Práctica de transformación bacteriana

La transformación bacteriana es absorción directa, incorporación y expresión del material genético exógeno. Para ser mantenido de manera estable por la célula, el ADN plasmidial debe contener un origen de replicación, que permitirá la replicación en la célula, independientemente del cromosoma. Debido a que la transformación usualmente produce una mezcla de inusuales transformaciones y abundantes células no-transformadas, se necesita de un método para identificar las células que han adquirido el plásmido. Los plásmidos utilizados en este tipo de experimentos, contienen usualmente un gen que les otorgue resistencia a un antibiótico. La cepa bacteriana a transformar, debe ser sensible a éste. Las células capaces de crecer en un medio de cultivo con este antibiótico, serán las que han sido transformadas por el plásmido, y las células que no puedan crecer carecerán de éste.

Materiales

Reactivos

Equipos

En éste tipo de transformación, la región que contiene el sitio múltiple de clonamiento, o sitio polylinker, reside en el fragmento del gen lacZ-α, lo que significa que los plasmidios recombinantes tendrán el gen deseado insertado en alguna parte dentro de lacZ-α. Cuando este fragmento genético interrumpido sea expresado por la E. coli, no se producirá una proteína lacZ-α utilizable, por lo que no se formará β-galactosidasa utilizable.

Las bacterias que tengan el plásmido pero éste no tengan la secuencia recombinante pueden romper el X-gal presente en el agar del medio, tornándose suscolonias de color azul. Las bacterias que han sido transformadas, no pueden procesar X-gal y permanecen con su coloración blanca natural.

El plásmido comercial pUC18/19 sirve para clonar en E. coli.

Transformación bacteriana
Se prepararon previas células de E. coli competentes mediante el protocolo de Cloruro Cálcico. Se congelaron.

Descongele las células competentes de E. coli en hielo.

Prepare 2 tubos 1.5 ml. Rotule con - el tubo de control negativo y ? para el tubo problema. Agregue 50μL de células E. coli competentes a cada tubo.

En el tubo negativo ponemos 1 ul de agua destila esteril, en el tubo problema ponemos 1 ul que contiene el plásmido pUC18/19. Mezclar pipeteando dos o tres veces.

Incube los tubos en hielo durante 10 minutos.

Genere un shock de calor al colocando el tubo en el termobloque a 42°C durante 30 segundos.

Luego coloque rápidamente los tubos en hielo durante 2 minutos.

Añada a cada tubo 1 ml de medio SOC precalentado a 37°C

Incube a 37 ° C,  si es posible con una agitación de 200 rpm, durante 30 min.

Distribuya 100 ul de las diluciones 1:10 del control negativo y 1:10 y 1: 100 del tubo problema en placas Petri de LB preparadas con 100 ug/ml de ampicilina. Por paralelo se siembra una placa de LB sin ampicilina para comprobar que las E. coli competentes son viables.

Incube a 37 ° C durante 12-16 horas.

Inspeccione las placas para observar presencia de colonias transformadas.

Preguntas de repaso: 

1. ¿Qué ocurriría si, en un experimento de transformación como el que tenemos descrito arriba, no añadimos antibiótico a las placas Petri?
2. ¿Qué función tiene en el plásmido la región de clonación múltiple "MCS"?
3. En un tubo Eppendorf tengo 1 ml de cultivo con 1x10⁴ bacterias. He hecho un experimento de transformación con un plásmido. Por experimentos anteriores se que mi tasa de transformación es de 1 bacteria cada 10 millones de bacterias. Hago una dilución 1/1000 y siembro 10 ul de esa dilución. ¿Cuántas bacterias tendré en mi placa con antibiótico?

Solución: cero porque con solo 10.000 bacterias en el tubo y una tasa de transformación de 1 cada 10.000.000 lo más normal es no tener bacterias transformadas

4. En un tubo Eppendorf tengo 1 ml de cultivo con 1x10¹⁴ bacterias. He hecho un experimento de transformación con un plásmido. Por experimentos anteriores se que mi tasa de transformación es de 1 bacteria cada 10 millones de bacterias. Hago una dilución 1/1000 y siembro 10 ul de esa dilución. ¿Cuántas colonias tendré en mi placa con antibiótico?

