Bacterias sabueso

Mediante Ingeniería Genética un grupo ha construido un mutante de Escherichia coli en el sistema biosensor que activa el movimiento del flagelo.

Si inoculamos la cepa silvestre, llamada Cepa-1, en agar semisólido la bacteria puede "nadar" y difundir alrededor:

Cepa silvestre:

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En la cepa mutante, llamada Cepa-2, se ha delecionado el gen cheZ que codifica para la proteína CheZ. Sin esa proteína el control de movimientos del flagelo se pierde.

Primera cuestión: ¿Cómo se comportará dicho mutante? ¿La difusión en agar semisólido será mayor o menor que en la cepa silvestre?

A continuación el grupo investigador toma esa cepa carente de CheZ y le introducen un plásmido que contiene el gen de dicha proteína, pero bajo el control de un ribointerruptor (riboswitch). Esta nueva cepa recibe el nombre de Cepa-3.

El ribointerruptor funciona de la siguiente forma:

• En ausencia de una molécula, llamémosla molécula A, el mRNA mensajero del gen cheZ no se puede traducir por los ribosomas.


• En presencia de la molécula A, el mRNA del gen cheZ se puede traducir por los ribosomas.

Los investigadores inoculan la Cepa-3 en una placa de agar semisólido en donde se ha añadido una gota conteniendo la molécula A en uno de los lados de la placa.

Segunda cuestión: ¿Cómo se comportará la Cepa-3 en dicha placa? ¿Se alejará o se acercará a la molécula A?


Este grupo investigador además ha introducido el gen de la Proteína Verde Fluorescente o GFP (Green Fluorescent Protein) en la Cepa-3, consiguiendo así la Cepa-4. Esta bacteria emite fluorescencia verde gracias a dicha proteína

Tercera cuestión: ¿Qué utilidad práctica podría tener la Cepa-4?

(*)Figura producida a partir del libro "Brock. Biología de los microorganismos" de la Editorial Pearson

Biodeterioro del patrimonio cultural

Un gran número de cuevas que contienen pinturas prehistóricas (Altamira, Cueva de los Murcielagos, ...) han sido cerradas a las visitas públicas para evitar el deterioro de las mismas. A pesar de la oscuridad y la falta de nutrientes del entorno, los microorganismos pueden crecer. La combinación entre el dióxido de carbono producido por los visitantes y los microbios que viven en la superficie de la roca producen la degradación de las pinturas. En una primera fase se intentó evitar dicha degradación mediante el uso de agentes químicos pero dichos agentes biocidas demostraron ser mucho más agresivos contra las pinturas que contra los microorganismos. Se ha observado que la primera etapa de biodeterioro de una pintura suele comenzar con la aparición de una mancha verde-azulada. Sobre esa mancha verde-azulada se va disponiendo un biofilm compuesto de una gran diversidad de bacterias y hongos que van atacando la pintura.

Recientemente, la Comunidad Europea ha iniciado un proyecto cuyo objetivo es evitar dicha degradación y permitir la reanudación de las visitas. Hay varios grupos investigadores y cada uno ha desarrollado una determinada estrategia para resolver el problema. Aquí se describen las dos más prometedoras en cuanto a sus resultados preliminares y una que ha fracasado:

• Estrategia A: Iluminar las cuevas con una luz verde-azulada. Se ha observado que evita la aparición de las manchas del mismo color y por lo tanto no se desarrolla el biofilm posterior.

• Estrategia B: Utilización de sideróforos sintéticos. Los sideróforos son moléculas quelantes para el hierro. Esta estrategia se utiliza tanto en los estados iniciales de la formación del biofilm, como en los más avanzados. Se observa una disminución del crecimiento del biofilm e incluso su desaparición.

• Estrategia C: Utilización de antibióticos específicos. La utilización de fungicidas, o de bactericidas que solo atacasen un determinado grupo de microorganismos (antibióticos contra Gram + o contra Gram -) hace disminuir la población de dichos microorganismos en el biofilm. Sin embargo, el tratamiento no parece ser efectivo ni siquiera inicialmente, pues no se observa ningún tipo de disminución en el crecimiento del biofilm durante el tratamiento. Para empeorar las cosas, a largo plazo aparecen microorganismos resistentes contra dichos compuestos, con lo que dicho tratamiento deja de ser efectivo por completo.

