LOS ESCONDITES SALINOS DE LAS BACTERIAS DEL RÍO TINTO PUEDEN SER COMO LOS DE MARTE

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Las altas dosis de radiación, la falta de humedad, así como la temperatura y presión extremas que soporta la superficie de Marte, hacen difícil el desarrollo de la vida. Dentro de este ambiente tan hostil, los científicos buscan nichos más ‘amigables’ que pudieran guarecerla y uno de los candidatos son los depósitos salinos.

Los precipitados de natrojarosita del río Tinto ocultan a los microorganismos (en verde) dentro de micronichos salinos. (Imagen: F. Gómez / CAB)

Ahora un equipo del Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC), en España, ha analizado un ambiente de este tipo en la Tierra: las costras de sal asociadas a un mineral con azufre y hierro denominado natrojarosita. Se encuentra en la cuenca del río Tinto, en Huelva, y es muy similar a otro detectado en Marte: la jarosita. Su presencia revela la existencia presente o pasada de agua.

“Los depósitos salinos son buenos ‘albergadores’ de restos biológicos, e incluso de vida en sí misma, en situaciones muy adversas”, destaca a SINC Felipe Gómez, coautor de este trabajo que publica la revista Planetary and Space Science.

“El motivo es que en este ambiente se mantienen unas condiciones menos adversas que las del entorno, ya que, por ejemplo, protege de la radiación y mantiene condiciones de humedad superiores a las del exterior”, explica el investigador.

Con técnicas microscópicas y de ecología molecular, el equipo ha descubierto una película de bacterias y algas viviendo en microcuevas de sal que no se pueden observar directamente. Se han encontrado hasta cinco morfologías distintas de microorganismos pertenecientes a géneros como Dunaliella y Cyanidium.

Los depósitos analizados se han ido formado en capas de pocos milímetros de grosor y constituyen un ecosistema “completamente distinto” del ya de por sí extraño ambiente del río Tinto.

“Los minerales precipitados sólo se pueden haber formado en un entorno tan ácido como este, y aún así albergan comunidades microbianas en desarrollo, es decir, que aquí encuentran su ecosistema óptimo”, dice Gómez.

Según el estudio, “la localización de estos micronichos protegidos en un análogo terrestre de Marte –como el río Tinto– supone un importante paso para considerar el potencial de habitabilidad del planeta rojo”.

La sonda Mars Global Surveyor de la NASA ya localizó formaciones salinas en forma de abanico aluvial en la superficie marciana y los científicos piensan que también las podría haber bajo el océano helado de la luna Europa, uno de los satélites de Júpiter.

“Desde un punto de vista astrobiológico, los depósitos de sal tienen gran importancia y se deben tener en cuenta a la hora de buscar restos de vida en misiones espaciales de exploración, como la que actualmente está desarrollando el rover Curiosity en Marte”, concluye Gómez. De hecho, se han localizado depósitos salinos de interés astrobiológico no lejos de donde se mueve el rover de la NASA.

En la Tierra, el equipo del CAB también ha estudiado ambientes salinos extremos en el lago Chott El Jerid (Túnez) y bajo el suelo del desierto de Atacama (Chile). 

LA BATALLA MICROBIANA POR EL HIERRO

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El hierro, ya un recurso crítico para las guerras humanas de la antigüedad, en las que forjar el mayor número posible de espadas con este metal era fundamental para cada bando, también es vital, aunque por razones distintas, para los microorganismos que intentan iniciar una invasión y las células que procuran impedirla.

Una bacteria Escherichia coli. (Imagen: Janice Haney Carr / CDC)

Los resultados de una nueva investigación acaban de resolver, al menos aparentemente, un debate de cuatro décadas sobre el papel exacto del hierro durante una invasión bacteriana a un tejido animal.

La investigación, dirigida por Phillip Klebba, profesor y jefe del departamento de bioquímica en la Universidad Estatal de Kansas, Estados Unidos, aclara cómo ciertos microbios logran invadir con éxito un organismo animal gracias a lograr apropiarse del hierro presente en éste. Lo descubierto en este estudio también aporta nuevos y reveladores datos que podrían utilizarse para idear formas de evitar ese control bacteriano del hierro. Este enfoque estratégico permitiría luchar desde otro frente contra las enfermedades provocadas por bacterias y también explorar nuevas áreas en el desarrollo de antibióticos.