Solución: 100 colonias

5. En un tubo Eppendorf tengo 1 ml de cultivo con 1x10¹⁴ bacterias. He hecho un experimento de transformación con un plásmido. Por experimentos anteriores se que mi tasa de transformación es de 1 bacteria cada 10 millones de bacterias. Hago una dilución 1/100 y seguidamente otra dilución 1/100 y siembro en una placa LB con antibiótico 100 ul de esa dilución. ¿Cuántas colonias tendré en mi placa con antibiótico?

Solución: 100 colonias

6. En un tubo Eppendorf tengo 1 ml de cultivo con 1x10¹⁴ bacterias. He hecho un experimento de transformación con un plásmido. Por experimentos anteriores se que mi tasa de transformación es de 1 bacteria cada 10 millones de bacterias. Hago una dilución 1/100 y seguidamente otra dilución 1/100 y siembro en una placa LB con antibiótico 100 ul de esa dilución. Me olvidé, porque soy humano, de poner antibiótico en las placas de LB ¿Cuántas colonias tendré ahora?

Solución: 1000 millones de colonias

Para saber más:

https://jemi.microbiology.ubc.ca/node/127

Como una bacteria se hace superresistente en tiempo real

Vibrio cholerae,  despliega su pilus, un filamento conectado a su membrana citoplasmática. Gracias a ese filamento atrapa una bacteria muerta y la absorbe,  con su ADN. Si ese ADN contiene genes de resistencia a los antibióticos entonces tenemos que somos testigos en tiempo real como surge una bacteria resistente

Un baboso impertinente: Streptococcus pneumoniae

Naturalmente competente

S. pneumoniae es capaz de coger fragmentos de ADN del medio en donde vive e incorporarlos a su propio cromosoma. A este fenómeno se le llama transformación. Como S. pneumoniae lo hace de manera espontanea se dice que es competente natural. Esta habilidad hace de ella una bacteria capaz de coger ADN de otras bacterias y explica el porqué S. pneumoniae es una de las bacterias más resistentes a los antibióticos. El experimento de Avery, McLeod y McCarty con la cápsula de S. pneumoniae demuestra que el ADN es la molécula soporte de la herencia

Tres enfermedades producidas por neumococo. La pulmonía (izquierda) se produce cuando neumococo baja de las vías respiratorias superiores a los pulmones. La meningitis (centro) es una enfermedad invasiva en la que neumococo se aloja en una zona del cuerpo donde normalmente no hay bacterias. En la otitis media (derecha) neumococo pasa de las fosas nasales o la faringe al oído. Fuente: PneumoADIP.

La cápsula es clave para entender cómo esta bacteria causa enfermedad

La cápsula resbalosa

Cuando S. pneumoniae está rodeado de cápsula es, para los macrófagos que tratan de agarrarla para destruirla, como una pastilla de jabón mojada

Este video fue rodado en 16 mm en 1950 por David Rogers de la Vanderbilt University.

Las vacunas contra S. pneumoniae funcionan

Existen varias vacunas contra S. pneumoniae. Suelen ser vacunas polivalentes. Estas vacunas se logran purificando los polisacáridos de la cápsula de más de 90 serotipos, normalmente los más frecuentes del área en donde se fabrique o comercialice la vacuna. Por este motivo, la vacuna no es muy efectiva en países en desarrollo que, o bien no son un mercado con recursos para poder comprar una vacuna adaptada a sus serotipos más frecuentes, o bien carecen de tecnología para la fabricación de vacunas propias.

Eficacia de la vacuna VCN-7. Los datos se refieren a la disminución de las enfermedades producidas S. pneumoniae en niños. Fuente neumoADIP.