Preguntas:

1. ¿Qué tipo de microorganismos se ven afectados por la estrategia A?


2. Considerando la respuesta dada a la pregunta 1, explicar por qué son los primeros microorganismos del biofilm y cómo pueden vivir y reproducirse esos microorganismos en un entorno en oscuridad como el de una caverna


3. ¿Por qué el tratamiento con antibióticos es inefectivo incluso inicialmente?


4. ¿Por qué son efectivos los sideróforos sintéticos en la inhibición del crecimiento del biofilm?


5. ¿Aparecerán microorganismos resistentes contra los sideróforos?

Cianobacterias y biofertilización

Una empresa que produce biofertilizantes está ensayando el potencial de dos especies de cianobacterias como fijadores de nitrógeno. Una de las especies pertenece al género Oscillatoria y la otra al género Anabaena. Debajo se muestra unas gráficas que comparan la eficiencia en la fijación del nitrógeno de ambas especies a lo largo de los ciclos día-noche.




Explica porqué el comportamiento de ambas especies es tan distinto.

Contaminación fecal en playas

En el año 1999, la playa de Huntington en California tuvo que ser cerrada debido a un problema de contaminación fecal. Inmediatamente se realizó una serie de muestreos para determinar el origen de la contaminación. Dicho origen estaba en las aguas del río Santa Ana. Alrededor de dicho río confluían las aguas de una zona urbana, una planta de energía y una marisma recuperada como un refugio de aves (Marisma Talbert). Abajo se muestra un mapa de la zona contaminada indicando las conducciones de agua hasta el río y con las estaciones de muestreo (círculos numerados).

En las zonas urbanas de los Estados Unidos, la red de aguas pluviales está separada de la red de aguas negras (aguas fecales). Adicionalmente, las aguas fecales son depuradas antes de ser vertidas en el río Santa Ana.

Los resultados de contaminación microbiana de los muestreos fueron los siguientes (números en UFC por 100 mililitros).

Adicionalmente, se realizó un muestreo de microorganismos fecales a lo largo de varios días en la estación 4 y en ella se encontró lo siguiente:

Los microbiólogos postularon una hipótesis sobre el origen pero dicha hipótesis no convenció al ayuntamiento. Se decidió realizar una serie más exhaustiva de muestreos y tras ellos se pudo determinar exactamente dónde se producía dicha contaminación. Se comprobó que la hipótesis inicial dicha por los microbiólogos era la correcta.

¿Dónde se originaba la contaminación?

¿Qué datos apoyan dicha conclusión?

¿Por qué aparece un patrón oscilante en la estación número 4?

Planta biosensora

En las imágenes de arriba puede observarse a una planta transgénica muy especial. Pertenece al género Arabidopsis y está diseñada para actuar como un biosensor. Ha sido producida por una empresa danesa para un proposito muy especial.

En condiciones normales la planta es verde. Pero si en el suelo se encuentra la molécula NO2, entonces la planta cambia de color. La molécula de NO2 es absorbida por la planta, y una vez dentro, esta molécula activa la síntesis de un pigmento rojo.

El foro de Davos reunido en enero del 2007 calificó a esta tecnología como pionera y prometedora. Los ensayos de esta planta en Croacia y Serbia tuvieron bastante éxito y se está planeando utilizarlas en Africa. Sin embargo, también hay críticas. Una es que son plantas transgénicas y serían liberadas en la naturaleza. La otra es que segun la Fundación HALO, no es un buen biosensor, pues si no hay liberación de NO2, la planta no se oscurece.

Preguntas

1. ¿Qué bacteria se ha usado para obtener esta planta transgénica?
2. ¿Qué tipo de genes se han introducido para obtener dicha pigmentación roja?
3. ¿Para qué se está utilizando esta planta?