Nuevo antibiótico a partir de bacterias marinas

Este año se descubrió un nuevo antibiótico, lo cual es una buena noticia debido a la resistencia a antibióticos que ha estado surgiendo en los microorganismos.  Este compuesto, llamado anthracimicina, es eficiente para tratar MRSA, casuada por Staphylococcus aureus  y ántrax, causada por Bacillus anthracis.

Pero, ¿qué tiene que ver un nuevo antibiótico con microorganismos marinos?  De hecho,  tiene mucho que ver, ya que éste se extrajo de la bacteria Streptomyces colectada en sedimentos en la costa de California.  La estructura de este compuesto es muy rara, lo cual ayuda d demostrar que las bacterias marinas son únicas en términos químicos y genéticos.

El uso de bacterias del género Streptomyces para los estudios farmacológicos no es algo nuevo.   Dese hace más de 50 años se han llevado estudios de antibióticos derivados de microorganismos marinos.  Por ejemplo, la especie Streptomyces griseus extraída de lodo marino en Japón se utilizó par la producción de un antibiótico nuevo con actividad antibacteriana contra micobacterias y otras bacterias gram positivas, así como contra Plasmodium berghei, causante de la malaria en ratones.

El género Streptomyces contiene bacterias estructuralmente diversas que producen metabolitos secundarios con actividad biológica amplia.   El uso de las especies marinas representa una fuente de información relativamente nueva, ya que los estudios sobre el tema generalmente se llevan a cabo con especies encontradas en el suelo.   Entre otros usos potenciales que se han encontrado en las bacterias marinas está su aplicación como antiinflamatorio, antibióticos contra bacterias gram positivas y prevención de edemas.

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Figura 1. Cultivo de Streptomyces sp extraído del océano Atlántico.

 

 

 

Austin, B. 1988. Marine Microbiology. Cambridge University Press, Cambridge. 222 pp.

Le Gal, y H. Halvorson. 1998. New developments in marine biotechnology. Springer, Nueva York. 343 pp.

 

Redfern, S. New antibiotic that attacks MRSA found in ocean microbe.  Consultado el 2 de noviembre de2013. En: http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-23523507

Y en el fondo… ¿Qué hay?

Durante mucho tiempo se ha tratado de descubrir qué misterios esconde el fondo del mar. A pesar de los grandes esfuerzos los descubrimientos siempre son insuficientes, y personalmente creo que nunca se dejará de descubrir algo en este gigantesco ecosistema. Pero bueno, llegando al punto de esta entrada les voy a contar de qué organismos vamos a estar hablando.

Como mencioné antes en el fondo del mar viven un sin fin de organismos interesantes como peces con luminiscencia, sin embargo los que nos interesa el día de hoy son aquellos que viven literalmente en el fondo… Sí, hasta el fondo. Estos microorganismos viven en el bentos, la región más profunda del mar y son de gran importancia para el ecosistema en general.

Los microorganismos que viven a tanta profundidad no tienen muchas opciones de alimento, especialmente porque no hay luz solar para hacer fotosíntesis o no hay luz para ser un depredador, sin embargo hay algo que siempre llega hasta el fondo… todo lo muerto! En realidad todo esto muerto se llama carcasa, y es muy importante ya que es la única fuente de alimento que presentan estos microorganismos que juegan un papel importante en el ecosistema.

la importancia de estos organismos recae en regresar el carbono al ecosistema, es decir ellos utilizan materia en descomposición para generar otro tipo de componentes carbonados que pueden ser utilizados por otros organismos dentro del mar.  En caso de que estos organismo no existieran, la cantidad de animales muertos y todo en el fondo del mar sería infinita y no podría haber vida en el mar ya que no habría reciclado de nutrientes en todo el ecosistema.

Es cierto que no hay solo microorganismos con esa función, pero son una porción muy grande de ellos. En realidad no tengo ninguna especie en específico que pueda mencionarles, ni foto ya que es un poco difícil tomar fotos en el fondo del mar… pero lo importante es que sepan lo importante que son estos microorganismos que viven en el bentos marino. Especialmente porque sin ellos no conoceríamos vida como la que conocemos actualmente.

M. Sactic

REFERENCIAS

Sigee, D. 2005. Water microbiology: Biodiversity and interactions of microorganismos in aquatic environments. Wiley. USA. 544 pp.

¿De dónde viene el agar?

 

Todos sabemos el papel esencial que juega el agar en la microbiología;  sabemos que gracias a esta sustancia es posible que los microorganismos se cultiven en medio sólido, pero,  ¿qué mas sabemos sobre el agar?   Muchos piensan que Walther Hesse fue quién descubrió este agente solidificante, sin embargo, la historia es mucho más compleja que esto.