Faringitis pneumococica: cuando dos son multitud

S. pneumoniae vive tranquilamente en la nasofaringe. A veces su habitat natural se ve alterado por infecciones víricas o por otras bacterias como S. pyogenes que causan faringitis. En ese momento, S. pneumonie detecta el peligro, y se vuelve impertinente, en el sentido más estricto. Según la RAE, impertinente es:

1. adj. Que no viene al caso, o que molesta de palabra o de obra. Apl. a pers.
2. adj. p. us. Excesivamente susceptible, que muestra desagrado por todo, y pide o hace cosas que están fuera de propósito.

Es decir, que la S. pneumoniae desarrolla cápsula y coloniza los pulmones, todo por ser demasiado susceptible.

Los plásmidos viajan en vesículas de membrana (y transforman especies de bacterias similares)

Os voy a explicar el último artículo científico que hice. Este trabajo fue una de las razones de dejar, al menos temporalmente la ciencia. Cuando ya estaba listo y había hecho todos los controles que me había pedido el que era mi jefe fue entonces cuando me pidió los datos, cepas, plásmidos y protocolos para que se los diese a la técnico para que repitiese de forma independiente mis experimentos. En ese momento dije que me iba y me fui. Repitieron los experimentos, salió todo como había hecho y publicaron. Como veis mi nombre no va de primero ni tampoco soy "corresponding author" lo que viene a ser el "mastermind" que diseñó y pensó el artículo. Este artículo lo diseñé y pensé como continuación a lo que había aprendido sobre vesículas de membrana en la Universidad de Michigan. Luego viene a Coruña y tres años dejaba dejaba el laboratorio. ¿Qué no hay una universidad española entre las 200 mejores? ¿Qué no hay premios Nobel españoles de ciencia exceptuando a Ramón y Cajal?. Valga esta experiencia como un suma y sigue de la explotación de los científicos sin plaza por los ya establecidos en este país sin que nadie diga nada. Si no de que hay personas con tantísimas publicaciones. Hay excepciones claro está, pero son tan excepciones que las conocemos todos. Lo demás es la norma.

La idea básica es coger las vesículas de membrana externa (OMVs en sus siglas  en inglés) de Acinetobacter baumannii y ver si, primero llevan en su interior plásmidos de ADN y después comprobar si estas vesículas son capaces de transformar otras cepas u otras especies de Acinetobacter.

 Las OMVs tienen un tamaño entre 50 y 20 nm como se puede ver en la fotografía de microscopía electrónica de transmisión. Estas vesículas se obtienen básicamente por ultracentrifugación. Primero se crece a la bacteria en un medio rico, se centrifugan estos cultivos para bajar todas las bacterias y se deja el sobrenadante que se filtra a través de filtros de 0.2 micras. Esto elimina a las bacterias que hubiesen quedado en el sobrenadante. Este sobrenadante filtrado es estéril porque si tomamos muestras y las cultivamos en medio líquido o sobre placa Petri no crece nada.

Para obtener las OMVs las ultrifugamos y las obtenemos bien del fondo o si por ejemplo hacemos un gradiente de densidad con sucrosa las obtenemos de la fracción correspondiente a un 30% de glucosa.


Si no os funciona esta presentación de Slideshow podéis verla aquí:

https://drive.google.com/file/d/0B6tsE05fLtm3UXhGX215NWI2ckE/edit?usp=sharing

El siguiente experimento fue una chorrada pero que ilustra cómo la transformación de la cepa sensible de Acinetobacter con OMVs procedentes de cepas clínicas es dependiente del tiempo. Incubamos A. baumannii que ha crecido hasta una OD600 de 0.4 (quiere decir que el cultivo está en fase exponencial, esto es que las células están muy activas metabólicamente) con 10 ug de vesículas y dejamos incubar a distintos tiempos. Luego se siembran en placas Petri y se dejan crecer las placas un día para poder observar colonias. Cuando las células incubaron sólo una hora no vemos colonias transformantes; a las 24 h de incubación se alcanza un máximo de transformantes.. Cuando las células tuvieron 3 h de incubación con las vesículas y luego se sembraron obtvimos un tercio del máximo. Por lo tanto es un proceso dependiente del tiempo en el que se obtienen el 50% de los transformantes a las 6 h de incubación.

