripe

Aunque la amenaza de nuevos coronavirus sigue ahí latente, el virus de la gripe sigue siendo uno de los candidatos a causar la próxima pandemia. En concreto, desde finales de 2021 han aumentado significativamente el número y la extensión de brotes del virus de la gripe H5N1 en aves. Se han sacrificado más de 120 millones de aves en EE.UU. y Europa. Este virus cada vez infecta a más tipos distintos de aves silvestres, marinas y de granja.  Además, en el último año se ha detectado en muchos mamíferos diferentes. Ha habido también brotes masivos de H5N1 en granja de visones en Galicia, en focas y leones marinos en Escocia y en Perú, y este verano en gatos en Polonia. En humanos se han descrito casos muy esporádicos de gripe por este virus, siempre en personas que trabajan en granjas avícolas o manipulan aves. Lo que preocupa es que cada vez está habiendo más casos de gripe en aves, durante más tiempo y en distintas zonas, y con mayor extensión geográfica. Podemos decir que existe una pandemia de gripe H5N1 en aves. Cada vez se aísla de más especies distintas de mamíferos y ya está habiendo transmisión entre ellos. Aunque mucho debe cambiar todavía para que sea fácilmente transmisible entre humanos, este virus nos viene avisando desde hace tiempo, cada vez está más cerca y hay que vigilarlo estrechamente.

10. Los microbios también causan cáncer

Unos dos millones de los casos de cáncer diagnosticados en el 2008 son atribuidos a virus y bacterias. Se calcula que el 15% de los cánceres está causado por un virus. La mayoría de estos casos de cáncer están relacionados con la bacteria Helicobacter pylori (cáncer de estómago), los virus de la hepatitis B y C (cáncer de hígado), el virus del papiloma humano (cáncer de cérvix de útero), o los oncovirus (leucemias).

Robert Koch fue
el primero que cultivó bacterias en medios sólidos. Primero empleó rebanadas de patata, pero se le
contaminaban fácilmente con hongos ambientales. Luego empleó gelatina para solidificar los medios,
pero algunos microorganismos son capaces de degradarla, se la comen. Además, la
gelatina no se mantenía sólida a 37ºC, que es la temperatura a la que crecen la
mayoría de los patógenos humanos. La idea de emplear agar la sugirió Angelina Fanny Eilshemius, la mujer de Walter Hesse, unos de los colaboradores
de Koch. Angelina Fanny empleaba agar para solidificar las mermeladas y Walter se
llevó el invento de la cocina al laboratorio y fue el primero que empleó agar
en lugar de gelatina. La ventaja del agar
es que permanece sólido a 37ºC, la mayoría de las bacterias no la degradan y
además es trasparente, lo que facilita el examen de las colonias bacterianas.
Llevamos más de 120 años usando el agar para preparar los medios y obtener
cultivos puros bacterianos. Algo tan sencillo como los medios sólidos con agar
en placas de Petri ha sido esencial para el desarrollo de la microbiología
clínica y de estrategias para combatir las bacterias patógenas.

Sin embargo, desde el comienzo de la microbiología sabemos
que existen muchos microorganismos que no crecen en los medios que les
preparamos en el laboratorio y no los podemos cultivar. Las nuevas técnicas de
secuenciación masiva han puesto de manifiesto la existencia de una enorme
cantidad de microorganismos no
cultivables, lo que se conoce como la
materia oscura del universo microbiano (sobre este tema te puede interesar
esta otra entrada de microBIO).

Ahora un grupo de investigadores japoneses han descubierto
que la preparación de los medios de
cultivo con agar, que llevamos haciendo desde los tiempos de Koch, puede inhibir el crecimiento de muchas
bacterias. En realidad es un hecho conocido que el número total de células
en un cultivo no suele coincidir con las que se cuentan sobre una placa de
Petri, pero hasta ahora no sabíamos la razón. Estos autores han descubierto que
cuando se autoclavan juntos el fosfato y el agar para preparar un medio sólido,
la cantidad de colonias bacterianas totales que se obtiene es 50 veces menor
que cuando se autoclavan de forma separada. Autoclavar juntos el agar y el fosfato genera compuestos tóxicos que
inhiben el crecimiento bacteriano. El análisis químico sugiere que esta
inhibición del crecimiento es debida a la producción de peróxido de hidrógeno (H₂O₂), un agente
oxidante tóxico.

Colonias de bacterias y hongos sobre una placa de Petri.

