¿Que sabemos sobre el Ébola?

El pasado 8 de Mayo (2018) se declaró en la República Democrática del Congo en dos brotes diferentes un nuevo brote de Ébola, después de registrarse unas 17 muertes y 21 posibles casos de infección más. Tiempo atrás, en el 2014,  ya habíamos oído hablar sobre este virus pero prácticamente no sabíamos nada sobre él. ¿Qué sabemos actualmente sobre este virus? Entra y conoce todos los datos biológicos que tenemos actualmente sobre el Ébolavirus. 

VIRUS ÉBOLA

GENERALIDADES

El virus del Ébola presenta una forma muy característica: parece un hilo. Por ese motivo está clasificado en la Familia Filoviridae (juntamente con el virus del Marbugo y el Cuevavirus). Actualmente se conocen cinco cepas diferentes, nombradas generalmente por el lugar donde se produjeron brotes conocidos: Ëbola Zaire (EBOV), Reston virus (RESTV que no presenta síntomas en humanos), Bundibugyo (BDBV), Sudan (SUDV) i Taïforest (TAFV).

El virus del Ébola fue descubierto en dos brotes diferentes (Sudán Sur y República Democrática del Congo) afectando sobre todo a comunidades pequeñas y con una mortalidad entre 50-90%. A partir de ese primer encuentro se han registrado una gran cantidad de brotes esporádicos y muy intensos. Normalmente son cortos en el tiempo pero de rápida expansión con una mortalidad muy variada. Los brotes se han observado en Europa (con una mortalidad del 0%), Estados Unidos (mortalidad del 0%) y África (con mortalidad variada). En el gráfico siguiente observamos los brotes en el continente africano desde que se descubrió el Ébolavirus.

En el gráfico destaca el brote que se produjo en 2014, el mayor desde que se conoce el virus con un total de más de 25.000 afectados y más de 10.000 muertes. Para poder observar bien los datos del gráfico, haz click encima.

Gráfico de los diferentes brotes de Ébola registrados en África. Fuente: SciDevNet.

Después de padecer tantos brotes y el último tan peligroso (por su rápida y gran expansión) y la posible utilización del virus como arma biológica, la comunidad científica aceleró la producción de conocimientos sobre este virus, sus características biológicas y su ecología. Con esos conocimientos podemos tratar de prevenir o curar la enfermedad producida por este virus.

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

Como bien hemos dicho anteriormente, el virus del Ébola presenta una forma alargada semejante a un hilo. Puede alcanzar grandes longitudes de hasta 14.000 nm y unos 80 nm de diámetro. Recomendamos leer el artículo de microbiología básica para entender mejor los diferentes tamaños de los microorganismos.

El virus presenta una cadena de ARN negativo de 19.1 kb que codifica para siete proteínas virales que conforman las diferentes capas del virus y garantizan sus funciones.

Microfotografía del Ébolavirus. Fuente Health and Lifestyle.

ESTRUCTURA DEL VIRIÓN

El virus del Ébola presenta tres capas diferenciadas. Por una parte, encontramos el nucloide (donde encontramos el ARN). Presenta una forma tubular y en espiral de unos 20-30 nm de diámetro. El nucleoide se encuentra centrado y rodeado por la cápside helicoidal (de unos 40-50 nm de diámetro). Ésta última está rodeada por una membrana espiculada conocida como envuelta viral.

Recreación de un virión del Ébola. Se nombran las diferentes capas: N (nucleoide), C (cápside) y MB (envoltura viral). Imagen modificada de PrtoMontt.

NUCLEOIDE

En esta capa más interior encontramos dos proteínas concretas: una nucleoproteína estructural y una ARN polimerasa, conocida como proteína L. La primera de ellas conforma la estructura del nucleoide y encontramos 11 proteínas por cada giro de la hélice. Esta nucleoproteína es la que se une al ARN.

Por otro lado, la proteína L se encarga de sintetizar ARN positivos dentro de la célula huésped para su posterior replicación.

Esquema detallado de los diferentes componentes del virión. Imagen modificada de Visual Science.

CÁPSIDE

La cápside tiene forma helicoidal y es la capa que contiene mayor cantidad de proteínas. Por un lado contiene la proteína P (con función desconocida). También encontramos la proteína VP30 (que se encarga de desplegar el ARN en el interior del huésped y a su vez, es un factor de transcripción) y la proteína VP35 (factor de transcripción y antagonista de los interferones). En mayor cantidad encontramos la VP40 (función estructural) que forma dímeros y se cree que en el interior de la célula huésped forma estructuras circulares (cuya función aún es desconocida). En menor cantidad encontramos la VP24 (también estructural) que se cree que tiene funciones como interferón o cofactor de la polimerasa.

ENVUELTA VIRAL

La membrana que forma la envuelta viral está formada por una glicoproteína viral que forma trímeros en la membrana. Ésta presenta forma de trímeros con una sección transmembrana y una sección extracel·lular. La glicoproteína está rodeada de proteínas, receptores, lípidos y factores de histocompatibilidad de la célula huésped, es decir, no son de origen viral.

Representación 3D de la glicoproteína viral (rojo) y la membrana de origen no viral. Imagen de Visual Science.

Estas representaciones 3D de las diferentes capas del virión se han obtenido de Visual Science. Las regiones representadas en rojo corresponden a estructuras de origen viral, mientras que las zonas grises son de origen no viral.

CICLO DEL VIRUS ÉBOLA

CICLO EPIDEMIOLÓGICO

Este virus es de origen africano y su reservorio natural son los murciélagos frugívoros de la familia  Pteropodidae. Éstos pueden infectar de forma accidental a otros mamíferos como por ejemplo simios no humanos. Éstos son los que más sufren las consecuencias de la infección por Ébola. Los primates o el mismo murciélago pueden infectar, a su vez, de forma accidental a los humanos. Un ejemplo muy interesante de infección por ébola en humanos fue por el consumo de cerebro de mono infectado.