.
La cepa tipo ATCC 17978 que es sensible a los antibióticos cuando se transforma con el plásmido proveniente de las cépas clínicas a través de las vesículas adquiere la resistencia que exhiben las cepas clínicas.

Hicimos un Dot-blotting para comprobar si la transformacion era dependiente de dosis y para detectar la presencia del gen blaOXA24 en las vesículas de membrana. Para ello se precipita el ADN de las vesículas en una membrana de manera que el ADN de las vesículas se queda pegado a las membranas. Luego se incuba con un líquido en el que hay una hebra de ADN marcada radioactivamente. Este ADN se mueve en el líquido libremente. Si se encuentra con el mismo gen adherido a la membrana se va a hibridar, es decir va a complementar la hebra del ADN pegado a la membrana para así formar una doble cadena de ADN en donde una hebra proviene del ADN que está en las vesículas y la otra hebra del ADN marcado radioactivamente. En el experimento A vemos que el dot (punto en inglés) A es el control positivo, y el F el negativo y funcionan correctamente y que a mayor cantidad de vesículas más ADN hay dentro de la cepa tipo que en principio carece de este gen como se puede observar en F.

En la fila de abajo (B) lo que vemos es que las cepas clínicas A y B tienen el gen  blaOXA24 y la cepa tipo transformada con vesículas provenientes de A y B también, ver dots C y D, mientras que la cepa tipo sola no tiene el gen  blaOXA24: ver dot E.

Para mi el trabajo ya estaba completo pero hay que hacer más para tener contentos a las personas que van a corregir nuestro trabajo y decidir si se publica o no. Ya dije que la preparación de vesículas de membrana era estéril. Si añadías una preparación de vesículas de membrana a medio de cultivo rico y dejabas crecer durante varios días no crecía nada. Aun así había que cerciorarse. No vaya a ser que tengamos muñones en vez de manos. Así que hicimos un experimento REP-PCR, que consiste en amplificar ADN de los plásmidos para tener cantidad suficiente para que al correr en un gel de agarosa se vean esas bandas tan hermosas. Lo que se amplifica son regiones palindrómicas repetitivas del genoma. Dos cepas se consideran que pertenecen a la misma especie cuando tienen el mismo patrón de bandas. Se acepta una diferencia máxima de dos bandas. Vemos que A y B son los patrones de las cepas clínicas y C, D y E pertenecen a la cepa tipo, sóla (C) o transformada a través de las OMVs con los plásmidos provenientes de A y B (los canales D y E). Conclusión: no ha habido contaminación.

Hemos visto que no había contaminación en las células de A. baumannii. Ahora comprobaremos que los plásmidos son los que son y que no hubo contaminación. Se extraen los plásmidos, se cortan con unas enzimas de restricción y se observa su perfil de bandas. 1 y 3 son las bandas de los plásmidos de las cepas clínicas y 2 y 4 son los mismos plásmidos en la cepa tipo. Todo está bien. Artículo publicado.

La conclusión era la que dije al principio: A. baumannii libera vesículas de membrana que en su interior portan plásmidos y algunos de estos plásmidos, como es nuestro caso llevan un gen de resistencia a antibióticos. Estas vesículas pueden transformar otras cepas de A. baumannii.

Terraformar Marte con bacterias

Terraformar Marte con bacterias. En este artículo veremos cómo la ciencia puede elucubrar una fantasía para mayor gloria de unos egos desatados y presentarla como esperanza de la humanidad, reto ineludible y proyecto ilusionante. ¿Qué nos importa a nosotros Marte?. Después de este artículo posiblemente nos decantemos positivamente hacia esta quimera. Como especie somos así: pensamos que la hierba más verde está siempre en el valle de al lado.