El estudio, realizado en colaboración con Tyrrell Conway, de la Universidad de Oklahoma, y Salete M. Newton, de la Universidad Estatal de Kansas, muestra cómo la adquisición de hierro influye en la capacidad de las bacterias para colonizar a un animal, que es la primera etapa de una enfermedad microbiana.

El hierro desempeña un papel metabólico fundamental, lo cual hace que bacterias y animales luchen por él. Ambos bandos lo necesitan, y el bando que consiga el control del hierro tiene buenas oportunidades de ganar la guerra.

El equipo de Klebba encontró que la bacteria Escherichia coli debe apropiarse del hierro del organismo que está invadiendo, para así poder establecer con éxito un puesto de avanzada y colonizar el intestino, una idea que ha sido debatida con frecuencia por los científicos.

Durante años, se propuso que el hierro es un recurso crucial para las bacterias infecciosas que atacan a un animal porque los animales constantemente defienden el hierro presente en sus cuerpos. Un ejemplo claro de esto último lo constituyen las proteínas animales que se enlazan al hierro. Al hacerlo, evitan que los microorganismos lo obtengan. Esto se conoce como inmunidad nutricional, y es una estrategia del sistema defensivo del organismo atacado para minimizar el crecimiento bacteriano del ejército invasor. Sin embargo, hay patógenos con una gran capacidad para imponerse sobre los mecanismos de la inmunidad nutricional y adueñarse del hierro que estos les impedían obtener.

El nuevo estudio no deja dudas sobre la importancia del hierro cuando la Escherichia coli está luchando por invadir el cuerpo de un animal, porque las bacterias que fueron privadas sistemáticamente de hierro se volvieron 10.000 veces menos capaces de crecer en los tejidos.

Estos experimentos han permitido comprobar de modo inequívoco el carácter indispensable del hierro para lograr una infección victoriosa.

Las bacterias estudiadas y otras de su clase tienen tantos sistemas de transporte de hierro que es difícil eliminarlos a todos. Por ejemplo, la Escherichia coli tiene al menos ocho sistemas de adquisición de hierro.

Esta redundancia de transportadores existe porque el hierro es esencial. Si un sistema es bloqueado, entonces otro se hace cargo del trabajo. Eso hace muy resistentes a ciertas bacterias.

Los resultados de esta investigación permitirán ayudar a desarrollar nuevas estrategias bactericidas basadas en privar de hierro a los microbios atacantes.

LOS BONOBOS COMPARTEN VOLUNTARIAMENTE LA COMIDA CON EXTRAÑOS A CAMBIO DE COMPAÑÍA

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Los bonobos comparten voluntariamente la comida e incluso renuncian a sus propios alimentos por un extraño, pero sólo si el receptor les ofrece a cambio interacción social, según un estudio publicado este miércoles por Jingzhi Tan y Brian Hare, de la Universidad de Duke (Estados Unidos), en la revista 'Plos One'.

En una serie de experimentos, los autores encontraron que el comportamiento de los bonobos fue al menos en parte impulsado por motivaciones altruistas, ya que los animales ayudaron a adquirir alimentos a extraños, incluso sin interacción social posible como resultado de ayudarlos. Sin embargo, su generosidad tenía sus límites: los animales no comparten la comida en su poder si no existe interacción social posible.

Aunque los sujetos de estudio fueron todos los bonobos que habían quedado huérfanos por el comercio de carne de animales silvestres en el Congo, no mostraron diferencias significativas psicológicas de bonobos que habían sido criados por sus madres. Según los investigadores, sus resultados ponen de manifiesto la evolución de la generosidad de estos simios, los parientes más cercanos del ser humano y sugieren que el comportamiento puede haber evolucionado para permitir la expansión de las distintas redes sociales.