Además, secuenciaron un total de 6.528 colonias bacterias
que crecían en los distintos medios. Comprobaron que en los medios con el fosfato autoclavado por separado había más de un
30% de géneros bacterianos clasificados como “no cultivables” que no
crecían en los medios con fosfato y agar autoclavados juntos. Han comparado también
los resultados de la secuenciación masiva de muestras ambientales con el
cultivo. Como cabía esperar, observaron que la secuenciación revelaba muchos
más grupos bacterianos que el cultivo: por ejemplo, mediante secuenciación
directa fueron capaces de detectar 53 grupos bacterianos en muestras de suelo,
pero solo 6 fueron capaces de crecer en los medios de cultivo. Esto confirma la
idea de que la mayoría de los
microorganismos ambientales son no cultivables.

Comparación de la proporción
relativa de phyla aislados de
distintas muestra ambientales (río, sedimento o suelo) crecidas en distintos
medios de cultivo o mediante secuenciación directa del ADN total. En los medios
PS o PW había más de un 30% de géneros bacterianos clasificados como “no
cultivables” que no crecían en el medio PT. La secuenciación (454) revelaba
muchos más grupos bacterianos que los cultivos. PT, medio con fosfato y agar
autoclavados juntos. PS, medio con fosfato y agar autoclavados por separado. PW,
medio sin fosfato. 454, pirosecuenciación directa (ver ref. 1).

Aunque ya se sabía que autoclavar juntos azúcares y fosfato
o glucosa y proteínas puede generar componentes tóxicos que inhiben el
crecimiento bacteriano, es la primera vez que se demuestra que autoclavar
juntos el fosfato y el agar puede ser responsable de inhibir el crecimiento de
muchas bacterias, que hasta ahora han sido clasificadas como “no cultivables”.

En tu próximo experimento haz la prueba, prepara el medio
autoclavando por separado el agar y el fosfato, a ver qué pasa!

(1) A hidden pitfall in the preparation of agar media
undermines microorganism cultivability. Tanaka T, et al. Appl Environ
Microbiol. 2014. 80(24):7659-7666.

doi: 10.1128/AEM.02741-14

La brucelosis es una enfermedad del ganado (ovejas, cabras, vacas, cerdos, …) y una de las zoonosis más extendida, con más de 500.000 casos en humanos cada año. Lo más frecuente es que la brucelosis humana esté causada por la especie Brucella melitensis y que nos infectemos por consumir productos lácteos no pasterizados o por el contacto con animales enfermos. Si no se trata, la brucelosis puede cronificarse y acabar con problemas óseos y articulares (espondilitis), cardiacos e incluso neurológicos.

Recuperan el genoma de la bacteria Brucella melitensis de hace 700 años de antigüedad

Ahora (1), un grupo de investigadores han secuenciado un nódulo calcificado de un esqueleto datado hacia mediados del siglo XIV de un hombre de unos 50 años enterrado en el asentamiento medieval de Geridu, en Italia. Según los historiadores, este asentamiento medieval fue abandonado definitivamente en el año 1.426. El esqueleto presentaba 32 nódulos calcificados en la pelvis. Extrajeron el ADN del interior de uno de los nódulos y lo secuenciaron. La técnica que han empleado se denomina “shotgun metagenomic” que consiste en una secuencia masiva de todo el ADN presente en la muestra.
Descubrieron así secuencias que corresponden al genoma de Brucella melitensis con fragmentos típicos que aparecen en el ADN antiguo, lo que confirma su origen medieval. Además, el análisis de los polimorfismos en un solo nucleótido (single-nucleotide polymorphisms, SNPs) y los patrones de deleciones e inserciones de la secuencia IS711 de Brucella, sugiere que este genoma medieval de Brucella está relacionado con aislamientos italianos recientes de Brucella, en concreto con B. melitensis grupo Ether. Este trabajo demuestra que la brucelosis ha estado presente en la región mediterránea desde hace cientos de años.

Una bacteria que nos ha acompañado a lo largo de nuestra propia evolución

Australopithecus africanus, también denominado Australopithecus  fragilis, es un grupo de homínido fósil deSudáfrica. Los primeros restos fósiles, el cráneo de un niño conocido como “el niño de Taung”, fueron descubierto en 1924. Este grupo abarca desde el Plioceno superior hasta el Pleistoceno inferior, desde menos de 3 millones de años de antigüedad hasta más de 2 millones, aproximadamente. Como otros Australopithecus, tenía una marcha bípeda, aunque aún conservaba costumbres arborícolas. Su peso promedio era de 41 kg para los machos y de 30 kg para las hembras, con una estatura de 1,50 m.