 

El agar, cuyo nombre completo es agar-agar, fue descubierto por el japonés Minora Tarazaemon, quien notó que una sopa de alga en un clima frío se solidificó en una noche.  Por esta razón, en Japón el agar es llamado Kanten o “cielo congelado”.  A partir de este momento el agar comenzó a ser usado por los europeos en la industria de los alimentos.   No fue hasta 1881 que se comenzó a usar el agar como un agente solidificante en el cultivo de microorganismos.  Walther Hesse, el asistente de Robert Koch, fue quien sugirió el uso de agar para los cultivos, sin embargo, esto no puede atribuírsele solo a él, ya que de hecho fue su esposa, Fannie, quien tuvo la idea de usar el agar en el laboratorio.

 

Bueno, ya sabemos sobre la verdadera historia del agar, pero, ¿qué tiene que ver esto con los organismos marinos?  De hecho tiene muchísimo que ver, ya que el agar se extrae de algas rojas de diferentes especies.  Según la especie de la cual se extraiga, el agar varía en su composición química y propiedades físicas, sin embargo, sus componentes principales son la galactosa y el ácido glucuronico.   Entre las principales especies de alga que se utilizan para la producción de agar están Gracilaria lichenoides, Gelidium corneum, G. amansii, entre otras, sin embargo, la producción del agar originalmente comenzó con G. amansii (Rodophyaceae), ya que es una de las algas más abundantes en las costas japonesas.

 

El polisacárido del agar se acumula en las paredes celulares de las algas agarophytas, embebida en estructuras fibrosas compuestas de celulosa cristalizada.  Este polisacárido es utilizado por la célula como una reserva de energía, por lo que el contenido de agar varía según la época del año.  Además, otras variaciones en el contenido de agar en la célula se deben a las condiciones hidrodinámicas donde crece el alga, ya que se ha encontrado una pared celular mucho más gruesa en algas donde los movimientos de agua son más fuertes. El agar es secretado en forma de un compuesto precursor por el aparato de Golgi, luego éste se deposita en la pared y se polimeriza con ayuda de enzimas.

 

Por último, ¿cómo se pasa desde un alga roja a un compuesto en polvo que solidifica los medios de cultivo? Originalmente, el procedimiento para producir agar se basaba en el congelamiento del agar para extraer el gel resultante.   Luego surgieron técnicas en las cuales  se hervían las algas con vinagre o sake para acidificar el agua y luego se filtraba el extracto y se dejaba enfriar para solidificarlo.  La gel resultante se cortaba y se congelaba.  Luego de dos días se descongelaba y se secaba al sol.   Actualmente el proceso está industrializado, y el proceso de extracción utiliza congelamiento, diálisis, filtración, entre otros procesos para la obtención de agar.

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Figura 1. Gelidium amansii

G. Moller

Fuente.

 

Phillips, G. y P. Williams. 2000. Handbook of Hydrocolloids. Woodhead Publishing, Florida. 450 pp.

Sumbali, G. y R. 2009. Mehrotra. Principles of Microbiology.  Tata McGraw Hill, Nueva Delhi. 927 pp.

Los peces también se enferman

 

Las enfermedades en los peces son un serio problema debido al impacto económico que éstas pueden llegar a tener.  Entre uno de los patógenos más serios encontrados en peces marinos y acuáticos está el hongo Ichthyophonus hoferi, ocasionando la enfermedad conocida como Ichtyophoniasis. Este organismo  se conoce como una amenaza  de salmones salvajes europeos, así como más de 80 otras especies que han sido afectadas por el mismo.

Ichthyophonous es un organismo cuya clasificación ha sido controversial. Inicialmente se clasificó como un hongo y luego como un protozoario. Sin embargo, actualmente se clasifica en un grupo nuevo que está en el límite entre animales y hongo: clase Mesomycetozoea.

Este organismo  ha tenido mayor efecto en la pesquería y acuacultura, ya que los peces infectados no pueden ser vendidos debido a la mala calidad de la carne, la cual presenta un mal olor y una textura inaceptable (con nódulos o con licuefacción de músculos). Entre las áreas mayor afectadas están Japón y el Mediterráneo, aunque la enfermedad tiene una distribución amplia.    Además, éste no solo afecta a peces, sino que también se ha encontrado en crustáceos, anfibios, reptiles y peces piscívoros.

La sintomatología de la Ichtyophoniasis es parecida a la tubertculosis o mycobacteriosis. Entre los síntomas que un pez puede presentar al estar infectado con el organismo están la presencia de úlceras y lesiones en la piel, necrosis en los músculos y nódulos blancos en el corazón, hígado y otros músculos.  La enfermedad también puede ocasionar lesiones granulares que encapsulan esporas así como invasión de tejidos por las hifas.