La tecnología la tenemos y el conocimiento de las condiciones geoquímicas de Marte también. Entonces podríamos inocular el planeta Marte con bacterias, especialmente bacterias extremófilas capaces de crecer en ambientes difíciles y comenzar (o recomenzar) la vida en el planeta rojo. Este podría ser el mayor y más audaz experimento científico de toda la historia. Para aquellos que buscan la gloria y la trascendencia estas últimas palabras son golosas y apetecibles: ¡Crear toda una biosfera! Ver como se produce la evolución de la vida en un planeta distinto al nuestro, poner las condiciones para una futura colonización humana del planeta, y más allá...

Antes de comenzar con los datos no estaría de más recordar todos esos ejemplos, la mayoría desastrosos, de introducción de especies en nuevos hábitats: conejos en Australia, cangrejos americanos en España, uña de gato sudafricana en las dunas etc. La mayoría de esas experiencias hicieron realidad la fábula del Aprendiz de Brujo, al cual se le escapa de las manos el conjuro y acaba haciendo un desastre.

Hace cuatro mil millones de años la tierra era un erial sin vida. Volcanes por doquier, impactos de asteroides día si y día también, mareas de 300 metros arriba y abajo y una atmósfera sin oxígeno y tóxica. Más o menos el mismo panorama desagradable que reina en el resto de los planetas del sistema solar. Pero de repente y sin que sepamos muy bien como la vida apareció y apareció a lo grande: conquistó todo el planeta y lo cambió para siempre.

Las primeras bacterias eran quimioautótrofas, es decir, sólo necesitaban azufre y hierro para crecer, y de eso había en abundancia. Algunas de estas bacterias desarrollaron un mecanismo en el cual utilizando la energía de la luz solar producían unas reacciones que liberaban oxígeno. El oxígeno mataba a las bacterias que no estaban acostumbradas a este elemento con lo cual les daba una increíble ventaja. Estas bacterias se llaman cianobacterias y están todavía con nosotros, presentes en las películas de verdín, en simbiosis con los hongos en los líquenes, en el agua verde de la charca de los patos etc. Al liberar enormes cantidades de oxígeno las cianobacterias relegaron a sus predecesoras a grietas y lodos en donde el oxígeno era escaso y además causaron la primera era glacial del planeta creando un nuevo panorama en la Tierra: atmósfera rica en oxígeno y una capa de ozono protectora. En este nuevo ambiente las bacterias ensayan distintos tipos de simbiosis entre ellas dando lugar a las primeras células con nucleo, nuestras células y las de las plantas y los hongos. Es lo que se vino a llamar la explosión Cámbrica, un periodo en el que aparecieron prácticamente todos los tipos de bichos y plantas que actualmente conocemos.

La NASA envió al espacio la sonda Kepler en 2009 y desde entonces ha estado explorando el espacio para encontrar planetas similares a la Tierra capaces de tener vida. Hasta ahora ha encontrado a más de 100 candidatos. Una de cada seis estrellas, de media, albergan un planeta con condiciones para desarrollar vida. Y mientras que estas estrellas están a varios años luz de nosotros tenemos la suerte de tener en nuestro sistema solar a Marte, un planeta capaz de albergar vida a tan sólo 225 millones de km.

Pero... ¿Hubo alguna vez vida en Marte?. La mayoría de los esfuerzos de los investigadores para resolver esta pregunta se dirigen a intentar saber si alguna vez hubo agua líquida en Marte, asumiendo que el agua líquida sea una condición imprescindible para el desarrollo de vida, al menos como la conocemos e imaginamos.