Pero muy probablemente la brucelosis es una enfermedad mucho más antigua. Se han descrito lesiones óseas en esqueletos de la edad de bronce, que podrían ser debidas a una brucelosis. Quizá lo más curioso es el análisis paleopatológico hecho a un esqueleto parcial de un homínido del Plioceno, un adulto Australopithecus africanus de Sudáfrica datado entre 1,5 y 2,8 millones de años de antigüedad. En este trabajo, publicado en 2009 en PLoS ONE (2), sugieren que las lesiones vertebrales (espondilitis deformante) encontrados en este esqueleto no fueron causadas por un trauma, si no por una enfermedad infecciosa, la brucelosis. El análisis macroscópico, microscópico y radiológico de las lesiones de las vertebras lumbares son consistentes con las lesiones que origina una brucelosis no tratada. Sería la primera vez de un posible caso de infección en homínidos primitivos. Los autores sugieren que la fuente de infección podría ser el consumo de carne de
animales infectados: Brucella se ha aislado de animales salvajes africanos como cebras, impalas y distintas especies de antílopes, incluyo primates no humanos. Esta hipótesis de la brucelosis en homínidos de hace más de 2 millones de años tiene importantes implicaciones en la evolución humana, porque sería una evidencia del consumo de carne directamente relacionada con un fósil humano (hasta ahora el consumo de carne se relacionaba con las marcas de cortes que dejan los utensilios en los huesos de animales).

Estos trabajos demuestran que la brucelosis es una enfermedad muy antigua, la secuenciación demuestra que al menos desde le edad media, pero se sugiere quizá llevemos sufriendo la brucelosis, las fiebres de Malta, desde antes de ser Homo sapiens!

(1) Recovery of a medieval Brucella melitensis genome using shotgun metagenomics. Kay GL, et al. MBio. 2014. 5(4):e01337-14. doi: 10.1128/mBio.01337-14.

(2) Possible brucellosis in an early hominin skeleton from sterkfontein, South Africa. D’Anastasio R, et al. PLoS One. 2009. 4(7):e6439. doi: 10.1371/journal.pone.0006439.

El mayor proyecto de secuenciación de genomas completos bacterianos

Sí, ya sé que el título es bastante sensacionalista, la
bacteria “come carne”. Pero así es como se llamó al grupo A de Streptococcus
pyogenes, una bacteria Gram positiva, que causa miles de infecciones invasivas muy graves. Esta
bacteria produce fascitis necrotizante (gangrena
estreptocócica), una infección aguda que se extiende por el tejido subcutáneo y
produce una rápida destrucción y necrosis de los tejidos (por razones de buen
gusto, no incluyo ninguna imagen de casos de fascitis necrotizante). La mortalidad puede llegar a casi el 50%,
aunque depende de si el diagnóstico y el tratamiento antibiótico y/o quirúrgico son rápidos y adecuados.Se calcula que esta bacteria es responsable de más de 600
millones de infecciones en todo el mundo cada año y entre 10.000 y 15.000 casos
muy graves sólo en EE.UU.

Después de varias décadas en las que disminuyó la incidencia
de esta enfermedad, a finales de los 80 y principios de los 90, de forma
sorprendente resurgieron en muchos países varios brotes de infecciones invasivas muy graves porel serotipo Emm proteína
1 (M1) de Streptococcus pyogenes
grupo A. Algunas de estas infecciones fueron muy mediáticas porque afectaron
incluso a personajes muy populares, como Jim
Henson, el creador de los teleñecos, que murió por una infección por esta
bacteria.

James Maury «Jim» Henson fue productor televisivo
estadounidense, conocido por ser el creador de The Muppets, los teleñecos. Falleció el 16 de mayo de 1990 a los 53
años de edad, por una infección por Streptococcus
pyogenes grupo A, unas 20 horas después de llegar por su propio pie a
emergencias del hospital de Nueva York, sin ser consciente de lo grave que
estaba.

Hasta ahora ha sido todo un misterio cómo surgió esta cepa concreta tan virulenta. Para descubrirlo, un
grupo de investigadores han secuenciado un total de 3.615 genomas completos de
aislamientos de la bacteria obtenidos desde 1920 hasta 2013 en ocho países distintos
de Europa y América (Dinamarca, Alemania, Finlandia, Islandia, Noruega, Suecia,
Estados Unidos y Canadá).

El objetivo de este trabajo, hasta el día de hoy el mayor proyecto de secuenciación de
genomas completos bacterianos, es descubrir cómo han sido los eventos
moleculares que han contribuido a la aparición, diseminación y diversificación
genética de este clon tan virulento que ha llegado a causar infecciones humanas
tan graves por todo el planeta.

Streptococcus pyogenes
grupo A es una bacteria Gram positiva con forma de coco que crece en cadenas.
Expresa en su pared celular el antígeno grupo A de la clasificación de
Lancefield y produce hemólisis del tipo beta (grandes halos de hemólisis)
cuando se cultiva en agar sangre. Se le conoce también por estreptococo
beta-hemolítico del grupo A (o por sus siglas en inglés GAS, Group A Streptococcus).
Es la causa más frecuente de faringitis bacteriana y de escarlatina, una
complicación de la faringitis que se produce cuando la bacteria contiene un
fago que estimula la producción de una toxina.