Entre humanos, la transmisión se produce a través de los fluidos corporales como por ejemplo la sangre, vómitos, excrementos y en ciertos casos más graves por el semen, leche materna u orina. Este virus no se transmite por el aire, pero si puede hacerlo por las microgotas de saliva expulsadas en estornudos o mientras hablamos.

Representación del ciclo ecológico del ébola. Fuente CDC.

CICLO INTRACELULAR

Una vez los viriones han entrado dentro del cuerpo humano, estos se unen a la célula receptora con las glicoproteínas virales. Estas proteínas reconocen los receptores celulares tipo HAVCR! (TIM1) y se unen a ellos. En ese instante, se inicia una señalización celular que activa el mecanismo de macropinocitosis (proceso de captación de material en el espacio extracelular por invaginación de la membrana celular). Así pues, la membrana recubre el virus y lo introduce en un endosoma hacia al citoplasma. Dentro del endosoma, la envoltura viral es destruida por los enzimas lisolíticos y el nucleoide se fusiona con la membrana del endosoma y sale hacia el citoplasma.

Una vez allí, la proteína L inicia su función y empieza a transcribir el ARN negativo a uno positivo y mediante los mecanismos celulares se empiezan a transcribir todas las proteínas virales. Por otro lado, el ARN se replica en el núcleo celular. Una vez hechas las copias, el ARN viral sale del núcleo mediante un transportador dependiente de actina y se dirige a la membrana celular. Allí se ensambla con las demás proteínas y se fusiona con la membrana celular, llevándose para formar su envoltura una parte de la membrana del huésped.

Representación del ciclo que sigue el ébola en su proceso de infección celular. Foto de Viralzone.

¿EXISTE ALGÚN TRATAMIENTO O PREVENCIÓN PARA EL ÉBOLA?

Después del intenso brote que tuvo lugar en 2014, se puso a prueba una vacuna preventiva conocida como VSV-EBOV. Ésta es una vacuna recombinante formada por un virus de la estomatitis vesicular modificado genéticamente. Este virión contiene glicoproteínas del Ébola y así es reconocido por el sistema inmune al entrar en el organismo huésped. Al ya tener preparado un sistema de reconocimiento, cuando entra un virión del Ébola, éste es reconocido  y, por tanto, se inicia una respuesta inmune.

A su vez, en el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) se está trabajando con cinco prototipos diferentes de vacuna para el Ébola. Uno de ellos es una gran mejora de la vacuna VSV-EBOV, ya que aparte de contener la glicoproteína también se sintetiza la VP40, facilitando así el reconociemiento por parte del sistema inmune del virus.

Cabe destacar, que una vez se esta infectado con el virus del Ébola, el único tratamiento posible es la tranfusión de anticuerpos monoclonales y medicamentos antivirales.

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El Ébola no va a desaparecer, por tanto, todos los conocimientos sobre él son bienvenidos. Su cura y tratamiento están cada vez más cerca. 

BIBLIOGRAFÍA

• Centro de control y prevención de enfermedades (CDC, en inglés)
• MicroBio Blog. Ignacio López-Goñi.
• Visual Science. Poster educativo sobre el Ébola (disponible aquí).
• Imagen de portada: Janssen

El regalo microbiológico de mamá

¿Sabías que para el correcto desarrollo de un bebé las madres le brindan algo más que nutrientes y elementos necesarios para su crecimiento? Exacto, nuestras madres nos entregan los primeros microorganismos necesarios para que nuestro sistema inmune y digestivo se desarrolle correctamente. En este articulo hablamos sobre este precioso micro-regalo. 

¿GESTACIÓN EN CONDICIONES ESTÉRILES?

Durante mucho tiempo se ha creído que el útero y el saco amniótico que contiene al feto es un lugar estéril sin ninguna presencia microbiológica. Es más, la simple presencia de microorganismos estaba asociada a alguna patología o un riesgo para el bebé. Así pues, se creía que el feto se desarrollaba en un ambiente completamente estéril durante las 40 semanas de gestación y entraba en contacto por primera vez con algún tipo de bacteria durante el parto.

Actualmente, gracias a los avances tecnológicos y los estudios genéticos, se ha observado que este dogma no era cierto. Los fetos están en contacto con bacterias durante toda la gestación. Generalmente se trata de bacterias no patógenas que son transmitidas por la madre durante el embarazo y después del parto.

Ecografía de la placenta. En color rojo se han coloreado las bacterias y en azul las venas. (Imagen de Wolfgang Moroder)

Esta transmisión microbiológica maternal es un fenómeno muy extendido en muchos grupos del reino animal, como por ejemplo poríferos, moluscos, artrópodos y cordados. La presencia de este fenómeno a lo largo del reino animal y la facilidad que tienen estos organismos para llegar al feto, muestran que esta transmisión es un proceso muy antiguo y supone una ventaja evolutiva para los organismos.

Ejemplos de animales en los que se ha observado la transmisión bacteriana maternal. A) Pulgón del guisante (Acyrothosiphon pisum), b) Gallina doméstica (Gallus gallus domesticus), c) Salmón rojo (Oncorhynchus nerka) y d) Tortuga de río Podocnemis expansa. (Imagen: Lisa Funkhouser).

VÍAS DE TRANSMISIÓN

Existen distintas vías por las que la madre hace llegar las primeras comunidades bacterianas al bebé. Así pues, el contacto del bebé con su futuro microbioma se da por primera vez a través de las bacterias de la placenta. A continuación y durante el parto, se transfieren algunas cepas bacterianas por el canal vaginal, la piel y finalmente, por la leche materna. 

Diferentes vías de trasmisión microbiológica maternal. (Imagen modificada de Lisa Funkhouser)

BACTERIAS DE LA PLACENTA

Hace relativamente poco que se conoce la presencia de comunidades bacterianas en este órgano. Aún así hay que destacar que se trata de un microbioma pequeño en términos de abundancia. Generalmente, se trata de microorganismos no patógenos, pero su variación podría estar relacionada con alteraciones comunes en el embarazo como por ejemplo los partos prematuros.

