BACTERIAS (3): BIORREMEDIACIONES

ALIADAS EN DESCONTAMINAR 

El estudio de las bacterias es inagotable. 

En este nuevo capítulo, Adolfo Iribarren analiza el modo en que los microorganismos podrían degradar insecticidas tóxicos. 

Iribarren, es docente investigador de la Universidad Nacional de Quilmes (UNQ) y director del Laboratorio de Biocatálisis y Biotranformaciones, de esa casa de estudios. 

El equipo estudia una estrategia novedosa para descontaminar espacios acuáticos y terrestres modificados por el uso de pesticidas. 

Streptomyces setonii

Los investigadores utilizan bacterias de las especies Nocardia asteroides y Streptomyces setonii. Estos microorganismos son resistentes a temperaturas elevadas y se hallan difundidas ampliamente en la tierra. 

El grupo intenta lograr la degradación de los tóxicos y la inactivación de compuestos organofosforados. 

Éstos últimos son compuestos químicos que aparecieron durante la Segunda Guerra Mundial al sintetizarse como armas químicas. Hoy son usados por grupos terroristas y ejércitos. Presentan cualidades para atacar de modo directo, el sistema nervioso central de sus víctimas. 

Además, son usados para la preparación de pesticidas. La aplicación de estos controladores de plagas, contamina espacios naturales durante muchísimo tiempo. El depósito en los suelos y la incorporación de los tóxicos en la cadena alimentaria necesita décadas para lograr restablecer la inocuidad. 

A partir de los mecanismos de biorremediación, el equipo de científicos liderado por Iribarren examina el potencial de los microorganismos para biodegradar contaminantes tóxicos. 

“Observamos que había bacterias cuya actividad era no-patógena y ello abría la puerta para ser utilizadas en la descontaminación de aguas con importantes grados de polución”, explica el investigador. 

Los microorganismos pueden ser utilizados en la recuperación de suelos. Por ejemplo, Norcadia, es un grupo de bacterias Gram Positivas que se encuentran  en suelos de todo el mundo ricos en materia orgánica. Tienen forma de bacilos filamentosos, y parecen hilos alargados.

“Es cierto que se trata de un desafío más complicado pero sobre el que también se puede avanzar. Contamos con una temperatura superficial de la tierra muy elevada, por los fenómenos de la irradiación solar. Por lo tanto, pensamos que podrían funcionar en este tipo de climas”, agrega el doctor Iribarren. 

La biorremediación es el uso de organismos vivos, o parte de ellos como algunas células o enzimas, para lograr una recomposición del ecosistema natural. Es un fenómeno común en la naturaleza. Cuando en un ambiente se produce una alteración del equilibrio, como es el caso de una gran tala de árboles, esto origina un aumento considerable de materia orgánica en el suelo. 

En ese caso los factores físicos y bióticos tratan de reponer el daño. Se produce entonces un aumento de organismos que ocasionan una gran mineralización de la materia caída, además el resto de esa materia puede ser reciclada o humificada. 

La primera forma de remediar un ecosistema, es agregar nutrientes para estimular las poblaciones naturales y así aumentar su actividad. La segunda es introduciendo microorganismos exógenos dentro del ecosistema como forma de remediación. En este último caso con técnicas de ingeniería genética se pueden emplear microorganismos modificados, haciéndolos más eficientes en la biorremediación. 

Los compuestos sintetizados artificialmente (por síntesis química), con fines industriales o agrícolas, son llamados xenobióticos ( xeno: extranjero). Aunque estos compuestos pueden ser semejantes a los compuestos naturales muchos son desconocidos en la naturaleza. 

Algunos de los xenobióticos más conocidos son los plaguicidas entre los que se incluyen herbicidas, insecticidas, nematicidas, funguicidas, etc. Muchos plaguicidas se encuentran formados por organoclorados, y organofosforados. Para los microorganismos suelen ser fuente de carbono. 

La persistencia en el ambiente es diversa, con  factores ambientales como la temperatura, el pH, la aireación y el contenido de sustancias orgánicas del suelo. Algunos de los insecticidas clorados pueden persistir por más de 10 años. 

