Escherichia coli (E. coli para los amigos) es una bacteria miembro de la familia de las enterobacterias y forma parte de la microbiota del tracto gastrointestinal de animales homeotermos, como por ejemplo el ser humano.

La mayoría de las E. coli no causan problemas. Pero, algunos tipos pueden producir enfermedades y causar diarrea. Uno de ellos causa la diarrea del viajero. El peor tipo de E. coli causa una diarrea hemorrágica y a veces puede causar insuficiencia renal y hasta la muerte. Su descubridor la vio por primera vez en caca de bebé.

Theodor Escherich

El descubridor de esta bacteria logró esta hazaña examinando, literalmente, caca de bebé. Este investigador, de hecho, fue la primera persona de la era moderna que mostraría un importante interés científico en las heces.

En Xataka

Este es primer organismo vivo con un genoma totalmente rediseñado: estamos a las puertas de crear una vida genuinamente sintética

Su nombre era Theodor Escherich (de ahí el nombre que llevaría más tarde la bacteria), un joven investigador pediátrico de Múnich que, a finales del siglo XIX, puso al microscopio varias muestras de heces de bebés. Tal y como lo describe Bill Bryson en su libro El cuerpo humano:

Allí halló 19 tipos distintos de microorganismos, lo que representaba un número considerablemente superior al que él esperaba encontrar habida cuenta de que las únicas fuentes obvias de entrada de dichos microorganismos en el cuerpo de los bebés eran la leche materna y el aire que respiraban.

La bacteria se ha convertido en el microbio más estudiado de la historia. Presenta más variabilidad genética entre dos cepas que todos los mamíferos de la Tierra. Pero Theodor se murió incluso antes de que la bacteria recibiera su nombre: cuando él la descubrió, la bautizó como Bacteria coli commune.

Un equipo internacional de investigadores dirigido por las Universidades de Bath y Sheffield ha investigado la evolución de Campylobacter jejuni, una bacteria transportada por el ganado que es la principal causa de gastroenteritis en países de altos ingresos.

Su estudio ha concluido que el uso excesivo de antibióticos, el alto número de animales y la baja diversidad genética causada por las técnicas de cultivo intensivo aumentan la probabilidad de que los patógenos se conviertan en un riesgo importante para la salud pública.

Evolución genética del patógeno

El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, se centra en la evolución genética del patógeno, descubriendo que las cepas de la bacteria específicas del ganado surgieron al mismo tiempo que un aumento significativo en el número de ganado en el siglo XX.

En Xataka Ciencia

5 epidemias que han matado a mucha gente

Concretamente, los cambios en la dieta, la anatomía y la fisiología del ganado desencadenaron la transferencia de genes entre cepas generales y específicas del ganado con una ganancia y pérdida de genes significativas.

Esto ayudó a la bacteria a infectar a los humanos: en las últimas décadas, ha habido varios virus y bacterias patógenas que han cambiado de las especies de animales salvajes a humanos: el VIH comenzó en los monos; el H5N1 provenía de las aves; ahora se sospecha que Covid-19 proviene de los murciélagos.

Para que la infección sea una pandemia, se añaden otros factores ya comunes como el movimiento de animales a nivel mundial y las prácticas agrícolas intensivas.

En Xataka Ciencia

Estas son las diferencias entre el coronavirus chino y el SARS que infectó a 8.000 personas en 2003

Según Sam Sheppard, del Centro Milner para la Evolución de la Universidad de Bath:

Se estima que hay 1.500 millones de reses en la Tierra, cada una de las cuales produce alrededor de 30 kg de estiércol cada día; si aproximadamente el 20 por ciento de ellas transportan Campylobacter, eso equivale a un enorme riesgo potencial para la salud pública.

Se estima que Campylobacter está presente en las heces del 20% del ganado en todo el mundo. Cabe recordar que Campylobacter causa tres veces más casos que E. coli, Salmonella y listeria combinados.

Todos estamos más o menos familiarizados con el tamaño de una bacteria: más o menos, a ojo cubero, podemos afirmar que son minúsculas, generalmente invisibles al ojo humano (unos pocos micrómetros).