En un principio se creía que estas comunidades bacterianas estarían relacionadas con la microbiota vaginal de la progenitora, pero se ha observado que las bacterias de la placenta son más similares a las de la microbiota bucal de la madre. Según las investigaciones,  las bacterias llegarían de la boca de la madre al feto por el torrente sanguíneo. Así pues, una buena salud bucodental es esencial para el correcto desarrollo del bebé.

En el siguiente esquema se representan las principales especies bacterianas identificadas en la placenta humana.

Principales filos bacterianos que se pueden encontrar en la placenta humana. Imagen de elaboración propia.

TRANSMISIÓN DURANTE EL PARTO

Como bien se sabe, durante el parto, se produce una importante transmisión de bacterias. La mayoría de estas bacterias estan relacionadas con la microbiota vaginal y fecal de las progenitoras. Durante el embarazo, el microbioma vaginal de la madre varía y se hace menos diverso, siendo más predominante la presencia de bacterias como Lactobacillus sp.

Aún así, cabe destacar que esta transmisión variará en función del tipo de parto, es decir, los bebés nacidos por parto vaginal presentaran una microbiota similar a la de la vagina de la madre (muy rica en Lactobacillus sp., Prevotella sp., Bacteroides y Bifidobacterium sp.), mientras que los que nacen por cesárea presentaran una microbiota más parecida a la microbiota de la piel materna, rica en Clostridium sp., Staphylococcus sp., Propionobacterium sp. y Corynebacterium sp.

Variación de la microbiota neonatal en función del tipo de parto. Imagen de elaboración propia.

CONTACTO PIEL CON PIEL

Como en otros casos, el contacto piel con piel produce una gran transmisión de microorganismos entre los dos humanos. En este caso, puede ser a través del tipo de parto (cesárea), con el contacto con la zona vulvar externa de la madre y por el contacto con la piel exterior de su progenitora.

Algunas de las bacterias que se adquieren nada más nacer y se encuentran de forma común en la piel de los humanos adultos son Staphylococcus sp. Corynebacterium sp. y Propionobacterium sp.

LECHE MATERNA CON BACTERIAS

Otro de los mitos sobre la esterilidad del embarazo era el de la leche materna. Hasta hace relativamente poco se pensaba que la leche materna era estéril y que las bacterias que se encontraban en las muestras se debían a una contaminación cruzada por la piel de la madre y la boca del bebé. Actualmente, y gracias al descubrimiento de ciertas bacterias anaeróbicas, se ha llegado a la conclusión que la madre también aporta determinadas comunidades bacterianas por la leche materna.

Existe una gran variedad de microorganismos en la leche materna y generalmente, varían en función del tipo de alimentación y origen de la progenitora (ver las diferentes abundancias de microorganismos en diferentes madres en la figura siguiente). Aún así, se ha observado que durante los primeros meses de lactancia la leche materna es rica en Staphylococcus sp., Streptococcus sp. y Lactococcus sp.; mientras que a partir de los seis meses de lactancia la leche es rica en microorganismos típicos de la microbiota bucal como Veillonella sp., Leptotrichia sp. y Prevotella sp. 

Diferencias de abundancia de las especies bacterianas de la leche materna en 16 sujetos. (Imagen: Katherin Hunt)

Así pues, cabe esperar que los bebés alimentados con leche materna presenten una microbiota intestinal y fecal diferente a aquellos que son
alimentados con leche de fórmula. Estas bacterias favorecen al bebé frente a diarreas, enfermedades respiratorias y reducen el riesgo de obesidad. ¡Ojo! Esto no quiere decir que un niño alimentado con leche artificial sea peor que uno alimentado con leche materna, ya que muchas de estas bacterias también se pueden adquirir por las otras vías.

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Todas estas transmisiones bacterianas por parte de la madre permiten al bebé iniciar la maduración de sus sistema inmune y al desarrollo de una buena microbiota intestinal. ¡Si es que como nos cuidan nuestras madres no lo hace nadie!

REFERENCIAS

• Hunt, Katherin. Characterization of the diversity and temporal stability of bacterial communities in human milk. (Artículo en inglés)
• Grens, Kerry. The maternal Microbiome. (Artículo en inglés)
• Funkhouser, Lisa. Mom knows best: the universality of maternal microbial transmission. (Articulo en inglés)
• Imagen de Portada: Joanna Noguera Riobueno.

El regal microbiològic de la mare

Les nostres mares sempre miren pel nostre bé, ens donen tot allò que tenen i més, però sabies que durant l’embaràs també ens aporten els microorganismes necessaris per un bon desenvolupament fetal? En aquesta ocasió parlarem d’aquests petits regals que ajuden a millorar i desenvolupar el nostre sistema immune. 

GESTACIÓ EN CONDICIONS ESTÈRILS: VERITAT O MITE?

Durant els darrers segles s’ha cregut que l’úter i el sac amniòtic on trobem el fetus són espais estèrils sense cap tipus de presència microbiològica. El simple fet de trobar algun  microorganisme estava associat a alguna patologia o perill per l’infant. Així, doncs, es creia que durant les 40 setmanes de gestació el fetus es trobava en un lloc estèril i que durant el part entrava en contacte per primera vegada amb algun tipus de bacteri.

Actualment, gràcies als avanços tecnològics i genètics, s’ha observat que aquest pensament era un mite. Els nens estan en contacte amb bacteris durant tota la gestació. Generalment es tracta de bacteris no patògens que són transmesos per la mare durant l’embaràs i el part.

Ecografia de la placenta. En vermell destaquen les comunitats bacterianes, mentre que de blau destaquen les venes. (Imatge de Wolfgang Moroder)

Aquesta transmissió microbiològica maternal es un fenomen molt estès al regne animal, com per exemple als porífers, mol·luscs, artròpodes i cordats. L’aparició d’aquest fenomen a diferents fílums animals i la facilitat que tenen aquests microorganismes per arribar a l’infant, són proves que demostren que aquesta transmissió és un procés antic i que suposa un avantatge evolutiu pels organismes. 

Exemples d’organismes en els quals s’ha estudiat la transmissió bacteriana maternal. A) Pugó pèsol (Acyrothosiphon pisum). b) Gallina domèstica (Gallus gallus domesticus). c) Salmó roig (Oncorhynchus nerka) i d) Tortuga de riu Podocnemis expansa. (Imatge: Lisa Funkhouser).