Además, Streptococcus
pyogenes grupo A es un buen modelo
para hacer este tipo de estudios porque produce muchas infecciones humanas, hay
abundantes cepas recolectadas de los últimos 90 años y de dos continentes
distintos, su genoma es relativamente pequeño (1,8 Mb) y fácil de secuenciar, y
es un patógeno sólo humano, no de animales, el hombre es el único huésped.

Los datos sugieren que el actual clon epidémico surgió a partir
de una bacteria precursora, paso a paso, adquiriendo de manera secuencial
distintos elementos genéticos que la hicieron mucho más virulenta. Primero incorporó
a su genoma un bacteriófago (un
virus que infecta bacterias) con los genes del factor de virulencia de la DNAsa
extracelular (SdaD2).  Posteriormente adquirió otro bacteriófago con
los genes SpeA1, una variante de la
exotoxina superantígeno A. Luego, este mismo gen evolucionó a una nueva
variante, SpeA2, por un fenómeno de mutaciónpuntual, antes de adquirir por transferencia
genética horizontal una región grande de 36 Kb de DNA cromosomal que
contiene los factores de virulencia de la glicohidrolasa
y la streptolysina O.  La adquisición de este fragmento grande debió
de ocurrir a principios de los 80 (probablemente en 1983) en una bacteria que ya contenía los genes SdaD2 y SpeA2. A
partir de ahí, este clon se extendió rápidamente por todo el mundo, dando lugar
a la cepa actual mucho más virulenta y que ha causado las epidemias explosivas durante
los últimos 25 años.

Este trabajo, demuestra los
eventos moleculares que han ocurrido paso a paso y que han hecho que de una
única célula bacteriana acaben produciéndose millones de infecciones por todo
el mundo.

La secuencia de eventos
moleculares más probable, por tanto, ha debido ser:

– adquisición del gen SdaD2 (DNAsa extracelular)
de un fago

– adquisición del gen SpeA1 (exotoxina del
superantígeno A) de otro fago

– mutación puntual de SpeA1 para generar la
variante SpeA2

– adquisición por transferencia horizontal de los
genes glicohidrolasa y streptolisina O en un fragmento de 36 Kb

Este tipo de estudios son esenciales para mejorar las
estrategias para reconocer y predecir la aparición de nuevas cepas virulentas y
epidemias, ayudan a formular políticas de protección de salud pública y a
desarrollar nuevas vacunas. En definitiva, en este caso se trata de “comerle el
terreno” a este bicho tan desagradable.

Evolutionary pathway to increased virulence and epidemic
group A Streptococcus disease derived from 3,615 genome sequences. 2014.
Nasser, W., et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 111(17):E1768-76. doi: 10.1073/pnas.1403138111.

Comparan la
microbiota intestinal de los Hazda con la de un grupo de “urbanitas” italianos

Los Hazda son una
tribu de cazadores-recolectores de
Tanzania. Viven en el Parque Nacional del Serengueti y se calcula que están
constituidos sólo por unos mil individuos. No cultivan la tierra, no crían
ganado y viven sin reglas ni calendarios. Su
forma de vida ancestral es similar a la de hace decenas de miles de años,
antes incluso del uso de la agricultura por los seres humanos. Como ni cultivan
plantas ni domestican animales, su dieta consiste sólo en alimentos silvestres,
principalmente carne de animales silvestres, miel, tubérculos, frutas y
baobabs.

Los Hadza.

La microbiota
intestinal humana (ese conjunto de miles de microbios distintos que viven
plácidamente en nuestro interior) está directamente relacionada con nuestra
salud e influye en nuestra nutrición, metabolismo, en nuestras defensas (función
inmunitaria) y en la resistencia a otros microbios  patógenos. Sabemos que la composición de la microbiota
varía con la dieta, el estilo de vida y el ambiente externo. Por tanto, el estilo
de vida puede influir en los microbios de nuestros intestinos.

Para explorar esta variación y entender cómo las bacterias han podido co-evolucionar con los humanos, un
grupo de investigadores han estudiado  la
diversidad microbiana en una comunidad de la tribu Hazda, y la han comparado
con la microbiota de un grupo de italianos “urbanitas”, que como buenos
mediterráneos se alimentan de productos de la agricultura y ganadería y
alimentos procesados, como pizza y pasta, por ejemplo.