Lo que es menos conocido es su esperanza de vida. ¿Cuánto tiempo vive una bacteria?

20 minutos

La vida promedio de una bacteria es de unos 20 minutos. Durante esta existencia tan efímera, sin embargo, una bacteria es capaz de hacer muchas cosas.

En Xataka Ciencia

La diferencia entre la criatura más pequeña del mundo y la más grande del mundo

Incluso transformarse, cual ingeniero genético aplicándose mejoras en sí mismo.

Porque las bacterias pueden intercambiar genes entre sí, y también pueden recoger ADN de las bacterias vecinas muertas (lo que se denominan "transferencias genéticas horizontales"). Esto permite que las bacterias tengan una gran capacidad de adaptación al medio.

También el ADN bacteriano sufre más mutaciones (más errores), lo que le permite ser aún más versátil a nivel genético (solo las mejores adaptadas sobreviven). Si a esto le sumamos la velocidad a la que se reproducen, ya tenemos el combo perfecto: E. coli, por ejemplo, puede reproducirse 72 veces en 24 horas.

En Xataka Ciencia

Se identifica el punto débil de superbacteria resistente a los medicamentos que mata a más de 5.000 estadounidenses al año

Tal y como señala Bill Bryson en El cuerpo humano, esto significa que una bacteria puede acumular tantas generaciones como hemos logrado nosotros en toda la historia humana en solo... ¡3 días!:

En teoría, una sola bacteria progenitora podría producir una masa de descendientes mayor que el peso de la Tierra en menos de dos días; y entres su progenie superaría la masa del universo observable. Obviamente, eso no podría suceder nunca, pero lo cierto es que ya nos acompañan cantidades que superan lo imaginable. Si pusiéramos todos los microbios de la Tierra en un montón y toda la vida animal en otro, el montón de los microbios sería 25 veces mayor que el de los animales.

Las lavadoras que todos tenemos en casa pueden ser el caldo de cultivo perfecto para las bacterias, incluidas cepas muy resistentes capaces de infectar a los seres humanos.

Es lo que sugiere el hallazgo en un hospital alemán, un entorno inusual para una lavadora doméstica: se encontraba en una unidad de cuidados intensivos neonatales, donde el personal lo utilizaba para lavar artículos para padres y bebés.

Klebsiella oxytoca

La primera autora de este estudio, Ricarda M. Schmithausen, ha explicado que, entre 2012-2013, las pruebas mostraron que algunos de los recién nacidos portaban la bacteria resistente a los medicamentos Klebsiella oxytoca, aunque no padecían infecciones. Y que esa bacteria procedía de la ropa lavada por las lavadoras del hospital.

En Xataka Ciencia

En la ISS se ha identificado una bacteria desconocida

La mayor parte de las infecciones por klebsiella oxytoca son infecciones urinarias o de vías biliares, en muchas ocasiones son infecciones polimicrobianas o adquiridas en el hospital, especialmente en pacientes diabéticos, tratados con antibióticos anteriormente o que presentan alguna enfermedad previa de gravedad.

El sello de goma y el compartimento de detergente de una lavadora doméstica proporcionan un ambiente perfecto para que florezca Klebsiella, especialmente porque el agua fría y tibia que ahorra energía ahora es la norma en las lavadoras domésticas. Solo las temperaturas superiores a los 60 ºC son suficientes para matar estas bacterias en particular.

Esta clase de contaminación podría ser extrapolable a un hogar medio, pero los investigadores señalan que las personas sanas con hogares relativamente sanos no necesitarían tomar ninguna precaución. El problema surge cuando los usuarios de la lavadora son personas con sistemas inmunes particularmente deprimidos.

En Xataka Ciencia

Haciendo el mapa de una enfermedad cuando ni siquiera sabes que la produce una bacteria

Así pues, el estudio resulta más bien útil para los entornos hospitalarios o especialmente sensibles, pero no debemos sentir paranoia hacia las lavadoras domésticas en un entorno hogareño: después de todo, las bacterias están en todas partes, particularmente en un ambiente no estéril como una casa familiar, por lo que es poco probable que la lavadora represente un peligro especial.