En la degradación de un plaguicida no solo intervienen los microorganismos. También pueden sufrir volatilización, filtración o degradación química. 

El período en que un pesticida persiste en el suelo es de gran importancia ya que refleja el tiempo en que la plaga estará sometida al control, afectando la polución del medio ambiente, su acumulación en plantas, etc. 

Las aguas residuales, materiales derivados de la actividad industrial y de los residuos domésticos, no pueden ser vertidas a los cursos de aguas corrientes o lagos. Su contaminación es muy peligrosa. 

A pesar de las recomendaciones y ordenanzas en los últimos años los ambientes naturales han recibido un creciente aporte de efluentes industriales y domésticos. Se ha producido el deterioro de muchos cursos de agua haciéndolos incompatibles con la vida. 

El petróleo es un gran contaminante del medio ambiente. Los hidrocarburos varían en su habilidad de ser degradados, los derrames de éstos en el agua forman láminas en la superficie en donde el viento y el oleaje crean microscópicas emulsiones. 

Este proceso se ve afectado por la disponibilidad de nutrientes debido a que se encuentran en bajas concentraciones. Generalmente, tras un derrame se adiciona fósforo y nitrógeno para estimular el crecimiento de los microorganismos que potencialmente degradarán el hidrocarburo. 

Cuando el derrame se produce  en el suelo, el factor limitante no está en la disponibilidad de nutrientes sino en la disponibilidad de oxigeno. Se debe airear el suelo o agregar peróxido de hidrogeno (H₂O_2, agua oxigenada) para mejorar el proceso. 

Se ha determinado que las bacterias termófilas, gram positivas y negativas, son capaces de degradar hidrocarburos, en laboratorio. Además, los materiales tóxicos o indeseables, como los metales pesados, deben ser tratados para hacerlos inocuos. 

Los materiales inorgánicos como sedimentos u otros residuos pueden ser tratados por procesos fisico-químicos, pero los residuos con una carga orgánica importante deben sufrir un tratamiento microbiológico para su oxidación. El tratamiento de desechos generalmente involucra etapas múltiples de tratamiento físico y biológico. 

Aun falta mucho para que se pueda sacar provecho de este hallazgo.  “La aplicación se encuentra un poco más lejana, pero es un horizonte posible. La idea es fabricar un reactor que contenga una columna en la que estén atrapadas las bacterias identificadas, para funcionar como purificador de aguas contaminadas”, concluye esperanzado el científico. 

El equipo de investigación liderado por Iribarren se dedica a estudiar, por un lado, las biotransformaciones a partir de la utilización de enzimas y bacterias para catalizar reacciones químicas. Y por otra parte,  la síntesis de oligonucleótidos -fragmentos de ADN o ARN- modificados químicamente con el objetivo de investigar acerca de las terapias génicas y el desarrollo de antivirales y fármacos empleados para tratamientos en virus  y cáncer. 

UNQ- Departamento de Ciencia y Tecnología - Mayo 2017.

BACTERIAS (2)

INDAGANDO COMO ACTUAN 

Continuando en el asombroso mundo de las bacterias, los cientificos no cesan en estudiarlas. Saber más de ellas puede ayudarnos a mejorar muchos procesos, a elevar la calidad de vida humana.

Investigadores santafesinos estudian el rol del glucógeno, (molécula que guarda gran cantidad de glucosa),  en la eliminación de sustancias toxicas para las bacterias. 

Este estudio reviste interés tecnológico en la biorremediación. El análisis de cómo las bacterias pueden acumular carbono para eliminar sustancias nocivas. 

Científicos del Laboratorio de Enzimología Molecular del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (IAL-UNL-Conicet), trabajan en el minúsculo proceso bacteriano de gestión de reserva de energía. El proceso puede utilizarse en la elaboración de bioplásticos y en biorremediación. 