Para ello, han tomado muestras [de heces :-(] de 27 voluntarios de
la tribu Hazda y de 16 italianos, todos ellos “guapos” y sanos. Han extraído el
DNA de las muestras, han amplificado por PCR un fragmento de la región V4 del
gen 16 sRNA (que sirve para identificar las bacterias) y lo han secuenciado. Los
análisis y comparaciones de las secuencias han permitido concluir que los Hazda tiene una riqueza y biodiversidad
microbiano mucho mayor que los italianos.

Algunas características son únicas de los Hazda, como por
ejemplo, la ausencia prácticamente total
de bifidobacterias, algo inesperado y que hasta ahora no se había visto en
ningún estudio sobre la microbiota intestinal humana. Quizá esto puede estar relacionado
con que los Hazda no están en contacto con animales de granja y domesticados.

Bifidobacterium es un género de bacterias Gram positivas, con frecuencia
ramificadas. Son uno de los grupos de bacterias más frecuentes en el intestino,
sobre todo en el colon.

Otra característica de los Hazda es el aumento o
enriquecimiento en el intestino de bacterias de los grupos Prevotella, Treponema, Bacteroidetes y de un tipo peculiar de Clostridium y Ruminococcus, probablemente relacionado con su dieta rica en
plantas fibrosas. También, se observó entre los Hazda una diferencia por sexos,
las bacterias intestinales de las
mujeres eran diferentes de las de los hombre. Quizá esto también pueda
estar relacionado con una clara división de las tareas entre los sexos y con diferencias
en la dieta (las mujeres comen más plantas y tubérculos, mientras que los
hombres son más carnívoros y toman más miel).

Un dato también interesante de este estudio es que más del
33% de las secuencias de DNA obtenidas quedaron sin identificar, sin asignar a
ningún género bacteriano, porque no se parecían a nada de lo que hay en las
bases de datos. Todavía hay por tanto mucho trabajo por delante.

Este estudio demuestra que el estilo de vida moderno,
industrializado, influye en nuestros microbios y coincide con una tendencia a
reducir la diversidad microbiana. Quizá podemos sugerir que cuanto más “urbanitas” somos, menos diversa
es nuestra microbiota intestinal.

Gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers. Schnorr, S.
L., et al. Nat Commun. 2014. 5:3654. doi: 10.1038/ncomms4654.

La contaminación de la atmósfera es un problema muy serio de
salud pública. Ciudades como Pekín, con más de 20 millones de personas todas
bien junticas, han tenido episodios de niveles de polución ambiental tan
severos que incluso las autoridades han recomendado que niños y ancianos
permanezcan en sus casas durante algunos días. Ese aire que respiramos está
contaminado con cientos de sustancias químicas tóxicas, pero ¿qué microbios
inhalamos esos días que hay una densa y sospechosa niebla de contaminación
atmosférica?

 Hasta ahora para conocer qué microbios había en el aire se
tomaban muestras de aire, se filtraban y se cultivaban, pero este método no
permite detectar todos los microbios presentes en la atmósfera, porque muchos
no son cultivables y no crecen en los medios de cultivo. Ahora, investigadores
chinos han empleado técnicas de metagenómica (secuenciación masiva de todo el
DNA presente en la muestra) para analizar la composición microbiana del aire
que respiramos. Esta técnica nos permite incluso llegar a identificar los
microbios a nivel de especie, y  nos da
una idea de los microorganismos que inhalamos o respiramos.

Tomaron 14  muestras
de aire en Pekín durante siete días consecutivos, a lo largo de una semana de
enero de 2013, en el que la contaminación fue excepcionalmente alta. En algunos
días la contaminación del aire fue 20 veces superior al limite recomendado por
la OMS. Con unos filtros especiales obtuvieron las partículas y los microbios
del aire, extrajeron el DNA total de las muestras, lo secuenciaron y lo
compararon con las bases de datos.

Así, han identificado cerca de 1.300 especies de microbios
diferentes que están en el aire los días de mayor contaminación. La mayoría de
los microbios son bacterias, arqueas y hongos asociados al suelo y que no son
patógenos para el hombre. También detectaron virus con genoma DNA. La bacteria
más frecuente de todas fue Geodermatophilus
obscurus, que se encuentra normalmente en el suelo. También se encontraron
algunos microbios que aparecen normalmente en las heces. Quizá el hecho de que
en Pekín hay muy poca vegetación, mucho suelo expuesto y muchos sitios en construcción
pudo influir en estos resultados. 

Aunque en mucha menor proporción también se encontraron  algunos microbios patógenos como Streptococcus pneumoniae, que puede
llegar a causar neumonía, Aspergillus fumigatus, un hongo que está
relacionado con las alergias y adenovirus humanos. Además, la frecuencia de estos
patógenos aumentó 2-4 veces en los días con mayor polución, lo que puede ser un
problema serio para los grupos más vulnerables, como personas mayores o con el
sistema inmune más debilitado.

