viernes, 28 de diciembre de 2012

Nuestra Ciencia: ¿Podemos controlar el riesgo de transmisión de Salmonella en alimentos a través de modelos matemáticos?



Existe una tendencia en la industria alimentaria a evitar tratamientos drásticos finales para eliminar los microorganismos en los alimentos (alterantes o patógenos, como Salmonella). El control de los microorganismos se lograría mediante la aplicación de tratamientos sucesivos o combinados más leves (hurdle technology) que actúan como obstáculos (o barreras) que la microbiota debe superar para comenzar a crecer. En estas condiciones de los alimentos, las bacterias deben invertir sus energías en su mantenimiento (equilibrio homeostático) en vez de en su crecimiento.

La microbiología predictiva consiste en el desarrollo de modelos matemáticos de crecimiento/no crecimiento, que recojan los efectos individuales y combinados de cada una de dichas barreras para confirmar el control microbiano alcanzado mediante combinaciones de las mismas y poder así diseñar nuevos sistemas de control eficaces. Sin embargo, los mecanismos de acción de cada tratamiento no son completamente conocidos, lo que complica estos estudios.

Un grupo de investigación español ha publicado una buena revisión de cinco de estos modelos de crecimiento/no crecimiento desarrollados entre 2001 y 2011 y los ha comparado utilizando algunos de los factores de barrera implicados (temperatura, pH y actividad de agua ) con dos puntos de corte en las probabilidad calculadas. Esto les permite asignar un grado de conservadurismo a cada uno de los cinco modelos analizados. Además, comentan las principales herramientas predictivas en microbiología de alimentos (o modelos terciarios) incluyendo un software para modelaje de crecimiento/ no crecimiento (Microbial Responses Viewer). Por último, incluyen algunas advertencias sobre este tipo de modelos matemáticos para que se tengan en cuenta en investigaciones posteriores.

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Carrasco, E., del Rosal, S., Racero, J., & García-Gimeno, R. (2012). A review on growth/no growth Salmonella models Food Research International, 47 (1), 90-99 DOI: 10.1016/j.foodres.2012.01.006


Resumen realizado por:

Aitor Rementeria
Profesor Titular
Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología
Facultad de Ciencia yTecnología
Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

jueves, 20 de diciembre de 2012

Nuestra ciencia: Detectan una nueva estrategia fúngica de detoxificación de metales pesados

Detección de cobre en esporas de R. irregularis. En A y B se observa el interior de una espora expuesta durante 2 semanas a 500 μM Cu. En C y D se muestran los controles. Las fotos A y C son antes del tratamiento con ácido acético y ferrocianuro potásico. Las fotos B y D son fotos después de dicho tratamiento que permite revelar la acumulación de cobre gracias a un precipitado rojo


Aunque el cobre es un nutriente esencial de plantas y microorganismos, cuando este metal pesado se presenta en exceso en el suelo puede resultar tóxico para ellos. Los hongos que forman micorrizas arbusculares son simbiontes de las plantas terrestres y han co-evolucionado con ellas durante millones de años. Estos hongos simbiontes desarrollan una estructura de micelio extra-radical que aumenta la absorción de nutrientes minerales móviles como fósforo, nitrógeno, cobre o zinc por la planta, mejorando así su crecimiento. Esto podría ser peligroso si dichos componentes se encuentran en concentraciones muy superiores a las óptimas en el suelo. En una comunicación breve en la que participan investigadores españoles se presenta una nueva estrategia de los hongos arbusculares que podría aliviar esa toxicidad. El estudio detecta que al menos dos especies, Claroideoglomus claroideum (simbionte de la gramínea Imperata condensata), y Rhizophagus irregularis, (simbionte de raíces de zanahoria), son capaces de eliminar ese exceso de cobre en el suelo vehiculizándolo hacia el citoplasma de sus esporas reproductivas. No se conocen los componentes del hongo implicados en esa acumulación, pero su compartimentación en las mismas detoxifica este metal pesado. Como resultado, las esporas que acumulan cobre pierden su fertilidad, pero el hongo y posiblemente la planta sobreviven y crecen en suelos contaminados. Sería muy interesante conocer si otros hongos simbiontes presentan estrategias similares, si solo lo hacen con cobre o también con otros metales pesados y si este tipo de procesos podrían ser utilizados en la biorremediación de los suelos contaminados.