Matías Asencion Diez , obtuvo el Premio Mullor a la Tesis Doctoral en Bioquímica, tiene por  objetivo entender cuál es el rol específico del glucógeno en un gran grupo de bacterias Gram Positivas. 

“Al glucógeno se lo define a menudo como la molécula perfecta, porque está presente en organismos muy simples, como las bacterias, pero también en otros más complejos, como los seres humanos. Lo más importante es que su estructura es la misma”, indicó el bioquímico. 

La atención del trabajo no está puesta solamente en el glucógeno, sino también en algunas enzimas, que son proteínas que facilitan las reacciones en las células. 

Las enzimas son catalizadores biológicos con alto grado de especificidad. Son proteínas que aceleran la velocidad de una reacción bioquímica posibilitando que esta sea eficiente. Disminuyen la energía de activación necesaria para que la reacción ocurra. 

Existen muchas clases de enzimas, tal vez una de las más conocidas a nivel popular sean las usadas en los jabones y líquidos limpiadores para la ropa, que actúan sobre la suciedad degradándola selectivamente. 


En casi todos los procesos de los organismos vivos, interactúan las enzimas. 

“En la consecución de reacciones, en lo que se denominan ‘vías metabólicas’, hay pasos enzimáticos clave que están sujetos a regulación a distintos puntos de la célula y con distintas sinergias. En este sentido, tratamos de entender esas regulaciones sobre el metabolismo del glucógeno y su integración con otras vías metabólicas”, agregó el doctor en Ciencias Biológicas y experto en fisiología microbiana. 

El glucógeno es una estructura formada por miles de unidades de glucosa. Sirve como reserva, ya que ante el requerimiento de la célula, se desdobla y convierte en glucosa, el combustible que se usará para obtener energía. 

Junto a otros hidratos de carbono complejos son estructuras formadas por gran cantidad de moléculas de glucosa repetidas, con diferentes uniones.  

“Ya se había estudiado en profundidad el paso clave para la síntesis de glucógeno para un grupo de bacterias, pero faltaba conocer acerca del metabolismo del glucógeno en bacterias Gram Positivas. No se habían estudiado antes debido a la complejidad para hacerlo”, comentó el científico. 

“Investigar el metabolismo del glucógeno en distintos organismos puede servir para hacer comparaciones y entender así la evolución de las enzimas, desde las que pertenecen a las bacterias, hasta las de las plantas, para buscar similitudes y ver cómo fueron adaptándose a las necesidades de las distintas células. Sin embargo, en esas comparaciones faltaba este tipo de bacterias”, agregó el investigador de post-doctorado de Loyola University Chicago. 

Asencion realizó su tesina de grado en el estudio de una enzima clave en el metabolismo del glucógeno: la ADP-Glucosa Pirofosforilasa en la bacteria Mycobacterium tuberculosis, la causante de tuberculosis. Es un microorganismo del que se conoce mucha información bioquímica pero nada se sabía respecto del metabolismo del glucógeno. 

Trehalosa

En  su trabajo de doctorado, consideró que también era necesario estudiar cómo el metabolismo del glucógeno, en este grupo de bacterias, estaba asociado al balance de un azúcar llamado trehalosa, formado por dos moléculas de glucosa. 

“Nos dimos cuenta de que entender todo ese proceso no era algo lineal, sino que los pasos de la regulación estaban ramificados. Por eso, estudiamos esta enzima clave del metabolismo del glucógeno en otros organismos Gram Positivos, como las bacterias que se utilizan para producir antibióticos”, contó el docente de la UNL. 

Los resultados que obtuvo sobre todo el proceso diferían de los conocidos hasta el momento: “Vimos diferencias en la interacción entre moléculas efectoras, llamadas así porque modifican la actividad de la enzima clave en la vía de síntesis de glucógeno. Por eso nos propusimos estudiar la enzima modelo de otro microorganismo (Eschericchia coli), de la cual se tiene información estructural y que es la referencia en bacterias, aunque cambiamos el enfoque”, explicó el experto. 