Puede sorprender que en este análisis no se detectaron virus
que frecuentemente se trasmiten por el aire, como los rinovirus que causan
catarros o virus de la gripe. La razón es que estos virus tiene su genoma del
tipo RNA y la técnica empleada no permitía obtener suficiente muestras de RNA
para analizar. Este trabajo puede ser muy interesante repetirlo en otros
ambientes como los hospitales, donde la preocupación de que haya patógenos que
se trasmiten por el aire es muy grande.

Conclusión: en esos días de mucha niebla densa debida a la
polución y contaminación ambiental puedes respirar microbios, la mayoría
bacterias y hongos que normalmente están en el suelo y no son patógenos, otros
que se encuentran frecuentemente en las heces (0_0) y algunos, muy pocos, que
pueden causar enfermedades o alergias.

Cao C, et al. (2014). Inhalable Microorganisms in Beijing’s PM2.5 and PM10 Pollutants during a Severe Smog Event. Environmental science & technology, 48 (3), 1499-507 PMID: 24456276

La peste y el cólera son enfermedades infecciosas graves
causadas por las bacterias Yersinia pestis y Vibrio
cholerae, respectivamente. Causan brotes epidémicos que pueden llegar a
afectar a muchos países al mismos tiempo, lo que se denominan pandemias.

A lo largo de la historia ha habido tres grandes pandemias de peste. La primera entre los años 541-543
DC, la plaga de Justiniano, y que muy probablemente influyó en la caída del
imperio romano. Fue seguida de brotes epidémicos cíclicos, cada 8-12 años
durante los dos siglos siguientes. La segunda pandemia, la peste negra, durante
los siglos XIV-XVII, y la tercera en el siglo XIX. Se calcula que han podido
morir de peste más de 200 millones de personas, quizá sea una de las enfermedades
infecciosas más letales de todas las conocidas hasta la fecha. Desde 1817, ha habido siete pandemias de
cólera que se han extendido desde Asia al resto del mundo. No tan
devastadora como la peste, el cólera también ha afectado a millones de personas
y causado cientos de miles de muertos. Sólo en 2012 afectó entre 3 y 4 millones
de personas y mató cerca de 100.000.

Probable distribución
geográfica de Yersinia pestis. La
primera pandemia, la plaga de Justiniano, se originó en China y llegó hasta
Europa a través de la ruta de la seda. La segunda pandemia, la peste negra, también
debió llegar desde Asia a Europa y se extendió por la zona del rio Nilo por el
continente africano, para volver de nuevo a China, desde dónde se extendió la tercera
pandemia globalmente.

Hasta ahora conocíamos las características de algunas de las
cepas responsables de estas pandemias. Por ejemplo, las Yersinia responsables de las segunda y tercera pandemias han sido
genéticamente caracterizadas, pero de la primera hay muy pocos datos. De las
cepas de Vibrio responsables de las
pandemias de cólera, sólo ha sido posible hasta ahora caracterizar
genéticamente las dos más recientes. La cepa predominante del cólera es del
grupo O1, y tiene dos biotipos distintos: el clásico, que se cree que fue
responsable de las primeras seis pandemias de cólera; y El Tor, que por razones
desconocidas desplazó al biotipo clásico y es responsable de la mayoría de los
brotes de cólera de los últimos 50 años.

Por tanto, una pregunta que quedaba sin responder y que
intrigaba a los investigadores es de dónde habían surgido y cómo eran aquellas bacterias que causaron
las primeras pandemias de peste y cólera. Se acaban de publicar ahora dos
trabajos independientes que caracterizan genéticamente las cepas de Yersinia pestis de la primera pandemia
de peste (años 541-543 DC) y de Vibrio
cholerae de la segunda pandemia del año 1849. En ambos casos, han sido
capaces de extraer DNA antiguo de estas
bacterias de pacientes fallecidos en esas épocas, secuenciar y reconstruir
el genoma de las bacterias y compararlo con las cepas actuales.