Resumen realizado por: Aitor Rementeria Profesor Titular Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología Facultad de Ciencia yTecnología Universidad del País Vasco (UPV/EHU)




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Cornejo, P., Pérez-Tienda, J., Meier, S., Valderas, A., Borie, F., Azcón-Aguilar, C., & Ferrol, N. (2012). Copper compartmentalization in spores as a survival strategy of arbuscular mycorrhizal fungi in Cu-polluted environments Soil Biology and Biochemistry DOI: 10.1016/j.soilbio.2012.10.031

jueves, 13 de diciembre de 2012

Nuestra Ciencia: Metagenomas de la Albufera y del Mar Menor



Una colaboración entre científicos del Instituto Craig Venter, la Universidad de Valencia y la Universidad Miguel Hernández han conseguido realizar el metagenoma de dos de los más representativos ecosistemas del Mediterráneo: la Albufera de Valencia y el Mar Menor de Murcia. De esa forma han comparado las especies microbianas presentes en un lago de costa de agua dulce muy eutrofizado y otro de agua salobre.

Las conclusiones del estudio han sido publicadas en la revista Nature Scientific Reports. En este trabajo se han obtenido más de un millón y medio de secuencias lo que ha permitido observar tanto patrones generales a ambas lagunas mediterráneas. como las diferencias en la composición microbiana que se encuentran entre dos nichos ecológicos tan diversos. Pero también se han encontrado con algunas sorpresas.

Por ejemplo, la Albufera presenta mucha más microdiversidad de lo que se creía pese a que se trata de un ecosistema con altos niveles de contaminación y muy eutrofizado. Curiosamente no se han encontrado a los grupos bacterianos denominados Actinobacterias de bajo porcentaje GC y grupo LD12 de las alfaproteobacterias. Ambos grupos son muy importantes en los ecosistemas de agua dulce más estudiados hasta ahora. Una de las razones que explicarían dicha ausencia es que los representantes de ambos grupos son bacterias muy pequeñas y oligotróficas, con una razón superficie/volumen muy elevada. Eso las colocaría en desventaja frente a especies más grandes y de mayor crecimiento, adaptadas a condiciones hipertróficas. Según Antonio Camacho investigador del Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva del Parque Científico de la Universidad de Valencia - "Eso permite aventurar que dicho ecosistema dispone de un mayor potencial para superar episodios de contaminación, puesto que los microorganismos pueden representar herramientas naturales para mejorar su calidad ecológica"

En cuanto al Mar Menor, a pesar de ser mucho más salino que el Mediterráneo, su microbiota es, en parte, parecida, aunque tiene características muy diferenciadas como, por ejemplo, la ausencia de Prochlorococcus, un procariota fotosintético muy común en los océanos del planeta y por supuesto en las aguas del Mediterráneo, que es sustituida por la cianobacteria Synechococcus. Aunque lo más llamativo ha sido encontrar que el microbio dominante del bacterioplacton en el Mar Menor es una Alfa-Proteobacteria, oxidante del azufre que era completamente desconocida.

También se ha estudiado la biodiversidad de los microorganismos eucariotas. Los datos de microscopía y de secuenciación del fitoplankton han mostrado que en ambos ecosistemas hay presencia de diatomeas, pero también hay diferencias. Así, los dinoflagelados son los que dominan en el Mar Menor, mientras que en la Albufera lo más abundantes son las algas clorofitas. En

Según Antonio Camacho, los resultados de la investigación "hacen cuestionarse algunas de las ideas preconcebidas sobre la teórica baja diversidad de los ecosistemas estresados o, incluso, permiten hacer vínculos entre teorías establecidas para el mundo macroscópico y su extrapolación al mundo microbiano”. El conocimiento de la composición de la microbiota de estos ecosistemas puede ser útil para facilitar su recuperación ecológica, “pero también tiene un indudable potencial biotecnológico"


Resumen basado en la noticia aperecida en la Agencia SINC realizado por:

Manuel Sánchez Profesor Contratado Doctor Departamento de Producción Vegetal y Microbiología Universidad Miguel Hernández


Enlaces relacionados: Audio emitido el pasado 27 de noviembre en el programa "Tú, yo y los microbios" de Radio UMH.