“Ya no estudiamos una enzima y una de las moléculas que afectan la actividad, sino que analizamos varias de las moléculas efectoras, porque no hay una sola molécula con la que interactúa, sino varias. Nos planteamos indagar en el efecto de al menos dos moléculas y vimos una propiedad de sinergia entre los efectores”, planteó el doctor Asencion. 

Los investigadores establecieron un nuevo modelo de cómo actúa la enzima ADP-Glucosa Pirofosforilasa, que podría ser extrapolado a otros organismos. “Observamos así que habría una interacción de varias moléculas que regulan la catálisis, a partir de lo cual planteamos la hipótesis de que la utilización de esta molécula de reserva (el glucógeno) está finamente relacionada al estado metabólico de la célula y se vincula a la idea de que el poliglucano es una reserva temporal de carbono y no a largo plazo”, ilustró el especialista.  

Los alcances de este estudio pueden ser enormes. El rol del glucógeno permite estudiar el papel de acumulación temporal del carbono en organismos de interés tecnológico que se usan en biorremediación, (el sistema que utilizan bacterias para digerir compuestos tóxicos y guardarlos en glucógeno). 

Además, el conocimiento de las propiedades de las enzimas puede aplicarse en el trabajo de refinerías para la conversión de desechos industriales del biodiesel, por ejemplo, y convertirlos en productos de mayor valor. 

UNL- Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas - Marzo 2017

BACTERIAS (1)

“BUENAS Y MALAS SON…"

Desde el inicio de la vida en el planeta, las bacterias estuvieron presentes. 

Tal es su éxito que hoy, después de miles de millones de años, podemos encontrarlas por doquier. La simplicidad de su estructura hace que tengan pocos requerimientos y hayan permanecido a lo largo de la evolución. 

Los organismos procariotas carecen de organelas especializadas, como las que realizan diferentes funciones en la célula eucariota, no poseen un núcleo encerrado en membranas, sólo ADN suelto en el citoplasma, y se multiplican asexualmente. 

C.Gram

Una manera de clasificarlas es coloreándolas con una tinción especial, conocida como coloración de Gram, (lleva el nombre del científico que desarrolló el método). Así, aquellas que retienen el colorante cristal violeta se las llama Gram Positivas, y a las que se decoloran y es necesario teñirlas con otro colorante (safranina o fucsina, de color rojo) para poder verlas en el microscopio, se las conoce como Gram Negativas. 

Formacion de esporas bacterianas

Bacilos con esporas terminales

La clasificación no indica si son beneficiosas o perjudiciales, sólo identifica cómo es su membrana exterior, (que es donde se queda el colorante). Presentan características distintivas, por ejemplo sólo las Gram Positivas pueden formar esporas. Son estructuras de resistencia que pueden resistir la desecación, alta acidez, altas temperaturas, el paso del tiempo, etc,  que sirven para reconocer cada una y poder diferenciarlas. 

Científicos de todo el país y del mundo, ocupan sus horas en estudiarlas. Algunas son beneficiosas para los humanos, pueden transformar alimentos como el yogurt, (o los probióticos de los que se ha hablado en entradas anteriores). 

Eschericchia coli

Otras causan gravísimas enfermedades que pueden llevar a la muerte. 

En la Universidad Nacional de San Juan (UNSJ), investigadores de la Facultad de Ingeniería,  analizaron una forma de combatir la bacteria Escherichia Coli O157 H7. Esta variedad enterohemorrágica es sumamente perjudicial.  

Los especialistas determinaron que incorporando un antibacteriano natural llamado nisina, y mediante un tratamiento térmico, podrían inactivar la E.coli en diferentes productos cárnicos. 

“El uso de antimicrobianos naturales para preservar la inocuidad de los alimentos en general tomó gran relevancia, ya que los consumidores demandan ahora alimentos más naturales”, indica Mauricio Nozica, alumno de Ingeniería en Alimentos de la Facultad de Ingeniería de la UNSJ. 

Existen varios agentes utilizados como antimicrobianos naturales, entre los que se encuentra la compleja estructura de la nisina. 