Los efectos de esta infección varían dependiendo si se trata de una infección aguda o crónica.  En el primer caso, la invasión en el tejido es masiva, ocasionando la muerte en 30 días aproximadamente.  En la crónica, ocurre acumulación de melanóforos y esporas y la muerte ocurre en alrededor de 6 meses.   No existe tratamiento para esta infección.

Pero, ¿cómo adquieren los peces esta infección?  Generalmente, los peces se infectan al ingerir alimentos con alto contenido de esporas, especialmente al alimentarse de peces enfermos.  Al ingerir los peces, las esporas que se encuentran en estado inactivo se liberan de los tejidos del alimento, ocasionando la infección.  Es posible que la infección sea contraída más fácilmente en peces con una infección o enfermedad previa que ocasione una depresión inmunológica.

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Lesiones blancas en el músculo de un pez infectado

G. Moller

Fuentes

 

Khanna, B. 2004. Ichthyology Handbook. Springer, Nueva York. 1059 pp.

McVicar, A. 2011. Ichthyophonus. En: Woo, P. y D. Bruno (eds). Fish diseases and disorders: viral, bacterial and fungal infections. CABI, Preston.  944 pp.

Sinderman, C. 1990. Principal diseases of marine fish and shellfish: diseases of marine fish. Academic Press, London . 521 pp.

A los hongos… ¡Mátalos con algas!

Como hemos mencionado en ocasiones anteriores dentro de esta sección del blog, los Dinoflagelados parecen ser organismos que pueden causar mucho daño a los demás organismos que habitan en la superficie del mar, además que también pueden llegar a afectar a los humanos. Sin embargo no todo es malo en estos microscópicos organsismos.

Últimamente se han desarrollado muchos estudios acerca de los metabolitos secundarios que producen estos organismos, y se han descubierto cosas muy interesantes. Bueno no sé si interesantes pero si son útiles… Bueno les voy a contar para que me crean.

Se ha encontrado que muchos de los compuestos que estos organismos desechan pueden ser tóxicos para una gran gama de hongos, por lo que últimamente se les ha tomado en cuenta como una importante fuente de fungicidas. Los científicos se han asombrado de esta cualidad ya que debido a que son un recurso muy grande en muchas superficies marinas, estos pueden ser respuesta para la utilización de fungicidas sintéticos.

Debido a estos se han desarrollado más pruebas para determinar de que forma utilizar eficientemente este recurso que se encuentra en cantidades inimaginables en el mar. Además como era de esperarse no solamente se ha encontrado que pueden tener esta clase de metabolitos secundarios, sino que también se ha podido determinar que pueden llegar a tener actividad citotóxica.

Personalmente creo que es una muy buena opción de fungicida ya que puede evitar el uso de otras sustancias muy dañinas, además que como se ha observado durante los últimos años hay afloramientos muy grandes de estos organismos en muchas costas del mundo, lo cual puede provocar daños irreparables a los ecosistemas.

MS

LITERATURA CITADA

Gamal, A. 2010. Biological importance of marine algae. Saudi Pharmaceutical Journal. Arabia Saudi. 18, 1-25.

Raja, A. 2013. Biological and Economical Importance of marine Algae. International journal of current microbiology And applied Sciences. USA. 2(5): 222-227

Tierra de Diatomeas

Las diatomeas son algas marinas o de agua dulce pertenecientes a la clase Bacilliariophyceae. Son organismos unicelulares y se caracterizan por tener una pared celular (o frústula) compuesta de dos mitades, una más grande que la otra, de tal manera que forman una estructura similar a una caja Petri. En conjunto, las diatomeas son el componente principal de la flora del mar abierto, así como una parte muy importante de la flora de agua dulce. Las diatomeas más predominantes en los ecosistemas marinos son las centrales y gonoides. Se ha determinado que a menores temperaturas del agua existe una mayor abundancia de diatomeas.

 

Luego de que una diatomea muere, su frústula (es decir, su cobertura) se puede disolver gracias a actividad bacteriana o puede quedar intacta y acumularse en el fondo del océano. En ciertas circunstancias, se puede llegar a acumular tal cantidad de frústulas que llegan a formar una capa gruesa. A estas capas gruesas de diatomeas fósiles se les conoce como diatomita (“Diatomaceous earth” en inglés).

 

Existen depósitos de diatomita creados antes del Cretácico en diferentes partes del mundo, incluso fuera de los océanos como resultado de cambios geológicos. Algunos de los depósitos más grandes se encuentran en Lampoc, California, donde la capa de diatomita tiene un grosor de 200 metros aproximadamente. Por lo tanto, la mayoría de diatomita de uso comercial proviene de estos depósitos.