"Parece una locura para nosotros, pero los bonobos prefieren compartir con desconocidos", dijo Brian Hare, profesor de Antropología Evolutiva en la Universidad de Duke. A su juicio, Están tratando de ampliar su red social y, al parecer, lo valoran más que mantener las amistades que ya tienen.

Para medir esta voluntad de compartir, realizaron una serie de experimentos con bonobos del santuario Lola ya Bonobo, en Kinshasa, República Democrática del Congo. "Ellos se preocupan por los demás, pero sólo en una especie de forma egoísta --dijo Hare--. Comparten cuando se trata de un tipo de 'low-cost/low-benefit situation', pero cuando se trata de una situación en la que no hay beneficio, no comparten, algo que es diferente de un ser humano, que tiene que preocuparse de dar a otros de forma anónima".

LOS PÁJAROS PUEDEN SENTIR EMOCIONES CON EL CANTO COMO LOS HUMANOS CON LA MÚSICA

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Un pájaro que escucha el canto de sus semejantes puede experimentar algunas de las mismas emociones que siente un ser humano al escuchar música, según sugiere un nuevo estudio realizad con gorriones.

"Encontramos que el mismo sistema neuronal de recompensa se activa en las hembras en estado de reproducción que están escuchando a los pájaros macho, y en las personas que escuchan la música que les gusta," dice Sarah Earp, quien dirigió la investigación como estudiante en la Universidad de Emory .

Para los machos que escuchan la canción de otro varón, la historia es diferente: Tenían una respuesta de la amígdala que tiene una apariencia similar a la de las personas cuando escuchan música discordante y desagradable.

El estudio ha sido el primero en comparar las respuestas neuronales de los oyentes en el largo debate sobre si el canto de los pájaros puede considerarse música.

"Los científicos, desde los tiempos de Darwin, se han preguntado si el canto de los pájaros y la música puede servir para fines similares, o que tengan los mismas precursores evolutivos", señala Earp.

¿CÓMO PUEDE UN METRO CUADRADO DE PRADERA CONTENER DECENAS DE ESPECIES DE PLANTAS?

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Durante más de 50 años, las teorías ecológicas han predicho que el número de especies que pueden coexistir en un área determinada aumenta con la heterogeneidad de las condiciones ambientales en el hábitat.

¿Cómo puede un metro cuadrado de pradera contener decenas de especies de plantas? ¿Y qué factores determinan el número de especies que viven en un ecosistema?. La revista Science considera esta cuestión una de las 25 preguntas sin resolver más importantes de la ciencia, tanto por su importancia en la comprensión de la naturaleza como por el valor de los ecosistemas naturales para la humanidad. El valor de los bienes y servicios proporcionados por los ecosistemas naturales se estima que supera el PIB de nuestro planeta.

Durante más de 50 años, las teorías ecológicas han predicho que el número de especies que pueden coexistir en un área determinada aumenta con la heterogeneidad de las condiciones ambientales en el hábitat. Esta premisa fue examinada en un estudio llevado a cabo por los estudiantes Allouche Omri y Michael Kalyuzhny, guiados por el profesor Ronen Kadmon, del Instituto Alexander Silberman de Ciencias Biológicas de la Universidad Hebrea de Jerusalén, en colaboración con el profesor Gregorio Moreno-Rueda y el profesor Manuel Pizarro de la Universidad de Granada.

Los investigadores afirman que en un entorno heterogéneo - donde hay muchos tipos diferentes de hábitats - hay menos recursos y menos adecuados de la zona disponible para cada especie, haciéndolos más vulnerables a la extinción local. Esto conduce a la hipótesis de que la heterogeneidad del hábitat excesivo puede en realidad reducir el número de especies.

Esta hipótesis fue examinada usando modelos matemáticos y análisis empíricos de los ecosistemas naturales. Sus predicciones fueron examinados con un meta-análisis de conjuntos de datos de decenas de especies vegetales y animales de todo el mundo diferentes localidades.

Tanto los resultados teóricos como los análisis de datos soportan la hipótesis de los investigadores de que la heterogeneidad del hábitat puede aumentar la tasa de extinción de especies y por lo tanto reducir el número de especies que habitan en el ecosistema.