En el primer trabajo, publicado en la revista Lancet Infectious Diseases, han obtenido
el DNA de Yersinia a partir de dientes de dos personas que murieron en la
primera pandemia de peste, enterradas en un cementerio medieval alemán. Por
técnicas radiactivas, han fechado las muestras en los años 533 y 504 DC,
aproximadamente.  El genoma reconstruido
de estas cepas de Yersinia lo han
comparado con las cepas que causaron la segunda y tercera pandemias de peste.
Los resultados demuestran que la
bacteria que causó la primera pandemia es distinta de las que produjeron las
otras dos, y más parecida a las que se aíslan de los roedores. Los roedores
son el reservorio o almacén natural de las cepas de Yersinia pestis. Esta cepa está más relacionado con cepas de
roedores y probablemente provenía de China, y no de África como se pensaba. La
mortalidad de la primera pandemia fue muy alta, cerca del 40%. En esta cepa se
han encontrado varias mutaciones y genes relacionados con la virulencia, que
quizá sean responsables de esta alta mortalidad. De todas formas, la cepa de la
primera pandemia no es similar a las actuales, por lo que muy probablemente se
ha extinguido. Todo esto demuestra además que las bacterias que causaron la segunda
y tercera pandemias eran cepas distintas de las que causaron la primera
pandemia. La plaga de Justiniano y la
peste negra fueron cepas distintas. No se trata por tanto de una
re-emergencia de la primera, que vuelve a surgir al cabo de los siglos, si no
que la segunda y tercera pandemias fueron causadas por nuevas cepas que
“saltaron” de los roedores al hombre.

Botecito con la muestra del intestino de una víctima de la
pandemia de cólera de 1849. La muestra se guardaba en el museo Mütter del
Colegio de Médicos de  Filadelfia
(EE.UU.)

En el estudio sobre el cólera del 1849, publicado en New England Journal of Medicine, los
investigadores obtienen el DNA de Vibrio
cholerae a partir de una muestra de
intestino de un paciente hombre de raza negra que murió en la epidemia de
cólera de 1849 en Filadelfia, muestra que se guardaba en un botecito en un
museo de la ciudad. Han reconstruido el genoma de la cepa de Vibrio responsable de la segunda
pandemia de cólera y la han comparado con la cepa actual O395. La cepa de 1849 es
del grupo O1 biotipo clásico, pero le faltan tres regiones del genoma, tiene
203 mutaciones simples y una reorganización de la parte del genoma responsable
de la producción de la toxina del cólera. No saben por qué causó esa epidemia y
lo que sigue siendo un misterio es por qué varios años después fue sustituida
por el biotipo El Tor, responsable de la mayoría de las epidemias de cólera actuales.

Ambos trabajos, demuestran cómo hoy en día las técnicas de
secuenciación masiva y de reconstrucción de genomas antiguos nos pueden dar
mucha información sobre aquellos patógenos que, aunque ya se hayan extinguido,
influyeron en la historia de la humanidad.

David M Wagner, et al. (2014). Yersinia pestis and the Plague of Justinian 541–543 AD: a genomic analysis. Lancet Infect Dis, 13 (S1473-3099) DOI: 10.1016/S1473-3099(13)70323-2 

Devault AM (2014). Second-pandemic strain of Vibrio cholerae from the Philadelphia cholera outbreak of 1849. The New England journal of medicine, 370 (4), 334-40 PMID: 24401020

Hemos seleccionado los mejores blogs sobre virus, bacterias, microbios y
microbiología. Seguro que faltan algunos. No se si serán los mejores, pero al
menos son los que más me gustan a mi. El orden es aleatorio. Gracias a todos
los que seguís ahí en el ciberespacio. Que los disfrutéis!

1. Microbe World(en inglés)

Un excelente portal con
cantidad de recursos, noticias y enlaces sobre noticias y artículos científicos
sobre microbiología. Muy actualizado.

2. Virology blog (en inglés)

Uno de los mejores blogs más activos
sobre temas de virología, de Vincent Racaniello, profesor de microbiología e
inmunología de la universidad de Columbia en Nueva York. Contiene un excelente
curso sobre virología.

3. Curiosidades de la Microbiología

El blog de Manuel Sánchez
Angulo, profesor de la Universidad Miguel Hernández de Alicante, con mucha e
interesante información sobre microbiología y enlace al El podcast del microbio, por si lo que te gusta es “oír” a los microbios.

4. Microbichitos

Probablemente es uno de los blog
sobre microbiología más conocido en nuestro país (o de El Pais, je,je). Escrito por Miguel Vicente, Profesor
de Investigación del CSIC, dirige un laboratorio en el Centro Nacional de
Biotecnología. En sus interesantes artículos no es raro encontrar la
microbiología relacionada con otros aspectos sociales o artísticos.

5. Micro Gaia

Escrito por J.J. Gallego, estudiante
de Biología en la Universidad de Sevilla, uno de los más jóvenes colaboradores
del grupo Docencia y Difusión de la Microbiología de la SEM. También es
cofundador de CID Labs, plataforma universitaria orientada a la difusión de
conferencias científicas usando nuevas tecnologías, y responsable de la
existencia del Biocarnaval en la blogosfera.

6. Small Things Considered (en
inglés)

Blog divulgativo de la
Sociedad Americana de Microbiología (ASM), coordinado por Moselio Schaechter,
que fue su presidente en 1985-86. Colaboran como bloggeros asociados Gemma
Reguera, Welkin Johnson, S. Marvin Friedman, Daniel Haeusser y Christoph Weigel.