En 2008 la misión Phoenix confirmó que existe agua líquida en Marte en el interior del suelo marciano. Otro robot, el Curiosity, recientemente ha demostrado que en el pasado había grandes cantidades de agua líquida en Marte. Ahora bien, si hablamos de pruebas directas de vida en Marte hay que reconocer que no las tenemos, que además la presencia de altas radiaciones de rayos ultravioleta y de compuestos oxidantes no invitan a la presencia de vida, al menos en la superficie marciana. Futuras misiones de robots podrán proporcionarnos nuevas pistas o quizá la confirmación de la vida en el planeta rojo.

Pero ¿Por qué esperara a que los robots hagan todo el trabajo?. Más discretamente aquí en la Tierra los científicos pueden utilizar sus placas petri para simular como sería las condiciones en Marte e intentar hacerlas más similares a las de la tierra empleando microbios. ¿Qué hace falta para convertir a Marte en un planeta con unas condiciones capaces de albergar vida humana?. Esta pregunta ya ha dado lugar a un nuevo término: Ecopoyesis que en griego significaría algo así como “producción de una nueva casa”.

Para volver a la vida a un planeta muerto necesitamos la semilla adecuada y el terreno apropiado. Por lo que conocemos del planeta Marte las únicas criaturas que podrían vivir en semejante infierno serían, como no, las bacterias. ¿Cómo serían esas bacterias pioneras?

¿Candidata para terraformar? La bacteria WN1359 aislada en el permafrost, crecida en el medio TSBYS a 0ºC y atmósfera y presión igual a la terrestre (círculos); atmosfera similar a la marciana y presión como la terrestre (triángulos) y atmósfera y presión como la de Marte (cuadrados).

Estas bacterias pioneras deberían realizar algunas taréas hercúleas como aumentar la presión atmosférica y la temperatura media, fundir hielo para crear charcas de agua líquida, aumentar los gases de efecto invernadero y proporcionar un escudo atmosférico contra la radiación ultravioleta. Y por supuesto tiene que hacer esto en la situación actual marciana. ¿Cuáles serían las características que debiera tener una excelente bacteria pionera? Debieran ser tolerantes al frío y capaces de crecer sobre hielo; capaces de crecer en ausencia de oxígeno; tener fotosíntesis y alta resistencia a los rayos ultravioleta y capacidad para utilizar distintos sustratos para vivir. Casi nada. Actualmente la ciencia tiene varios candidatos terrestres incluídas las cianobacterias.

La cianobacteria Chroococcidiopsis es una habitante de las rocas, altamente resistente a la desecación, hipersalinidad y capaz de vivir entre los fríos y calores más extremos. La bacteria Carnobacterium spp. crece en el permafrost a presiones atmosféricas muy bajas y sin oxígeno. Las arqueobacterias metanogénicas son capaces de crear un efecto invernadero rápido. Muchas de estas bacterias funcionan mejor como miembros de una comunidad con bacterias de distintas especies que aisladas por lo que los biólogos debieran inocular consorcios bacterianos donde unas especies proporcionasen elementos que fuesen necesarios para otras para así partir de ecosistemas bacterianos complejos capaces de proporcionar distintas soluciones metabólicas y energéticas.

Con los datos que nos proporcione la sonda Curiosity en los próximos cinco años se podrán desarrollar nuevos candidatos bacterianos a terraformar Marte. La sonda Curiosity tiene un vida estimada de 14 años así que poco a poco iremos conociendo más y más acerca de la fisicoquímica de la superficie marciana. En 2020 se espera mandar una nueva misión de acompañamiento de la Curiosity.

Mientras tanto aquí en la Tierra la búsqueda de nuevos candidatos continúa. La secuenciación masiva de ADN hace que aumente año a año el número de especies bacterianas y de arqueobacterias extremófilas conocidas. Nuestro conocimiento sobre comunidades de microbios en ambientes extremos está aumentando exponencialmente, ahora tenemos que aprender a manipularos genéticamente igual que hemos hecho con bacterias que son bien conocidas en los laboratorios como la famosa Escherichia coli. De esta manera tendremos en cada bacteria las herramientas genéticas necesarias para sobrevivir las duras condiciones climáticas marcianas. Un próximo paso ineludible será la creación de consorcios microbianos sintéticos, es decir, grupos de bacterias en que las diferentes bacterias contengan todas las herramientas químicas para transformar la superficie de Marte. Las arqueobacterias extremófilas pueden proporcionarnos un comienzo pero posiblemente necesitamos que estas bacterias evolucionen para adaptarse a Marte. Los virus seguramente jugarán un papel importante en las reorganizaciones genéticas necesarias para esa adaptación.