Estos hallazgos son muy importantes para la conservación de la biodiversidad, ya que la práctica actual es la de conservar las áreas de máxima heterogeneidad del hábitat e incluso tomar medidas para aumentar la heterogeneidad del hábitat. El estudio demuestra que este enfoque convencional puede conducir a resultados negativos, especialmente en el caso de los paisajes de tamaño limitado, lo cual es típico de las reservas naturales.

Los ecosistemas y las especies que los componen se encuentran bajo una creciente presión de la actividad humana. En estas condiciones, el manejo hábil e inteligente de los paisajes naturales es vital. Este estudio proporciona a los científicos y los responsables políticos con ideas importantes para la selección y gestión de las áreas para la conservación.

UN REPASO A LA CIENCIA ESPAÑOLA DE 2012

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En 2012, a pesar de los recortes a la investigación, el trabajo de los científicos españoles ha dado titulares, ha abierto informativos y ha ocupado portadas de las mejores revistas científicas.

El 6 de agosto culminó el aterrizaje en Marte del rover Curiosity, que incluía una estación ambiental (en la foto) y una antena españolas.Imagen: NASA.

Los avances contra el envejecimiento dieron un paso más en el mes de mayo, cuando un equipo del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) liderado por María Blasco logró prolongar un 24% la vida de ratones con un tratamiento que actúa introduciendo el gen de la telomerasa en las células.

Dos semanas después, Manel Esteller, del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge, presentó el primer epigenoma de Europa. Su estudio describía los perfiles epigenéticos –modificaciones químicas en el ADN– de los glóbulos blancos de dos mujeres, una sana y otra con una enfermedad genética. En octubre, el equipo de Esteller, especializado en la investigación con gemelos, anunciaba el hallazgo de un cambio químico en el ADN que hace que una mujer desarrolle cáncer de mama y, por el contrario, su hermana gemela no lo padezca.

La secuenciación del epigenoma de 139 pacientes de leucemia linfática crónica, en la que participaron nueve centros nacionales dentro del Consorcio Internacional del Genoma del Cáncer, continuó con el trabajo del mismo equipo, que en 2011 había descifrado el genoma de esta enfermedad, el tipo de leucemia más común en Europa.

 

La ciencia española, en portada

 

Dos investigaciones españolas han sido este año portada de las revistas científicas más prestigiosas: primero en Science cuando, a mediados de junio, la datación de las pinturas rupestres de algunas cuevas españolas planteó la posibilidad de que hubieran sido realizadas por neandertales, y no por Homo sapiens; y a finales de septiembre, en Nature, que llevó a su portada un trabajo que dilucidaba el origen de una gran explosión estelar que se observó en el año 1006, y cuyos restos fueron visibles durante tres años.

En mayo también fue portada de Nature la secuenciación del genoma del tomate por un consorcio internacional, en el que varios centros españoles se ocuparon del cromosoma 9. Un mes después, otro grupo científico con españoles en sus filas describió en Science la mutación responsable de que los tomates sean más bonitos pero menos sabrosos.

Aún tuvimos más noticias de secuenciaciones. En el mes de junio, un equipo internacional con participación española secuenciaba el esperado genoma del bonobo, el más hippie de los grandes primates y la única especie de homínido de la que todavía no se conocía la información genética completa.

Poco después, los científicos del proyecto Melonomics descifraron otro genoma de un vegetal con gran importancia económica, el del melón. Fue la primera vez que una iniciativa pública-privada española conseguía el genoma completo de una especie de planta superior, con flor y productora de semillas.

El megaproyecto internacional ENCODE, la Enciclopedia de los Elementos del ADN, contó con la colaboración de veinte investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG), dos del CNIO, y con la ayuda del Instituto Nacional de Bioinformática. En septiembre, 30 artículos de acceso abierto en cuatro revistas científicas de prestigio desvelaron los resultados de ENCODE sobre la función del llamado ‘ADN basura’, con millones de 'interruptores' que encienden y apagan la actividad de nuestros genes.