Donde existe el problema es en el entorno hospitalario: Lls resistencias antibióticas se han convertido en un problema global de primer orden, según la Organización Mundial de la Salud (OMS). La presencia de las llamadas superbacterias (microorganismos que se hacen resistentes a los tratamientos antibióticos que hay para combatirlos) ha aumentado a nivel global y los hospitales.

El problema del plástico es gigantesco, así que de poco o nada sirven las restricciones personales de índole ascética.

La solución pasa por encontrar un sustituto no tan contaminante o algún procedimiento para eliminarlo de los ecosistemas. En este sentido, un método más prometedor sería el de liberar bacterias que literalmente se coman en plástico.

Últimos avances

Recientemente, por ejemplo, se creó por casualidad un tipo de bacteria capaz de descomponer las botellas de plástico, tal y como sugiere un nuevo trabajo publicado en Proceedings of of the National Academy of Sciences.

Los orígenes del nuevo estudio están relacionados con el descubrimiento en 2016 de una bacteria, Ideonella sakaiensis, en un basurero japonés que había evolucionado para usar PET (tereftalato de polietileno) como fuente de energía, es decir, el material que se usa comúnmente en el millón de botellas de refrescos que se venden por minuto en todo el mundo.

Con esta nueva enzima se podría degradar PET en pocos días, en comparación con los 450 años que tarda en degradarse naturalmente. La bacteria original Ideonella sakaiensis está lejos de ser la primera especie viva que posee proclividades de comer plástico.

Se ha descubierto que las orugas del gusano de cera rompen el plástico en cuestión de horas, y los gusanos de la harina poseen microbios intestinales que comen a través del poliestireno.

Gregg Beckham, investigador en los Estados Unidos. Laboratorio Nacional de Energías Renovables del Departamento de Energía, piensa que, dada la ubicuidad de la contaminación ambiental, "es probable que los microbios evolucionen más rápido y mejores estrategias para descomponer los plásticos hechos por el hombre. Parece que la naturaleza está evolucionando en soluciones”.

Hacen falta, pues, soluciones radicales, más que movimientos románticos y/o ascéticos. Más de ocho millones de toneladas de plástico ingresan a la corriente de desechos cada año. El 91% de él no se recicla. Eso significa que se encuentra en los vertederos y, finalmente, hace su camino hacia el océano. El plástico tarda 400 años en descomponerse.

Una bacteria presente en la microbiota asociada a la hormiga Atta sexdens rubropilosa es capaz de producir las mismas pirazinas que el insecto utiliza para demarcar su camino hasta el nido, según concluye un estudio realizado por investigadores de la Universidad de São Paulo (USP).

Los resultados han sido publicados en el la revista Scientific Reports.

Geolocalización

El estudio trata de comprender la relación de dependencia existente entre los insectos sociales y sus microorganismos simbiontes. Según explica Mônica Tallarico Pupo, docente de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Ribeirão Preto (FCFRP-USP) y coordinadora de la investigación:

Observamos ese fenómeno en más de una colonia de cortadoras, y esto planteó algo muy interesante: ¿la bacteria Serratia marcescens produce la feromona de pista para las hormigas, o aporta a ese proceso de alguna forma? Es algo que pretendemos investigar.

Los investigadores emplearon una especie de fibra capaz de absorber los compuestos aromáticos de la placa de cultivo. Este material fue analizado posteriormente mediante cromatografía de gases asociada a la espectrometría de masas.

No sabemos a ciencia cierta si existe una síntesis compartida o si el microorganismo produce los compuestos aromáticos y el insecto únicamente los almacena en sus glándulas. En estudios futuros, pretendemos poner a prueba técnicas tendientes a eliminar esa bacteria de la hormiga, a los efectos de observar si siguen produciendo los compuestos.

El mundo de lo más pequeño todavía está lleno de sorpresas, y la microbiología, lejos de ser una disciplina aburrida, nos enseña que todavía hay mucho que explorar.

Ahora, nuevas imágenes revelan misteriosas estructuras dentro de los microbios, incluyendo mini-torres, anzuelos, pistas de tren y herraduras.