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Ghai R, Hernandez CM, Picazo A, Mizuno CM, Ininbergs K, Díez B, Valas R, DuPont CL, McMahon KD, Camacho A, & Rodriguez-Valera F (2012). Metagenomes of Mediterranean coastal lagoons. Scientific reports, 2 PMID: 22778901

miércoles, 7 de noviembre de 2012

Nuestra Ciencia. Tropezando dos, y más veces, en la misma piedra: el delicado equilibrio del ecosistema de las pinturas rupestres



El delicado equilibrio ambiental de las cuevas prehistóricas se ve alterado por las continuas visitas originadas por su gran interés turístico con el consiguiente riesgo para sus pinturas rupestres. Martín-Sánchez y colaboradores han realizado entre 2008 y 2011 un estudio del microbioma fúngico de la cueva de Lascaux (Francia), con el fin de observar el efecto de los tratamientos biocidas con una mezcla de fungicidas, que incluye cloruro de benzalconio, aplicados para eliminar las manchas negras aparecidas en techos y paredes.

Como muestran sus datos, la vida se adapta a las presiones selectivas ambientales que encuentra. Los tratamientos antifúngicos aplicados fueron ineficaces, detectándose una mayor variabilidad en la microbiota de dichas manchas negras en 2009, probablemente colonizadas por propágulos de hongos aerovagantes.En 2010 y 2011, se observó la selección de levaduras negras resistentes, de los géneros Exophiala, Ochroconis y Acremonium, que supuso un cambio permanente en dicho ecosistema. Lo mismo había ocurrido con un tratamiento previo similar con cloruro de benzalconio contra Fusarium solani en 2001, que seleccionó la microbiota responsable de las manchas negras, con una nueva especie principal Ochroconis lascauxensis.

Los conservadores de estas cuevas intentan mitigar los efectos deletéreos del turismo y mantener esta importante fuente de riqueza, pero las actuaciones de protección no han sido siempre las más adecuadas. La experiencia indica que si se utilizan sustancias de control biológico de forma indiscriminada, se seleccionan microorganismos que podrían ser responsables de nuevos problemas. Sería deseable realizar estudios mucho más cuidadosos en el futuro de las ventajas y desventajas antes de comenzar un control biológico. Si no, volveremos a repetir los mismos errores.

Resumen realizado por: Aitor Rementeria (Profesor Titular) y Guillermo Quindós (Catedrático) Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

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Martin-Sanchez PM, Nováková A, Bastian F, Alabouvette C, & Saiz-Jimenez C (2012). Use of biocides for the control of fungal outbreaks in subterranean environments: the case of the Lascaux Cave in France. Environmental science & technology, 46 (7), 3762-70 PMID: 22380699

viernes, 26 de octubre de 2012

Nuestra Ciencia: Los bacteriófagos, una herramienta de control de Salmonella en producción aviar



Salmonella sigue siendo la principal causa de enfermedades transmitidas por alimentos en todo el mundo, siendo las aves el principal reservorio de esta bacteria zoonótica. La Unión Europea ha centrado sus esfuerzos en la reducción de la prevalencia de Salmonella en las granjas de producción aviar para contribuir a disminuir su incidencia a través de la cadena alimentaria (from farm to fork). En este sentido, el uso de los bacteriófagos presenta muchas ventajas. Investigadores del grupo de Microbiología Molecular de la Universitat Autònoma (UAB) de Barcelona han obtenido resultados destacables en la reducción de la colonización del tracto intestinal de pollos de engorde por Salmonella.