 

Pegados a la pantalla por la ciencia

 

Dos noticias científicas han abierto este verano los telediarios: el 4 de julio, el hallazgo del bosón de Higgs, que ha sido escogido por las revistas Science y Nature como el mayor hito de la ciencia mundial en 2012; y el 6 de agosto, el aterrizaje en Marte del Curiosity, la maniobra más compleja de los robots de exploración planetaria de la NASA. En una y en otra hazaña los científicos españoles han estado presentes.

 En el Gran Acelerador de Hadrones (LHC), el laboratorio donde los físicos dieron caza a la evasiva partícula elemental, trabajan, entre otros españoles, Carmen García, del Instituto de Física Corpuscular, en el experimento ATLAS; y Teresa Rodrigo, del Instituto de Física de Cantabria y presidenta del Consejo de la Colaboración CMS. Las dos científicas se atrevieron a comentar para SINC el hallazgo del bosón antes de que se anunciara oficialmente.

El robot Curiosity de la NASA tuvo a millones de personas pegadas a las pantallas de sus ordenadores durante siete minutos de ‘terror’. En España hubo que madrugar para vivir uno de los momentos más emocionantes que nos ha dejado la ciencia de 2012. Eran las 07:32, hora peninsular cuando culminaba el aterrizaje en Marte del rover Curiosity, que incluía una estación ambiental (REMS) y una antena españolas.

Desde la madrugada, en la sede del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) en Torrejón de Ardoz (Madrid), el equipo de SINC compartió con científicos y periodistas las horas previas, y fue testigo de la emoción –y las lágrimas– de los miembros de REMS en el momento en que el Jet Propulsion Laboratory en Pasadena (EE UU) anunció el éxito del aterrizaje. “¡Qué subidón! –exclamaba una científica de REMS después de los aplausos–, aunque el entusiasmo de hoy lo vamos a necesitar otros dos años”. Y que dure.

LA DECISIÓN CRUCIAL DE UNA BACTERIA ANTE UNA SITUACIÓN LÍMITE

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Como el dueño de una casa que prepara ésta para resistir el paso de un huracán que se acerca, la bacteria Bacillus subtilis se vale de una larga serie de preparativos para afrontar una situación límite a la que no podría sobrevivir de otro modo.

Bacterias B. subtilis. Las oscuras no están formando espora. Las brillantes, sí, estando en proceso de dividirse asimétricamente en dos porciones: la de la cámara grande, en amarillo, y la correspondiente a la pequeña, en rosa. (Imagen: M. Fujita/UH)

 

El proceso de formación de esporas es complejo y un tanto enigmático. Por ejemplo, algunas células eligen convertirse en esporas y otras no, aunque estén expuestas a las mismas condiciones.
Una nueva investigación, realizada por especialistas de la Universidad Rice en Houston, Texas, y la Universidad de Houston, ha permitido constatar que la bacteria Bacillus subtilis comienza los preparativos para formar una espora incluso antes de tomar la decisión final de si hacerlo o no. La bacteria puede llegar a posponer mucho la toma de esa decisión tan crucial, como si experimentase dudas.
Para descifrar cómo la B. subtilis decide formar una espora, el equipo de Oleg Igoshin y Jatin Narula creó una serie de modelos informáticos sofisticados que recrean los mecanismos biológicos cruciales del organismo. El nuevo estudio ha permitido conocer en profundidad el sofisticado mecanismo que permite a la B. subtilis comenzar esos preparativos y mantener el control hasta el último momento.
La B. subtilis es una bacteria común del suelo que forma una espora cuando la comida escasea. La formación de una espora implica cambios drásticos. Primeramente, la célula se divide asimétricamente en el espacio interno limitado por su pared exterior, formando una cámara grande y una pequeña. A medida que avanza la formación de la espora, una cámara envuelve a la otra, creándose así una especie de búnker que protege al ADN del organismo y a un pequeño conjunto de proteínas que pueden reiniciar la actividad de éste cuando las condiciones externas hayan mejorado.
La B. subtilis es inofensiva para los humanos, pero algunas bacterias peligrosas como la del carbunclo o "ántrax maligno" (Bacillus anthracis) también forman esporas. Los científicos están interesados en conocer mejor el proceso, tanto por razones de salud pública como para explorar la evolución de procesos genéticos complejos.