El interior de una bacteria

Los investigadores han descubierto estructuras misteriosas, como estos compartimentos en forma de burbujas llamados vesículas que se sitúan entre la membrana celular (cyan) y la pared celular (púrpura) de la bacteria Halothiobacillus neapolitanus (criotomograma, parte superior, reconstrucción tridimensional, parte inferior).

Durante muchos años, se creía que las bacterias no tenían estructuras internas y eran básicamente bolsas de enzimas.

Ahora, un grupo de investigadores ha descrito una rica colección de misteriosas estructuras y compartimentos dentro de las bacterias. Nadie sabe la función de los constructos, como señalan en el estudio publicado en Journal of Bacteriology, pero deben ser importantes para que las bacterias gasten tanta energía en su construcción.

Paralelamente, otro estudio ha presentado la primera mirada a escala atómica en un microcompartimento bacteriano completo. Los microcompartimentos son depósitos de proteínas que las bacterias usan para mantener ciertas reacciones químicas separadas del resto de la célula. Muchos investigadores han trabajado duramente para crear estos microcompartimentos para fabricar fármacos, productos químicos industriales o biocombustibles, pero ello ha sido frustrante porque los científicos no entendían completamente la construcción de las estructuras.

"Es como jugar con bloques de construcción de Lego, pero no entender cómo los ladrillos encajan juntos", ha explica Danielle Tullman-Ercek, una bióloga sintética en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois.

Ahora, en este segundo trabajo publicado en Science, los investigadores dirigidos por la bióloga estructural Cheryl Kerfeld han utilizado una combinación de cristalografía de rayos X y microscopía cryoelectrónica para examinar los microcompartimientos de la bacteria Haliangium ochraceum y responder a esas preguntas.

Los dos trabajos, pues, muestran la complejidad interna de las bacterias. Con todo, hay más estructuras misteriosas. Durante la última década, el biólogo celular estructural Grant Jensen de Caltech y sus colegas han utilizado la criotomografía electrónica para producir más de 15.000 imágenes de 88 especies de bacterias. La técnica consiste en congelar rápidamente las células, tan rápidamente que las moléculas de agua no pueden formar cristales. Las células se conservan como estaban en su ambiente, lo que permite a los investigadores ver lo que realmente hay en su interior.

El equipo de Jensen encontró estructuras parecidas a la Torre Eiffel, anzuelos, herraduras, vías férreas, filamentos y mallas. También se hicieron evidentes muchos compartimentos diferentes dentro de las células bacterianas o entre la membrana celular y la pared celular de la bacteria.

Se ignora tanto sobre todas estas estructuras, que el equipo decidió hacer públicas las imágenes para que, entre todos, tratemos de descubrir sus funciones. Concretamente, a través del crowdsourcing, es como se espera resolver los misterios sobre lo que son estas estructuras y, sobre todo, cuáles son sus funciones.

Una bacteria de agua dulce llamada Prosthecobacter debontii pinza su superficie con apéndices que se asemejan a las mini torres Eiffel. Los científicos no saben cómo se utilizan los complejos apéndices.

Probablemente viajó desde la Tierra a la espacio, donde mutó, y finalmente se ha dejado ver en un filtro del sistema de limpieza del laboratorio de la plataforma orbital de la Estación Espacial Internacional (ISS): es una bacteria desconocida, la primera que se identifica fuera de nuestro planeta.

La NASA ha decidido bautizar este nuevo organismo como «Solibacillus kalamii», en homenaje al presidente indio Abdul Kalam, fallecido en julio de 2007, que destacó por su implicación en la investigación espacial.

¿Terrestre o extraterrestre?

Por lo que se cree, el organismo habría permanecido a bordo de la ISS durante 40 meses, entre enero de 2008 y mayo de 2011. El laboratorio de la NASA sospecha que la bacteria viajó desde la Tierra a la estación con una de las cargas, y es improbable que su origen sea extraterrestre.