7. Bacterias ActuaCiencia

Esteban Fernández Moreira es el
encargado de dar vida a uno de los blogs más activos de la blogosfera. No sólo
eso, también realiza un programa de radio e incluso ha sido el protagonista en
tres obras de teatro infantil destinadas a explicar el mundo de lo pequeño a
los más pequeños.

8. MicrobiologyBytes
(en inglés)

Blog sobre virus y virología de
Alan Can, profesor del departamento de biología de la universidad de Leicester
(UK), trabaja en biología molecular y patogénesis de los virus.

9. ViroBlogy(en inglés)

Otro blog sobre virus de Ed
Rybicki, biotecnólogo, investigador y profesor de microbiología de la
universidad de Cape Town (Sudáfrica).

10. BIO (Ciencia + Tecnología)

Aunque
no está dedicado exclusivamente a la microbiología, el blog dirigido por José
Antonio López (JAL) es un referente en el campo de la divulgación científica.

Gracias a Manuel Sánchez por su
colaboración.

Un paseo microbiano por la web.
I. López-Goñi y M. Sánchez Angulo. SEM@foro. 2013. 53: 38-39.

Cuando los seres vivos mueren, sus moléculas orgánicas se
descomponen y su DNA se libera al ambiente. El suelo está repleto de fragmentos
de DNA. Las bacterias del suelo degradan ese DNA y lo emplean como alimento. Es
el ciclo de la vida. Pero las bacterias no solo lo usan como nutriente si no
que también lo pueden incorporar en su propio genoma. Este mecanismo de transferencia genética horizontal es la
forma natural por la que algunas bacterias pueden incorporar pequeños fragmentos
de DNA del exterior en su propio genoma. Es lo que se denomina la transformación bacteriana. Estos pequeños fragmentos de DNA, de unos pocos pares
de bases, pueden permanecer en el ambiente durante más de medio millón de años.

Ahora, un grupo de investigadores europeos han demostrado
que algunas bacterias pueden incorporar en su genoma pequeños fragmentos de DNA
de hace miles de años, en concreto DNA de mamuts ya extinguidos. Para
demostrarlo han extraído el DNA de un hueso de mamut (Mammuthus primigenius) de hace 43.000 años, lo han purificado y lo
han mezclado con Acinetobacter baylyi,
una bacteria Gram negativa que vive en suelo. Aunque Acinetobacter baylyi no suele asociarse a infecciones humanas,
otros Acinetobacter son una
importante fuente de infección en los hospitales para los pacientes inmunocomprometidos
y pueden ser multirresistente a los antibióticos.

El trabajo demuestra que la bacteria es capaz de incorporar
pequeños fragmentos de DNA, de menos de 20 pares de bases, del mamut mediante
el fenómeno de la transformación natural. Esto no quiere decir que la bacteria
haya incorporado grandes fragmentos de DNA, no se trata de genes de mamut que
se han introducido en el genoma de bacterias, sino de fragmentos muy
pequeñitos. Es como si en un libro (el genoma de la bacteria) incluyéramos
algunas palabras sueltas (pequeños fragmentos), no una página entera (un gen
del mamut).

Lo original de este trabajo no es que sea DNA de mamut, sino
que demuestran que fragmentos de DNA antiguo de animales extinguidos puede
volver a entrar en un ser vivo e incluso influir en la evolución del mismo.
Esto abre además la posibilidad de intercambiar DNA que tenga varios cientos de
miles de años de antigüedad. Hasta ahora sabíamos que el DNA ambiental podría
ser empleado por las bacterias como alimento. Ahora vemos que puede también
incorporarse en su propio genoma y quizá afectar a la evolución de ese
microorganismo.

Las bacterias por tanto pueden incorporar en su genoma
pequeños fragmentos de DNA que estén en el ambiente, incluso DNA de animales
que se extinguieron hace miles de años. Quizá en el futuro tu propio DNA pase a
ser parte del genoma de una bacteria e influya en la evolución de ese microbio.
Apasionante!. Se cierra así el ciclo de la vida!

La transformación bacteriana
consiste en la absorción de material genético (DNA) del exterior que puede
degradarse en el interior de la bacteria o incorporarse en su propio genoma. El
ADN se encuentra en el ambiente y se introduce a través de la membrana de
bacteria. La transformación ocurre de forma natural en algunas bacterias,
aunque también se puede realizarse por medios artificiales en el laboratorio.

Overballe-Petersen S, et al. (2013). Bacterial natural transformation by highly fragmented and damaged DNA. Proc Natl Acad Sci USA (Nov 18) DOI: 10.1073/pnas.1315278110