Algunos se preguntarán sobre los aspectos éticos de mandar bacterias terrestres para colonizar Marte. Hay que recordarles que hay científicos que postulan que la vida en nuestro planeta empezó gracias a bacterias que como autoestopistas viajaban en meteoritos que impactaron con nuestro planeta. Quizás algún día un cohete saldrá de nuestro planeta cargado de minúsculos bichitos con la misión de hacer del planeta rojo un lugar habitable y nuestra primera parada en el viaje de la humanidad hacia las estrellas.

Referencias:

Graham, J. (2004). The Biological Terraforming of Mars: Planetary Ecosynthesis as Ecological Succession on a Global Scale Astrobiology, 4 (2), 168-195.

Friedmann EI, & Ocampo-Friedmann R (1995). A primitive cyanobacterium as pioneer microorganism for terraforming Mars. Advances in space research : the official journal of the Committee on Space Research (COSPAR), 15 (3), 243-6.

Nicholson WL, Krivushin K, Gilichinsky D, & Schuerger AC (2013). Growth of Carnobacterium spp. from permafrost under low pressure, temperature, and anoxic atmosphere has implications for Earth microbes on Mars. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 110 (2), 666-71.

Carl Woese

 Carl Woese murio el 30 de diciembre de 2012. Es el autor de la creación de un nuevo dominio para las Arqueobacterias. De esta manera, la vida se divide en tres dominios: Bacterias, Arqueobacterias (o bacterias primitivas) y Eucariotas (es decir, células con núcleo como los protozoos, los hongos, las plantas y los animales).

En sus últimos años Woese se concentró en elucidar el significado de la transmisión horizontal de material genético entre bacterias en la evolución (un tema que me apasiona). Lo curioso es que en el árbol filogenético que se encuentra más arriba no aparece para nada el concepto de transmisión horizontal de información genética, así como la teoría endosimbionte de la aparición de los distintos tipos de células eucariotas que encontramos en los protozoos.

Esto se debe a que sus estudios para determinar a las Arqueobacterias como un grupo propio se basa en la comparación de secuencias altamente conservadas de ADN. Cuando se comparan secuencias debido a la metodología seguida siempre llegamos a un ancestro común de donde se van bifurcando las remas de los distintos organismos.

La cepa de E. coli O104 recombina con la cepa EAEC 55989,

Os dejo abajo una noticia de agencia. Parece que los chinos han secuenciado el genoma de la bacteria que está causando problemas en Alemania. Con la secuenciación del genoma podemos conocer TODOS los genes de la bacteria. Una vez que se conocen todos los genes se comparan con otros genomas ya secuenciados. Parece ser que la bacteria alemana es en un 80% similar a la E. coli O104 sólo que hay una serie de genes que provienen de otra cepa. ¿Cómo es esto posible? pues porque las bacterias pueden intercambiar genes lo mismo que nosotros intercambiamos información en forma de libros, películas etc. La cepa O104 ha adquirido genes de otra cepa de E. coli, parece ser que de la variedad de E. coli denominada EAEC 55989.

Según la Organización Mundial de la Salud, la secuenciación genética preliminar de la cepa de E. coli que está causando el brote en Alemania señalaría dos mutaciones en genes clave que explicarían por qué el actual brote en Centroeuropa está resultando tan letal.

"Se trata de una cepa única que nunca antes se había aislado en pacientes", ha señalado Hilde Kruse, especialista en seguridad alimentaria del organismo a la agencia Ap; "con varias características que la hacen más virulenta y capaz de producir toxinas".