LES  VIES DE TRANSMISSIÓ

Existeixen diferents vies de transmissió per les quals els bacteris arriben a l’infant. Per exemple, el primer contacte del fetus amb el seu futur microbioma es dóna a través dels bacteris que hi ha a la placenta. A continuació, durant el part, es transfereixen més bacteris a través del canal vaginal i el primer contacte amb la pell materna. Finalment, la darrera via que trobem és la lactància materna.

Diferents vies de transmissió microbiològica maternal. (Imatge modificada de Lisa Funkhouser)

BACTERIS DE LA PLACENTA

Fa relativament poc que es coneix la presència de comunitats bacterianes a aquest òrgan. Tot i així, s’ha de destacar que es tracta d’un microbioma petit, és a dir, no és molt abundant. Generalment, es tracta de microorganismes no patògens, però la seva variació podria estar relacionada amb alteracions comunes de l’embaràs, com per exemple els parts prematurs.

En un principi es creia que aquestes comunitats bacterianes estarien relacionades amb la microbiota vaginal de la mare, però s’ha observat que els bacteris que trobem a la placenta són més semblants als bacteris de la microbiota bucal materna. Segons les investigacions, els bacteris bucals arribarien al fetus pel torrent sanguini. Així, doncs, una bona salut bucodental és essencial pel bon desenvolupament de l’infant.

Al següent esquema es representen els principals fílums bacterians que s’han identificat a la placenta humana.

Principals fílums bacterians que es troben a la placenta humana. (Imatge d’elaboració pròpia).

TRANSMISSIÓ DURANT EL PART

Com ja sabem, durant el part es produeix una important transmissió de bacteris. La majoria d’aquests estan relacionats amb la microbiota vaginal i fecal de la mare. Durant la gestació, el microbioma vaginal de la mare va canviant i es fa menys divers, afavorint les comunitats de Lactobacillus sp.

Tot i això, cal destacar que aquesta transmissió varia en funció del tipus de part, és a dir, els nadons nascuts per part vaginal presenten una microbiota similar a la de la vagina de la mare (molt rica en Lactobacillus sp., Prevotella sp., Bacteroides i Bifidobacterium sp.), mentre que els nadons que neixen per cesària presenten unes comunitats bacterianes semblants a la microbiota de la pell materna, rica en Clostridium sp., Staphylococcus sp., Propionobacterium sp. i Corynebacterium sp. 

Variació de la microbiota neonatal en funció del tipus de part. Elaboració pròpia.

CONTACTE PELL AMB PELL

Com en els altres casos, el contacte pell amb pell produeix una gran transmissió de microorganismes entre els dos. En aquest cas, pot ser a través del part i pel contacte amb la pell exterior de la seva mare.

Alguns bacteris que s’adquireixen tot just al néixer i es troben normalment a la pell dels humans adults són Staphylococcus sp., Corynebacterium sp. i Propionobacterium sp. 

LLET MATERNA AMB BACTERIS

Un altre gran mite sobre l’esterilitat durant l’embaràs era el de la llet materna. Fins fa poc temps relativament, es pensava que la llet materna era estèril i que els bacteris que es trobaven a aquest fluid eren causats per una contaminació creuada per la microbiota de la pell de la mare. Actualment, i gràcies al descobriment de determinats bacteris anaeròbics, s’ha arribat a la conclusió que la mare aporta determinats microorganismes a través de la llet.

Existeix una gran varietat de microorganismes a la llet materna i generalment, aquests varien en funció del tipus d’alimentació i origen de les mares (es poden veure les diferencies en abundància de microorganismes de diferents mares al gràfic següent). Tot i això, s’ha observat que durant els primers mesos de lactància, la llet materna és rica en Staphylococcus sp., Streptococcus sp.i Lactococcus sp; mentre que a partir dels sis mesos de lactància, la llet és rica en microorganismes típics de la microbiota bucal com Veillonella sp., Leptotrichia sp. i Prevotella sp.

Diferències d’abundància de les diferents espècies bacterianes presents a la llet materna. (Imatge: Katherin Hunt)

Així, doncs, cal esperar que els nadons alimentats amb llet materna presentin una microbiota intestinal i fecal diferent d’aquells que són alimentats amb llet artificial. Aquests bacteris afavoreixen al nadó i el protegeixen front diarrees, malalties respiratòries i redueixen el risc de patir obesitat. Cal remarcar que això no significa que un nen alimentat amb llet artificial estigui pitjor alimentat o sa que un nen alimentat amb llet materna, ja que molts bacteris els poden adquirir per altres vies.

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Totes aquestes transmissions bacterianes maternals permeten al nadó iniciar el procés de maduració del seu sistema immunitari i al bon desenvolupament de la seva microbiota intestinal. Ja ho diuen ja, que lesmares tenen molta cura de tots nosaltres, mare només n’hi ha una! 

 

REFERÈNCIES

• Hunt, Katherin. Characterization of the diversity and temporal stability of bacterial communities in human milk. (Article en anglès)
• Grens, Kerry. The maternal Microbiome. (Article en anglès)
• Funkhouser, Lisa. Mom knows best: the universality of maternal microbial transmission. (Article en anglès)
• Imagen de Portada: Joanna Noguera Riobueno.

Microbiologia bàsica (II): Bacteris de mil i una forma

Imagina’t un bacteri. Quina imatge has pensat? Potser has pensat amb un bacteri de forma allargada, com E.coli? O potser has pensat en una esfera petita? Durant anys, hem associat la forma dels bacteris a diverses morfologies bàsiques, però a la natura podem trobar moltes formes més. Endavant, descobreix les més interessants amb nosaltres!

MIL I UNA FORMA BACTERIANES

Com bé sabem, els microorganismes representen un grup molt gran d’organismes invisibles a l’ull humà. Al darrer capítol sobre microbiologia bàsica parlarem de la mida d’aquests éssers i avui, parlarem sobre les diferents formes morfològiques que podem trobar al grup dels Bacteris (incloent-hi les Arqueas o bacteris extremòfils).