Nisina

“Para que este grupo de bacterias pueda volverse susceptible a estos antimicrobianos debe exponerse en combinación con tratamientos que desestabilicen la membrana exterior, como por ejemplo, la aplicación de calor, el congelamiento, las altas presiones y el uso de agentes quelantes”, agrega el investigador. 

Junto a Aída Peña Ramos, doctora en Ingeniería Química y Anna Judith Pérez, magíster en Ciencias del Centro de Investigación de Alimentos y Desarrollo, de México, realizaron diferentes pruebas a partir de las cuales concluyeron que puede usarse la nisina como un antimicrobiano natural en productos cárnicos y obtener resultados óptimos en la inactivación de Escherichia Coli O157 H7. 

La E. coli está ampliamente difundida, ya que se encuentra en la materia fecal. Por ese motivo ha sido muy estudiada desde los inicios de la microbiología. 

Es una bacteria Gram negativa, por lo tanto no produce esporas bacterianas. 

Puede hallarse por mala higiene en carne molida de res, y es la causante del Síndrome Urémico Hemolítico, (SUH), que produce anemia con bajo recuento de plaquetas y graves lesiones renales. 

Un estudio realizado en 2013, indicó que la Argentina presenta la mayor tasa de incidencia mundial de SUH en niños menores de cinco años de edad, lo que constituye un problema crítico para la salud pública. 

Algunos de los productos procesados y listos para consumir están elaborados a partir de carne molida de res, por ejemplo las empanadas de carne, picadillos envasados en lata o al vacío en bolsas plásticas, hamburguesas, salsa boloñesa. En la producción de estos alimentos es importante tomar medidas que aseguren su inocuidad. 

La carne picada puede contaminarse con Escherichia Coli O157 H7 durante el proceso de molienda o por un manejo deficiente durante su distribución y comercialización. La contaminacion en carnes siempre es en la parte externa, al estar molida, la superficie expuesta es muchisima mayor y por eso es tan peligroso.

Lo más eficiente para eliminar y disminuir el riesgo de ingerir esta cepa patogénica es mediante la aplicación de un proceso de cocción que asegure que la temperatura de la carne no sea menor a 70°C. Otra alternativa que se puede utilizar de forma combinada con la temperatura es la adición de bioconservadores, como la nisina. 

Además, esta propuesta puede usarse en la industria procesadora de productos cárnicos y asegurar que el patógeno no afecte a los productos elaborados, conservando la calidad del producto final y ayudando a ahorrar dinero al momento de realizar tratamientos térmicos. 

UNSJ- Facultad de Ingeniería- Diciembre 2016- 

...continuará!

COMUNICARNOS...

ESCRIBIR Y HABLAR 

No siempre se escribe como se habla. Una cosa es hablar y otra escribir. 

En los entornos virtuales de las redes sociales, como Facebook o Whatsapp, muchas veces se condena el texto que es escrito incorrectamente, sin prestar atención a los estándares. 

Es claro que el contexto es importante, sobre todo cuando se privilegia la velocidad de la comunicación antes que la corrección. 

Fabián Mónaco, director del Centro de Idiomas y docente de la Facultad de Humanidades y Ciencias (FHUC) de la Universidad Nacional del Litoral (UNL), cuenta que todas las lenguas poseen una serie de reglas sintácticas y morfológicas que tienen que ver con su gramática. 

“Hay que establecer una diferenciación entre la lengua escrita y la oral. Ambas tienen gramáticas diferentes. En la lengua oral se producen muchas más elipsis o superposiciones, mientras que en la lengua escrita se nota mucho más toda la normativa de la lengua estándar”, explicó el catedrático. 

La “lengua estándar” es aquella que ha sido normativizada, que posee una serie de reglas ortográficas, la que todos aprendemos en la escuela. 

Esta forma de comunicarse “Debe ser manejada por aquellos que tienen acceso a la educación, porque la función de la escuela es enseñar esa norma lingüística. El tema es que no en todos los contextos usaremos esa lengua. Si estamos en la cancha un domingo, nos expresaremos con cierto vocabulario y expresiones que no son las mismas que utilizamos en el caso de que debamos escribir un informe o redactar un trabajo para la escuela o en la universidad. La lengua se puede utilizar de distintas maneras en diferentes contextos”, expresó el docente. 