En cualquier caso, la bacteria resulta interesante porque no ha sido afectada por las radiaciones ultravioletas y las temperaturas de entre -20 y -40 ºC en el espacio, y porque vive a 400 kilómetro de la Tierra.

Un brote de carbunco, enfermedad conocida como ántrax y olvidada desde hace casi un siglo, podría estar matando a las primeras personas. La razón de que reaparezca esta bacteria tan antigua es que permanecía congelada y, debido al calentamiento global y el deshielo, ha revivido.

El primero en fallecer por culpa de esta enfermedad que se creía extinta (la última vez que se registró fue en 1941) ha sido un niño de 12 años, que murió en el hospital de la localidad de Salekhard, capital de la región autónoma rusa de Yamalia.

Además, las autoridades han informado que unos 1.200 renos han muerto en los últimos días debido a una combinación de la bacteria del ántrax con una fuerte ola de calor. Los restos de los renos muertos son incinerados, ya que las esporas del bacillus anthracis, que causa el carbunco, soportan temperaturas de hasta 140 grados centígrados.

Las Tropas de Defensa Radiológica, Química y Biológica del país han sido desplegadas en la región para realizar pruebas de laboratorio sobre muestras del suelo. El gobernador, Dmitry Kobylkin, declaró el estado de emergencia. El martes, dijo Kobylkin se habían tomado "todas las medidas" para aislar el área.

¿Qué es el ántrax?

El ántrax ha estallado en Rusia en varias ocasiones, incluyendo un brote derivada de un accidente de 1979 en una instalación militar. Esta bacteria fabrica esporas, una modalidad del germen cubierta de una vaina protectora. Las esporas de B. anthracis se han investigado como agentes de guerra biológica, y han sido usadas en ataques con carbunco en 2001.

A pesar de que las esporas de ántrax permanezcan congeladas en el hielo, pueden permanecer en estado letárgico y volverse viables transcurridos incluso cien años.

La transmisión en animales se produce normalmente por ingestión. En humanos se puede producir un contagio cutáneo al contactar con animales infectados o sus productos contaminados (pellejo, lana y sangre), bien directamente por su manipulación o indirectamente vehiculado por diversos insectos hematófagos.

El ántrax no es contagioso, lo que significa que no se trasmite de una persona a otra del mismo modo que la gripe. Se debe tratar con antibióticos. Sin embargo, puede retornar una y otra vez durante meses o años después de la primera infección. De no tratarse, el contagio puede desencadenar:

• Absceso del cerebro, la piel, la médula espinal u órganos como los riñones
• Endocarditis
• Osteomielitis
• Cicatrización permanente de la piel
• Sepsis
• Propagación de la infección a otras zonas

Solo en 2013 se produjeron alrededor de 56 millones de toneladas de politereftalato de etileno en el mundo, también conocido como PET, cuya acumulación supone un problema cada vez mayor en los ecosistemas de todo el mundo marino.

Pero esto podría llegar a su fin gracias al hallazgo publicado en Science por parte de Kohei Oda, autor principal del estudio e investigador del Instituto de Tecnología de Kyoto (Japón): una bacteria que devora esta sustancia contaminante. Concretamente, la labor la realiza una nueva enzima de la bacteria, a la que han llamado Ideonella sakaiensis201-F6, que puede degradar casi en su totalidad una lámina delgada de PET tras seis semanas a una temperatura de 30 ºC.

Según Oda:

Hasta ahora no existía ningún informe de cómo degradar el PET a dióxido de carbono y agua. Una de las razones es porque PET tiene estructuras cristalinas y también una naturaleza química hidrófoba. (...) Logramos aislar a estos microorganismos en un lugar de reciclaje de botellas de PET. Nuestro estudio es solo el inicio para desarrollar una tecnología que pueda degradar el material de PET que se desperdicia a escala industrial. Y lo haremos utilizando el grupo de bacterias o Ideonella sakaiensis o enzimas de la cepa tan pronto como sea posible.

El descubrimiento de la nueva bacteria no ha sido casual. Los investigadores japoneses razonaron que, dado que el PET es un compuesto orgánico, podrían haber evolucionado formas de vida adaptadas a él.

Vía | Sinc