Generalment, quan iniciem el viatge pel món bacterià se’ns presenten tres morfologies bàsiques: el coc (de forma esfèrica), el bacil (en forma de bastó) i l’espiril (en espiral), i també les seves agregacions. Aquestes darreres es formen mitjançant la unió de les cèl·lules filles després de la divisió, és a dir, no s’arriben a separar. Per exemple, hi ha espècies que formen agregacions de dos cocs (diplococs), altres formen llargues cadenes (com seria el cas dels Streptococcus sp.), altres es disposen en agrupacions cúbiques tridimensionals (com Sarcina sp.) o formen estructures irregulars i en totes les dimensions, com si fossin un grell de raïm (com ara Stahpylococcus sp.).

Diferents agrupacions de cocs. (Imatge: Aula virtual).

Respecte als bacils, podem trobar també diferents agrupacions com els diplobacils o els estreptobacils (cadenes de bacils com per exemple Bacillus cereus). A part, es poden identificar variacions dels bacils més simples: n’hi ha de curs i redons (coneguts com a cocobacils, per exemple Yersinia pestis), n’hi ha de pleomòrfics (és a dir, tenen una o més formes en funció de la fase del cicle cel·lular), n’hi ha d’acabats en punta (com Epulopiscium fishelsoni), corbats o torts.

Diferents agrupacions i variacions dels bacils (imatge: Aula Virtual)

Finalment, trobem les formes tortes o en forma d’espiral com seria el cas dels vibrios ( en forma de coma, com Vibrio cholerae), els espirils (com Rhodospirillium rubrum) i les espiroquetes (en forma de llevataps, com  Spirochaeta stenostrepta).

Formes espiralades o helocoïdals (Imatge: Aula Virtual).

Però, per què si existeixen més morfologies a la natura, només ens parlen d’aquestes més bàsiques?

Cal recordar que durant gairebé tota la història, la microbiologia ha estat una disciplina mèdica i aquestes formes bàsiques són les que trobem majoritàriament als bacteris patògens. Actualment, com la microbiologia estudia ambients més amplis s’ha observat que hi ha una gran varietat de formes diferents, algunes molt més complexes del que es pensava. Al gràfic filogenètic següent, podem observar les formes que presenten els diferents fílums bacterians.

Diferents morfologies que podem trobar als fílums bacterians (Imatge: David T. Kysela)

ALGUNS EXEMPLES

Hi ha bacteris individuals que presenten estructures molt curioses, com per exemple elongacions estretes conegudes tècnicament com a prosteques. Caulobacter sp. i Hyphomicrobium sp. són exemples molt clars d’aquest tipus de cèl·lules. Aquestes estructures permeten als organismes aferrar-se a una superfície sòlida. En altres casos, també podem trobar bacteris amb  espines o puntes.

Bacteri de l’espècie Hyphomicrobium sp. amb la seva característica elongació o prosteca. (Imatge: Holm Niels)

Altres bacteris presenten formes més peculiars i variades. Per exemple, els bacteris halòfils (que poden sobreviure en ambients amb elevades concentracions salines) de les espècies Stella sp. i Haloquadratum sp. formen agregacions molt característiques: la primera ho fa en forma d’estrella i la segona en forma de rectangle.

Forma característica de Stella vacuolata (a) i Haloquadratum walsbyi (b). (Imatge: Aula virtual).

Haloarcula japonica és un bacteri halòfil (com les anteriors) que presenta una morfologia curiosa: és triangular. Per altra banda, tenim a Pyrodictium abyssi amb la seva forma característica: forma de i grega.

a) Haloarcula japonica (Imatge: Nite) b) Pyrodictium abyssi (Imatge: Benjamin Cummings)

En el cas de les agrupacions, també trobem alguns exemples molt curiosos. Per exemple, existeixen bacteris filamentosos que formen llargues cadenes d’individus, com seria el cas del fílum bacterià Chloroflexi, on trobem els bacteris verds del sofre Chloroflexus sp. Una altra espècie que té una morfologia molt interessant és Simonsiella muelleri. Aquestes estructures es formen per la unió vertical dels bacils.

a) Microfotografia d’una colònia de Chloroflexus sp. (Imatge: JGI Genome Portal). b) Microfotografia d’escàner de Simonsiella sp. (Imatge: J. Pangborn)

Com ja hem dit abans, hi ha certs casos de bacteris que no presenten una forma definida o aquesta pot variar al llarg del cicle cel·lular. En aquest cas parlem de bacteris pleomòrfiques. Aquesta característica la presenten bacteris de l’espècie Corynebacterium sp. i Rhizobium sp.

EL GENOMA MANA

La morfologia que presenten els diferents bacteris ve determinada pel genoma de l’individu. Aquest fet, juntament amb la gran diversitat de formes descobertes, suggereixen que aquesta característica té un determinat valor adaptatiu i que s’ha produït com a resultat de la pressió per diverses forces selectives.

En general, les característiques morfològiques s’atribueixen a factors ambientals com per exemple la limitació dels nutrients, la reproducció, la dispersió, difusió de nutrients, evasió d’un depredador o detecció d’un hostatger. Per exemple en el cas dels bacteris filamentosos, aquests presenten una millor capacitat de surar al medi líquid i són més difícils de digerir per protozous. Els bacteris helicoïdals o espirals tenen una millor mobilitat en ambients viscosos, mentre que un bacteri de forma esfèrica és ideal per la difusió dels nutrients, ja que augmenta la relació superfície/volum.

Així, doncs, una mateixa morfologia pot aparèixer per convergència a llinatges bacterians diferents (és a dir, que no tenen un avantpassat comú). Per tant, això significa que la forma ha estat adquirida com a adaptació a unes condicions determinades de l’ambient. Per exemple, abans els bacteris que presenten prosteca s’agrupaven a dins un mateix gènere conegut com a Prosthecomicrobium, però gràcies als estudis genètics es va separar en tres gèneres diferents. Van observar també, que aquests nous gèneres tenien més semblances amb gèneres de bacteris fora prosteca que entre ells. Això significava que no estaven relacionats filogenèticament, però que els tres havien adquirit la prosteca de forma independent com a resultat d’una adaptació al medi.