Y además de virulenta también es resistente a los antibióticos

Una idea en la que han coincidido investigadores del Instituto de Genómica de Pekín, que están colaborando con la Universidad alemana de Hamburg-Eppendorf. Tres días después de recibir muestras de 'E. coli' para su análisis, los científicos chinos han señalado que se trata de una nueva cepa, altamente infecciosa.

En un comunicado, aseguran que el patógeno que está actuando en Centroeuropa comparte un 93% de similitudes genéticas con otra variedad de 'E. coli' denominada EAEC 55989, aislada hasta la fecha en África central y relacionada con casos graves de diarrea.

"La secuenciación del genoma indica que se trata de una cepa 0104, pero de un serotipo nunca antes implicado en brotes de 'E. coli'", señala el instituto chino. "Esta nueva cepa ha adquirido secuencias específicas, similares a las implicadas en la patogenicidad y colitis hemorrágica y en el síndrome hemolítico urémico", añaden.

Para finalizar sus hallazgos añaden que las técnicas de ADN también han revelado que la mortal cepa porta varios genes que le confieren resistencia a los antibióticos, incluidos los aminoglicósidos, macrólidos y beta-lactámicos, todo lo cuál dificulta el tratamiento.

¿Qué significa cepas O140 y O157:H7?

Imagen 3D de un anticuerpo

Imagen de la bacteria Proteus mirabilis.

Las bacterias cuando entran en el cuerpo humano son consideradas agentes extraños por nuestro sistema inmune que fabrica unas moléculas llamadas anticuerpos (las moléculas son como los ladrillos del cuerpo humano) que se unen a las distintas partes de lo que consideran extraño. La biología molecular ha podido aislar esas moléculas y producirlas en gran escala. Ahora todos los laboratorios de los hospitales tienen anticuerpos que se fijan a las partes de distintas bacterias. Los anticuerpos son tan específicos que si uno se une a una parte de E. coli no se unirá a una parte parecida de otra especie bacteriana. De esta manera podemos saber en el laboratorio que tipo de bacteria tenemos. Si nuestra bacteria es reconocida por un anticuerpo que sólo se une a esa bacteria BINGO ya sabemos que bacteria es.
La bacterias E. coli tiene cientos de cepas distintas. Y todas esas cepas se distinguen mediante anticuerpos que sólo se une a una cepa determinada. En la fotografía de arriba tenemos una foto de microscopía electrónica coloreada (las fotos de microscopio electrónico sólo se ven en blanco y negro, posteriormente con el ordenador se les da un color artificial). A simple vista vemos muchos flagelos, que son las colas, y el cuerpo de color verde. La cubierta de las bacterias está formada por una molécula que se llama lipopolisacárido, es decir que está hecha de grasa y azúcares (lipo grasa y poli muchos y sacárido azucar). A este polisacárido se le llama antígeno O. Un antígeno es aquella molécula a la que se une un anticuerpo. En el brote de E. coli que está ocurriendo ahora en Centro Europa está producido por una cepa tipo O104, es decir, que hay un anticuerpo que se une al lipopolisacárido que además es el 104. Es una cepa muy rara que se ha aislado pocas veces en el mundo. La cepa 0157:H7 quiere decir que esta E. coli tiene un lipopolisacárido tipo 157. ¿Qué quiere decir H7? bien, los H son los antígenos presentes en los flagelos, es decir, en las colitas de las bacterias. En este caso hay un anticuerpo, el número 7, que se une al flagelo de la cepa E. coli 0157:H7. Esta cepa es de las que se adhieren al intestino de las personas y les provocan diarrea. La cepa alemana tiene una cubierta tipo O104 con características de comportamiento infeccioso tipo O157:H7. Esto es así porque las bacterias pueden intercambiar material genético entre ellas por un proceso llamado TRANSMISIÓN HORIZONTAL del que hablaré otro día.

Video transferencia horizontal

Magnífico video