En el trabajo, publicado recientemente en la revista Applied and Environmental Microbiology, se presenta la caracterización tres bacteriófagos virulentos específicos de Salmonella: UAB_Phi20, UAB_Phi87 (en la imagen de arriba) y UAB_Phi78; seleccionados de entre los de la colección de bacteriófagos del Grupo de investigación, y el estudio de su capacidad para reducir la concentración de Salmonella en dos modelos animales de experimentación, utilizando diferentes pautas de tratamiento. El genoma de los tres bacteriófagos, que pertenecen al orden Caudovirales, no presentó homología con ningún gen conocido implicado en virulencia bacteriana. Los resultados in vitro obtenidos con un cóctel integrado por los tres bacteriófagos muestran su eficacia en la disminución de la concentración de una gran variedad de cepas de las serovariedades Salmonella enterica Typhimurium y Salmonella enterica Enteritidis, las más preocupantes en cuanto a seguridad alimentaria. Además, los tres bacteriófagos fueron relativamente estables a pH 2, resultado que sugiere que deben ser capaces de resistir en gran medida el tránsito a través del estómago hasta llegar al intestino de los animales.

En el modelo de ratón, la administración del cóctel de bacteriófagos comportó una supervivencia del 50% de los animales infectados experimentalmente con Salmonella. Asimismo, en el modelo de pollos White Leghorn, libres de patógenos específicos (SPF), la mayor disminución de Salmonella en el intestino de los animales a lo largo del tiempo se obtuvo al administrar el cóctel un día antes (o justo después de la infección por Salmonella) y sucesivas readministraciones en días posteriores.

Los resultados obtenidos son los primeros en los que se muestra la eficacia de un cóctel de bacteriófagos en la reducción de Salmonella en pollos de hasta 25 días y también que se requiere un tratamiento frecuente de los animales, siendo crítica la administración de bacteriófagos antes de la infección por Salmonella, para lograr una reducción efectiva de esta bacteria a lo largo del tiempo.

Este trabajo forma parte de la tesis de la Dra. Carlota Bardina, presentada a finales del 2011 y la Universitat Autònoma de Barcelona ha solicitado una patente europea y la PCT correspondiente.

Resumen y fotografías realizadas por los propios miembros del grupo investigador



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Bardina C, Spricigo DA, Cortés P, & Llagostera M (2012). Significance of the bacteriophage treatment schedule in reducing Salmonella colonization of poultry. Applied and environmental microbiology, 78 (18), 6600-7 PMID: 22773654

miércoles, 24 de octubre de 2012

Nuestra ciencia: Sistema Toxina-antitoxina en Streptomyces



Los sistemas toxina-antitoxina de bacterias suelen estar compuestos por un par de genes contiguos que actúan de manera conjunta: uno de ellos codifica para una proteína con un efecto tóxico mientras que el otro gen codifica para la correspondiente proteína antídoto que bloquea la acción de la toxina. Estos sistemas se clasifican en tres tipos según cómo la antitoxina neutraliza la toxina. Los más frecuentes son los denominados de tipo II, en los que la toxina es inactivada al unirse con la antitoxina. Las toxinas suelen ser muy resistentes a las proteasas, mientras que las antitoxinas tienen una vida media mucho más corta por ser mucho más sensibles. Su función no está muy clara, aunque se han relacionado con la protección contra ADN extraño, la respuesta al estrés o la muerte celular programada. Han sido muy estudiados en bacterias Gram negativas como Escherichia coli en la que se han identificado al menos 33 sistemas toxina-antitoxina. Suelen estar presentes en plásmidos, por lo que se transmiten entre la población bacteriana con facilidad.