També hi ha grups bacterians que comparteixen una mateixa característica morfològica per què l’han heretada d’un avantpassat comú i la mantenen per què és útil en les condicions ambientals que viuen.

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A mesura que augmentin els coneixements sobre el món microbià, anirem descobrint més i més curiositats sobre aquests fascinants éssers. No us ho podeu perdre!

REFERÈNCIES

• Brock, Biología de los Microorganismos. Madigan. Ed. Pearson. (Castellà)
• Introducción a la Microbiología. Tortora. Ed. Panamericana. (Disponible en castellà aquí)
• David, T. Kysela. Diversity takes shape: understanding the mechanistic and adaptative basis of bacterial morphology. PLOS Biology. (Article en anglès aquí).
• Kevin D. Young. The Selective Value of Bacterial Shape. Microbiology and Molecular Biology Reviews. (Article en anglès aquí).
• Kevin D. Young. Bacterial morphology: why have different shapes? Current Opinion in Microbiology. (Article en anglès aquí).
• Imatge de portada: Escuela y Ciencia. 

Micro-okupas de nuestros hogares

Si alguna vez has pensado estar solo en tu casa, sentimos comunicarte que te equivocabas. En nuestros hogares existen una gran cantidad de microecosistemas perfectos para que una gran diversidad de microorganismos prolifere a sus anchas. Estas comunidades son las responsables de los olores de nuestro hogar, de la degradación de ciertos materiales y la contaminación de ciertas zonas. ¿Quieres saber un poco más sobre tus microscópicos compañeros de piso? ¡Adelante!

Se calcula que cerca de un 90% de nuestro tiempo lo pasamos en lugares cerrados, tales como la oficina, el colegio, nuestro hogar. Estos lugares, así como el resto de nuestro planeta, presenta condiciones idóneas para la creación de espacios donde puedan proliferar especies microscópicas como bacterias, hongos y artrópodos. Estas comunidades comprenden lo que conocemos como el microbioma de nuestro hogar.

Microfotografía de escáner electrónico de una cerda de un cepillo de dientes usado donde se acumulan las comunidades bacterianas. (Imagen: Science photo library)

Las relaciones que establecemos con estas comunidades de microorganismos pueden condicionar directamente en nuestra salud. Podemos encontrar microorganismos beneficiosos, microorganismos indiferentes (es decir, que no producen ningún efecto) y microorganismos patógenos como Staphylococcus aureus resistente a antibióticos o alérgenos como los ácaros. Cabe decir que estos patógenos, en la mayoría de casos, apenas representan un porcentaje y no suponen ningún riesgo para los ocupantes del hogar.

BACTERIAS

Las comunidades bacterianas son muy abundantes en nuestros hogares. Las podemos encontrar en todos los rincones y presentan una gran diversidad. Por ejemplo, en el polvo se calcula que hay unas 7.000 especies bacterianas diferentes. En el gráfico siguiente podemos observar la diversidad bacteriana que coloniza ciertas regiones de nuestro hogar, como la tapa del inodoro, la cocina o nuestras propias camas.

Diferentes taxones bacterianos que podemos encontrar en diferentes zonas de nuestro hogar. (Imagen: G.E. Flores)

HONGOS

Una vivienda normal puede presentar hasta 2.000 tipos diferentes de hongos. Los podemos encontrar también en todos los ambientes del hogar como alimentos, cocina, paredes e incluso en lugares olvidados durante la limpieza como por ejemplo el polvo acumulado sobre los marcos de las puertas. Entre ellos podemos destacar la presencia de Aspergillus, Penicillium y Fusarium. También proliferan hongos encargados de la degradación de maderas (como por ejemplo Stereum, Tremetes, Phlebia) o hongos relacionados con los humanos, como sería el caso de Candida.

Aparición de moho en nuestros hogares en forma de húmedad por Strachybrotrys sp. (Imagen: Mycleaningproduct.com) o en las frutas como Penicillium sp. (imagen: wisegeek).

ÁCAROS

Estos organismos representan al grupo de los artrópodos microscópicos de nuestros hogares. Normalmente habitan en el polvo de nuestra casa, en las superficies rugosas tales como telas, colchones y almohadas donde se alimentan de piel y escamas humanas y de animales. Normalmente encontramos las especies Dermatophagoides pteronyssus y Dermatophagoides farinae, conocidos comúnmente como ácaros del polvo. Aun así, y en menor medida, podemos encontrar también algún que otro ejemplar de Demodex folliculorum. Este ácaro habita en los folículos pilosos de nuestro rostro y se alimenta de piel muerta. Normalmente se desprende de la piel al dormir.

Ácaro del polvo D. pteronyssinus (Imagen: Göran Malmberg) y ácaro del folículo Demodex folliculorum (Imagen: BBC)

BIOGEOGRAFÍA Y PRINCIPALES FUENTES DE EMISIÓN

La distribución geográfica de las comunidades microscópicas de nuestro hogar y los factores ambientales que condicionan esta distribución son poco conocidos. Por ese motivo, a lo largo de esta última década los estudios sobre el microbioma de nuestros hogares han aumentado y proliferado de manera considerable.

Esta gran diversidad microbiana cambia a lo largo de diferentes localizaciones de nuestro hogar, es decir, no encontraremos los mismos microorganismos en la cama que en la taza del váter. Por ejemplo, en nuestra cocina, dependiendo del lugar que examinemos podemos encontrar mayor abundancia de una determinada bacteria o de otra. En la imagen inferior, nos muestran como en los fogones de nuestra cocina encontramos una mayor abundancia de Salmonella sp. que de Clostridium sp.