Quienes comunican sus mensajes con términos que no corresponden a esa estandarización de la lengua son muy criticados en las redes sociales utilizadas hoy, sobre todo en Facebook,: “Tiene que ver con las representaciones que existen en la sociedad respecto de la lengua, que aunque tienen ciertas limitaciones, de algún modo no se ajustan a la realidad de las lenguas. Es algo que se da en todas las culturas. El hecho es que hay usos formales e informales”, consideró Mónaco. 

“Una persona que haya sido alfabetizada, escolarizada y que maneja la lengua estándar utilizará expresiones correctas. No es que, por ejemplo, 'haya' sea mejor que 'haiga', sino que se trata de que un término fue estandarizado y el otro no”, aclaró el lingüista. 

En las redes sociales o de los nuevos modos de comunicación, se pueden observar las diferentes formas de uso de la lengua. En el servicio de mensajería Whatsapp, por ejemplo, es necesario expresarse rápidamente: “Lo fundamental es poder intercambiar mensajes rápido y eficientemente. Es una escritura que no necesariamente debe ajustarse a la normativa ortográfica o gramatical, ya que el objetivo no es ese”, comentó el experto. 

Mónaco destacó que el parámetro que siempre se debe tener en cuenta es el del entendimiento: “La comunicación falla cuando se escribe rápido pero no se entiende. Pasa mucho entre los adolescentes, que son los expertos en crear sistemas y códigos de simplificación”, enfatizó. 

Al mismo tiempo, expresó que no es un problema del idioma español, sino de todos los idiomas, que tiene que ver con la característica de los medios y de los soportes en los que se desarrolla la comunicación. 

El especialista comentó  que no obstante las variaciones de los últimos tiempos, la lengua normativa, estándar, seguirá siendo una necesidad, aunque en ciertos contextos como los formales o educativos. “Cuando un estudiante debe dar un examen, realizar un monografía o hacer un trabajo de investigación deberá hacerlo de acuerdo a la normativa lingüística vigente en este momento histórico. Lo mismo deberá hacer alguien que tenga que presentar una solicitud de trabajo o que deba elevar una nota de índole jurídico”, destacó. 

Mónaco afirmó que es importante “saber adaptarse” a los distintos contextos comunicativos. “Que la comunicación por Whatsapp sea con abreviaturas, con elipsis y simplificaciones es algo que va en beneficio de la eficacia comunicativa, de la rapidez. No es censurable. Sin embargo, si la comunicación no se da, el medio no cumple su objetivo”, agregó el investigador. 

Finalmente, Mónaco diferenció dos términos que muchas veces se usan indistintamente: “lengua” y “lenguaje”, conceptos teóricos que provienen del campo de la Lingüística y que son usados dentro de esa disciplina con distintas orientaciones. “Generalmente, 'lengua' está más asociado a un determinado idioma, mientras que 'lenguaje' es tomado como algo más general y abarcativo, como un sistema de comunicación. Es por eso que podemos hablar de lenguaje audiovisual, verbal o lingüístico”, concluyó. 

Con la aparición de los mensajes de texto, se generó un fenómeno lingüístico centrado en ahorro de caracteres y escritura sencilla. 

Los SMS dejaron paso a un nuevo sistema de códigos para comunicarse en las redes, usadas por millones de personas de habla hispana. Es el llamado ciberlenguaje. 

Podemos estar de acuerdo o no, sentir que nuestra lengua puede ser fagocitada por estas abreviaturas mal escritas, o simplemente pensar que estos grafismos quedaran sometidos a la vorágine de comunicarnos. 


Lo esencial es que pueda  establecerse ese “ida y vuelta” que permite relacionarnos. 

Al comunicarnos con los otros nos enriquecemos. En definitiva, nos completamos como personas. 


UNL - Facultad de Humanidades y Ciencias - Abril de 2017