Recientemente, mediante análisis bioinformáticos de genomas completos se han detectado hasta 24 sistemas toxina-antitoxina en Streptomyces, aunque su funcionalidad no ha sido demostrada hasta ahora. Ahora, el Instituto de Biología Funcional y Genómica de la Universidad de Salamanca, acaba de publicar en PLoS ONE la primera demostración experimental de uno de estos sistemas toxina-antitoxina funcional en dos especies de Streptomyces. El sistema, similar a uno de E. coli, está compuesto por una proteína YefM que actúa como antitoxina inestable, y por YoeB, que es la toxina estable. La sobre-expresión del sistema YefM/YoeB es letal tanto para E. coli como para de Streptomyces, lo que demuestra que el sistema es funcional. Además, el complejo proteico YefM/YoeB purificado interacciona y se une específicamente a determinadas secuencias promotoras, inhibiendo el inicio de la traducción.

Resumen realizado por:

Ignacio López-Goñi
Catedrático de Microbiología
Departamento de Microbiología y Parasitología
Universidad de Navarra




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Sevillano L, Díaz M, Yamaguchi Y, Inouye M, & Santamaría RI (2012). Identification of the first functional toxin-antitoxin system in Streptomyces. PloS one, 7 (3) PMID: 22431991

lunes, 22 de octubre de 2012

Nuestra Ciencia: ¿Qué les pasa a las levaduras cuándo les falta el potasio?



El potasio en uno de los cationes intracelulares más importantes para las células. La levadura Saccharomyces cerevisiae tiene en su membrana unos transportadores específicos para el potasio y, en condiciones normales, su concentración intracelular es de unos 200-300 mM. Aunque ya se sabe que el potasio es necesario para varias funciones celulares como la síntesis de proteínas y la activación de algunos enzimas, todavía no se han identificado todas las funciones que pueden estar relacionadas con este catión. El grupo de biología molecular de levaduras de la Universidad Autónoma de Barcelona, que dirige Joaquín Ariño, acaba de publicar en Environmental Microbiology un artículo en el que estudian la respuesta de S. cerevisiae a la carencia de potasio. Para ello, han empleado un medio de cultivo que contiene solo trazas de potasio y han comparado la expresión de los genes de la levadura mediante tecnología DNA microarray en condiciones con y sin potasio a distintos tiempos. Los resultados demuestran que la carencia de potasio altera el perfil transcripcional de más de 1.700 genes (más del 25% del genoma completo de la levadura) cuya expresión es inducida o aumentada en algún momento de la investigación.

La falta de potasio alteró drásticamente el metabolismo del azufre (disminuyendo la síntesis de los aminoácidos metionina y cisteína) y disparó una respuesta del tipo estrés oxidativo. Además, se interrumpió la expresión de los genes necesarios para la biogénesis del ribosoma y la traducción, y hubo una disminución en la expresión de diversos componentes necesarios para el control del ciclo celular (como algunas ciclinas y proteínas del tipo quinasas) y un bloqueo en el ensamblaje de las septinas. Este trabajo demuestra que ante la escasez de potasio, las levaduras responden alterando la expresión de varios de los genes que cubre diferentes aspectos de su biología, algunos de estos hasta ahora no explorados y que revelan nuevas funciones celulares de este catión.



Resumen realizado por:

Ignacio López-Goñi
Catedrático de Microbiología
Departamento de Microbiología y Parasitología
Universidad de Navarra




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Barreto L, Canadell D, Valverde-Saubí D, Casamayor A, & Ariño J (2012). The short-term response of yeast to potassium starvation. Environmental microbiology PMID: 23039231
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1462-2920.2012.02887.x/abstract;jsessionid=59BF5AAC10A431D8FA4C21223CCFFC9D.d03t02 http://grupsderecerca.uab.cat/gbml/es/content/joaqu%C3%ADn-ari%C3%B1o

domingo, 21 de octubre de 2012

Nuestra Ciencia: Enzibióticos y fagos: alternativas seguras a los antibióticos en el control y seguridad alimentaria