Diferencias en la abundancia de bacterias en función de la localización. (Imagen: G.E. Flores)

Aun así, encontramos un cierto patrón en la distribución geográfica de estas comunidades, es decir, los organismos que habitan en ciertas zonas son más similares que a los que encontramos en otras. En el dendrograma siguiente podemos observar como los organismos que encontramos en la funda de nuestras almohadas (pillowcase en inglés) son muy parecidas a las que encontramos en el retrete, pero completamente diferentes a las que podemos encontrar en la tabla de cortar de nuestras cocinas.

Dendograma de similitud entre las comunidades bacterianas de diversas zonas de nuestro hogar. (Imagen: Robert, D. Dunn).

¿Cuál es el porqué de esta distribución geográfica?

La respuesta se encuentra en las diferentes fuentes de emisión de estos organismos. En función de dónde provenga la afluencia de microorganismos encontraremos unas especies u otras. Obviamente la mayor fuente de emisión de microorganismos al ambiente son los seres humanos. Sabemos que millones de bacterias y demás microorganismos viven en nuestro organismo y estos se extienden por todas partes, ya sea por actividad respiratoria, contacto directo o por la piel. Cada humano deja una huella microbiana (fingerprint en inglés) específica en aquellos lugares donde se encuentra.

Principales fuentes de emisión en función de la zona del hogar a examinar. Véase que la mayor fuente de emisión son los propios humanos. (Imagen: G. E. Flores)

Se puede observar que en ciertos lugares aparecen microorganismos relacionados con nuestros intestinos, concretamente son aquellos que se expulsan con los excrementos. Si no lavamos nuestras manos después de acudir al servicio, seguramente vayamos esparciendo bacterias fecales por doquier. También cabe destacar que hasta los más pulcros cometen errores: tirar de la cadena con la tapa del retrete abierta provoca la expansión de bacterias fecales como si se tratara de un aerosol, llegando hasta nuestros cepillos de dientes o el jabón de manos.

Por otro lado, la diversidad microbiana está muy influenciada por el número y tipo de ocupantes de la casa, es decir, no habrá los mismos organismos en una casa con dos ocupantes que en la casa de una familia de siete miembros. Además, se ha observado que no encontramos los mismos microorganismos en hogares donde hay mayor número de mujeres que en los que hay mayor número de varones. Por lo general estos últimos liberan una mayor cantidad de microorganismos.

Gráfico de la influencia del género de los ocupantes en la diversidad de microorganismos de nuestro hogar. (Imagen: Albert barberán).

Otro factor muy importante que condiciona esta diversidad microbiana es la presencia de mascotas. Si en nuestros hogares tenemos animales de compañía como gatos o perros, conviviremos con comunidades microscópicas más variadas. En estos casos, encontramos organismos relacionados con los excrementos, piel y glándulas de estos animales que no encontraríamos, obviamente, en casas sin animales.

Diferencias entre la abundancia de determinadas especies bacterianas en función de la presencia o ausencia de animales de compañia. (Imagen: Albert barberán).

Aunque las principales fuentes de emisión son los ocupantes de estos hogares, las comunidades microscópicas que colonizan todos los rincones están estrechamente relacionadas con las que encontramos en el exterior. En el caso de los hongos esta relación es más estrecha que en el caso de las bacterias. Aun así, se ha observado que en el interior de las casas las especies son más variadas que en el exterior.

Comparación de la riqueza bacteriana y fúngica de nuestros hogares y el exterior. (Imagen: Albert barberán)

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¡Cuánta razón tiene la frase “como mi hogar ningún lugar! Efectivamente, cada hogar es un universo único y específico de comunidades microscópicas. ¡No hay dos iguales en el mundo!

REFERENCIAS

• Robert, D. Dunn. Home life: Factors Structuring the bacterial diversity found within and between homes. (Artículo en inglés)
• Albert Barberán. The ecology of microscopic life in household dust.  (Artículo en inglés)
• Gilberto E. Flores. Microbial biogeography of public restroom surfaces. (Artículo en Inglés)
• Imagen Portada: Microbe.net

Micro-okupes a casa

Segurament has pensat algun cop “Que bé s’està sol a casa”. Doncs, si es així, ens sap greu dir-te que t’estaves equivocant. A casa existeixen una gran quantitat de micro-ecosistemes perfectes per la proliferació d’una gran diversitat de microorganismes. Aquestes comunitats són les responsables de les olors, degradació de certs materials i contaminació. Vols conèixer una mica més els teus microcompanys de pis? Endavant. 

MICRO-OKUPES A LES NOSTRES LLARS

Passem un 90% del nostre temps a llocs tancats, com per exemple oficines, cases, escoles, etc. Aquests llocs, així com la resta del planeta, presenta unes condiciones adequades per la proliferació de diverses espècies microscòpiques com ara bacteris, fongs i determinades espècies d’artròpodes. Aquestes comunitats formen el que coneixem com microbioma de les nostres llars.

Microfotografia d’escàner electrònic d’un bri d’un raspall de dents utilitzat on s’acumulen les comunitats bacterianes. (Imatge: Science photo library)

Les diferents relacions que podem establir amb aquestes comunitats poden condicionar directament a la nostra salut. Dins les nostres llars podem trobar microorganismes beneficiosos, microorganismes indiferents (és a dir, que no ens produeixen cap efecte) i microorganismes patògens (com Staphylococcus aureus resistent a antibiòtic) o al·lergogens, com per exemple els àcars. Tranquils! Cal destacar que aquests patògens no presenten un percentatge important i per tant, no suposen cap risc per la nostra salut.

BACTERIS

Aquests són els  microorganismes més abundants que podem trobar a casa. Es troben repartits per tots els racons imaginables i presenten una gran diversitat genètica. Per exemple, a la pols es calcula que hi pot haver fins a 7000 espècies de bacteris diferents. Al següent gràfic, ens presenten una llarga llista de taxons bacterians que colonitzen cada racó de casa, com per exemple la tapa del vàter, la cuina o els nostres llits.