 


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                                                                 Figura 1. Variedad de Diatomeas marinas

Ahora viene lo interesante, ¿para qué se utiliza esta tierra? Aunque muchos no lo creerían, estas sustancia se puede utilizar para muchísimas cosas. Por ejemplo, uno de los primeros usos que se le dio fue como abrasivo suave presente en pulidores de metal o incluso en pasta dental. Además, se ha utilizado para fabricar dinamita y para insular estructuras que deben mantener altas temperaturas. Aunque no lo crean, uno de los usos más extensivos que se le da a la diatomita es en la industria azucarera, específicamente para la filtración de líquidos. En el campo de la ciencia forense, los investigadores buscan frústulas de diatomeas en los pulmones para determinar si una persona ha muerto por ahogamiento y para determinar si fue en ambientes de agua dulce o marinos. En la actualidad, expertos en tecnología están buscando aplicar los mismos principios con los cuales las diatomeas construyen sus frústulas con patrones tan complicados en la construcción de chips de silicón más pequeños.

 

Pero, en términos ambientales, ¿qué utilidad tiene la diatomita? Se han realizado análisis en los cuales se ha determinado las condiciones pasadas de cuerpos de agua basándose únicamente en la composición de estos depósitos de diatomita. El estudio de la diatomita con el propósito de reconstruir la historia climática  se denomina Paleoceanografía.

 

Referencias:

 

 

Burguess, J.; M. Marten y R. Taylor. 1990. Under the Microscope: A Hidden World Revealed. Press Syndicate of the University of Cambridge, Cambridge. 208pp.

 

Lee, R. E. 2008. Phyclogy. Cambridge University Press, Cambridge. 547pp.

 

Walsh, P.J.; S. Smith; L. Fleming, H. Solo-Gabriele y W. H. Gerwick. 2011. Oceans and human Health: Risks and Remedies from the Seas. Academic Press, Burlington. 672pp.

Biorremediación en el océano

 

La biorremediación es el proceso de descontaminación por el cual se utilizan organismos como plantas, hongos o bacterias para neutralizar sustancias tóxicas o transformarlas  a sustancias menos tóxicas o inocuas para el ambiente y el humano.   Las bacterias tienen la capacidad de acumular o metabolizar compuestos orgánicos y metales pesados, por lo que son muy buenas como potenciales organismos biorremediadores.   Pero, ¿qué tiene que ver esto con los ambientes marinos?

 

De hecho, la biorremediación es un tema muy importante en los océanos, ya se han alcanzado avances en el tema en los últimos años.  Esto es especialmente relevante en el uso de bacterias para controlar los derrames de petróleo. Tal es el caso del que ocurrió en Alaska con el desastre del Exxon Valdez en 1989, donde las bacterias del género Pseudomonas desempeñaron un rol estelar.

 

Las Pseudomonas se encuentran naturalmente en los mares. Sin embargo, están en concentraciones tan bajas que no pueden descomponer el petróleo rápidamente.  Por esta razón, científicos agregaron nitrógeno y fósforo en las aguas de algunas playas para promover su proliferación.  Esto resultó en la rápida reproducción de las bacterias y por ende la más rápida digestión del petróleo en comparación de las playas en las cuales no se agregaron fertilizantes.  Sin embargo, la digestión no sucedió con la rapidez necesaria debido a la falta de oxígeno debajo del petróleo.

 

Desde décadas antes del derrame del Exxon Valdez, ya se había desarrollado un organismo que digiriera petróleo eficientemente.   Esto fue en 1971, cuando el microbiólogo A. Chakrabarty creó una cepa de Pseudomonas  que proliferaban en el petróleo.  Sin embargo, a pesar de estar lista para ser utilizada en derrames, no ha sido utilizada debido a los riesgos de liberar organismos genéticamente modificados al ambiente.

 

A pesar de la controversia que ha existido alrededor de estos organismos, es innegable el potencial uso que tienen los mismos, especialmente cuando se han visto los efectos letales que puede tener el petróleo sobre la fauna y flora marina.  Esto, además, hace evidente la necesidad de que se hagan más investigaciones del tema para encontrar mejores alternativas de organismos biorremediadores.

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Derrame Exxon Valdez

Por G. Moller

Fuentes:

Cruz, M. 2007. Contaminación de suelos y aguas: su prevención con nuevas sustancias naturales. Universidad de Sevilla, Sevilla. 243 pp.

 

Kratz, R. 536. Microbiology the East Way. Barron’s Educational Series, Nueva York.  536 pp.

 

Pelczar, M., E. Chan y N. Krieg. 2010. Microbiology, aplication based approach.  Tata McGraw Hill, Nueva Delhi. 897pp.

 

Tortora, G., B. Funke y C. Case. 2007. Introducción a la microbiología. 9ª ed.  Ed. Médica Panamericana, España.  959pp.