Recientemente la famosa FDA (Food and Drug Administration) ha prohibido el uso del antibiótico cefalosporina para el engorde de ganado o de aves de granja. Con esta medida se pretende frenar el incremento de cepas resistentes a los antibióticos, uno de los principales problemas emergentes en el campo de la salud pública ya que la panoplia de antimicrobianos efectivos en el tratamiento de las infecciones está disminuyendo. Son muchos los grupos de investigación que buscan alternativas para tratar a esos patógenos tan peligrosos. En un reciente artículo que será publicado en el próximo número de Microbiology Today (http://www.sgm.ac.uk/pubs/micro_today) Patricia Veiga-Crespo y Tomas Villa resumen las iniciativas que se están llevando a cabo en el campo de la fagoterapia. Los primeros trabajos han sido realizados en acuicultura, biocontrol agrícola y medicina veterinaria. Así se han obtenido éxitos en el tratamiento de septicemias aviares y meningitis en terneros. La FDA ha permitido el uso de fagos en la producción de queso y vino, y también su uso en colirios y dentífricos. Otra estrategia es la de utilizar enzibioticos: enzimas líticas provenientes de fagos utilizadas como agentes antibacterianos. En este caso se está intentando mejorar su estabilidad y vida media así como comprobar que su posible actividad inmunogénica sea débil.

Resumen realizado por:

Manuel Sánchez
Profesor Contratado Doctor
Departamento de Producción Vegetal y Microbiología
Universidad Miguel Hernández

sábado, 20 de octubre de 2012

Nuestra Ciencia: ¿Es posible que en un futuro se pueda evitar la formación de las caries dentales con el consumo de microorganismos probióticos?

Un grupo de investigación valenciano ha realizado un estudio del Microbioma oral humano mediante la secuenciación del metagenoma y los resultados aunque con datos muy preliminares así parece indicarlo, (Belda-Ferre y cols. The oral metagenome in health and disease. The ISME Journal (2012) 6, 46–56). La metagenómica es un campo nuevo de la Biología que consiste en la obtención de las secuencias genómicas de una comunidad microbiana extrayendo y analizando su ADN de forma global, obteniéndose así una instantánea que representa las especies presentes y sus actividades funcionales. Entre las comunidades microbianas a las que se está aplicando esta técnica, se encuentra lo que se conoce actualmente como Microbioma humano. En nuestro cuerpo, junto a nuestras propias células e interaccionando con ellas continuamente, existe un enorme número de microorganismos (en una proporción aproximada de 10:1) que conforma una comunidad microbiana, el Microbioma, característico de cada persona. Este Microbioma se ha llegado a considerar como un “órgano” del cuerpo humano, cuya influencia en nuestra salud y enfermedad puede ser muy importante.




En este interesante trabajo de investigación se ha realizado el estudio del Microbioma oral humano, con las técnicas de secuenciación del metagenoma. El estudio ha permitido conocer la composición y actividades funcionales del Microbioma en la salud y en la enfermedad demostrándose diferencias significativas entre personas enfermas, que sufren caries dental o problemas de gingivitis, e individuos sanos, que nunca han sufrido ninguno de estos procesos. Además, en este estudio se han aislado algunas de las especies bacterianas dominantes en individuos sanos, demostrándose así mismo su efecto inhibidor de bacterias cariogénicas, es decir productoras de caries dental. Aunque solo es un inicio que debe ser estudiado con mayor número de individuos que confirmen los resultados obtenidos por estos investigadores: ¿Puede el uso como probioticos de las bacterias seleccionadas aquí inhibir la formación de la caries dental?. Evidentemente solo es una idea aún no demostrada, y como investigador debería dudar, pero uno no puede evitar soñar en la erradicación de una de las enfermedades humanas más frecuentes, como es la caries dental.

Resumen realizado por:
Aitor Rementeria
Profesor Titular
Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología
Facultad de Ciencia yTecnología
Universidad del País Vasco (UPV/EHU)


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Belda-Ferre P, Alcaraz LD, Cabrera-Rubio R, Romero H, Simón-Soro A, Pignatelli M, & Mira A (2012). The oral metagenome in health and disease. The ISME journal, 6 (1), 46-56 PMID: 21716308