Diferents taxons bacterians que trobem en llocs variats de les nostres cases. (Imatge: G.E. Flores)

FONGS

Es calcula que a una casa normal es poden trobar fins a 2000 tipus diferents de fongs. També es troben repartits arreu de la casa com per exemple al menjar, cuina, parets o llocs oblidats per la neteja com la pols acumulada sobre les portes. Entre aquesta gran quantitat de fongs podem destacar la presència d’ Aspergillus, Penicillium i Fusarium (fongs molt comuns a l’ambient). També podem trobar espècies com Stereum, Tremetes o Phlebia (fongs encarregats de la degradació de la fusta) o fongs relacionats amb els humans, com seria el cas de Candida.

Floridura de les parets de la casa per Strachybrotrys sp. (Imagen: Mycleaningproduct.com) o a les fruites com per exemple Penicillium sp. (imagen: wisegeek).

ÀCARS

Aquests organismes representen al grup d’artròpodes microscòpics més abundants de les nostres llars. Normalment habiten a la pols, a les superfícies rugoses com teles, matalassos i coixins on s’alimenten de pell morta d’humans i animals. Normalment trobem les espècies Dermatophagoides pteronyssus i Dermatophagoides farinae (coneguts vulgarment com àcars de la pols). Tot i això, també podem trobar en menor quantitat l’espècie Demodex folliculorum. Aquest àcar habita als fol·licles pilosos de la nostra cara i s’alimenta de pell morta. Normalment es desprenen de la pell mentre dormim.

Àcar de la pols D. pteronyssinus (imatge: Göran Malmberg) i àcar dels fol·licles pilosos Demodex folliculorum (Imagen: BBC)

BIOGEOGRAFIA I PRINCIPALS FONTS D’EMISSIÓ

La distribució geogràfica de les comunitats microscòpiques de casa i els factors ambientals que la condicionen són poc coneguts. Per aquest motiu, al llarg d’aquests darrers anys els estudis sobre el microbioma de les nostres llars han augmentat significativament.

Aquesta gran diversitat microbiana canvia en funció de la localització, és a dir, no trobarem els mateixos microorganismes al llit que al vàter. Per exemple, a la nostra cuina podem trobar diferents bacteris depenent del lloc que analitzem. A la imatge inferior, ens mostren com al foc de la cuina trobem una major quantitat de Salmonella sp. que Clostridium sp.

Diferència de distribució geogràfica en funció de l’espècie bacteriana analitzada (Imatge: G.E. Flores)

Tot i això, trobem una certa tendència en aquesta distribució geogràfica, és a dir, els microorganismes que habiten en certes zones són semblants a les que trobem a altres ones relacionades. Al dendrograma següent se’ns explica de manera gràfica aquest darrer punt. Per exemple, podem veure com als coixins (pillowcase en anglès) trobem microorganismes molt semblants a les que trobem al vàter (contacte amb la pell humana) mentre que són totalment diferents de les que trobem a la fusta de tallar de les nostres cuines.

Dendrograma de similitut entre les comunitats bacterianes que trobem a les nostres cases. (Imatge: Robert, D. Dunn).

Però, per què existeix aquesta distribució geogràfica?

Les diferents fonts d’emissió de microorganismes són les causants d’aquesta variació geogràfica. En funció d’aquesta font trobarem a un determinat lloc unes espècies o unes altres. Òbviament la font més gran d’emissió de microorganismes són els éssers humans. Com bé sabem, al nostre cos portem milions i milions de bacteris i altres microorganismes que s’escampen per l’ambient (ja sigui per la nostra activitat respiratòria, per contacte directe o descamació de la pell). Cada humà deixa una petjada microbiana (fingerprint en anglès) específica a aquells llocs on es troba.

Principals fonts d’emissió batceriania de les nostres llars. Com podem veure, la font més gran d’emissió són els pròpis humans (Imatge: G. E. Flores)

Podem observar que en certs llocs es troben microorganismes relacionats amb els nostres excrements. Si no rentem les nostres mans després d’anar al bany, segurament anem escampant bacteris fecals per tot arreu. No només és cosa dels bruts això, ja que tots escampem aquests bacteris de forma inconscient. Per exemple, si estirem la cadena del vàter amb la tapa oberta, es produeix una expansió en aerosol de bacteris fecals de fins a dos metres de distància, això implica que arriben al nostre raspall de dents o al sabó de mans.

Per altra banda, la diversitat microbiana està molt condicionada pel nombre i tipus d’ocupants de la casa, és a dir, no hi haurà les mateixes espècies  a una casa amb dos ocupants que a la casa d’una família de set persones. A més, s’ha observat que no trobem els mateixos microorganismes a cases on hi ha una major proporció de dones que a les que hi ha major proporció d’homes. Generalment, els homes alliberen una major quantitat de  microorganismes a l’ambient. 

Gràfic de la influència del gènere dels ocupants a la diversitat microbiana de les cases. (Imatge: Albert Barberán).

Un altre factor molt important que condiciona aquesta diversitat microbiana és la presència d’animals a casa. Si tenim gossos o gats, segurament conviurem amb comunitats totalment diferents de les que trobem en cases sense animals. En aquests casos, trobem normalment microorganismes relacionats amb els excrements, pell i saliva dels nostres animals.

Diferències d’abundància de determinades espècies bacterianes per la presència d’animals domèstics (Imatge: Albert barberán).

Tot i que les principals fonts d’emissió són els ocupants d’aquestes cases, el microbioma de les nostres llars està relacionat estretament amb les espècies microbianes que trobem a l’exterior. En el cas dels fongs aquesta relació és més pronunciada que en el cas dels bacteris. Cal destacar, però, que hi ha una major quantitat d’espècies diferents de dins les nostres llars que a l’exterior.

Comparació de la riquesa microbiana entre l’interior i exterior de les nostres llars. (Imagen: Albert barberán)

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Ja ho diven “com a casa no s’està enlloc”. Efectivament, cada casa és un univers únic i específic de comunitats microscòpiques. No n’hi ha dos iguals! 

REFERÈNCIES

• Robert, D. Dunn. Home life: Factors Structuring the bacterial diversity found within and between homes. (Article en anglès)
• Albert Barberán. The ecology of microscopic life in household dust.  (Article en anglès)
• Gilberto E. Flores. Microbial biogeography of public restroom surfaces. (Article en anglès)
• Imatge Portada: Microbe.net