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Recursos didácticos

Regalos Microbianos

El plástico, un grupo de materiales sintéticos fabricados a partir de polímeros orgánicos, está muy extendido en la naturaleza y plantea riesgos para la fauna y los seres humanos. Mientras que los polímeros naturales como la celulosa y la quitina pueden ser descompuestos por microorganismos que utilizan enzimas especializadas, el plástico sigue siendo en gran medida resistente. Algunos microbios han evolucionado para degradar el plástico, lo que ofrece esperanzas de encontrar soluciones a la contaminación plástica. Sin embargo, sus enzimas aún no son lo bastante eficaces para abordar el problema de los residuos plásticos a gran escala. Aunque las enzimas microbianas tienen potencial para las soluciones biotecnológicas, es necesaria una evaluación cuidadosa para equilibrar los beneficios medioambientales con nuestra dependencia de los plásticos duraderos.

Microbios que degradan el plástico

¿Por qué hay tanto plástico en la naturaleza, pero desaparecen árboles y animales muertos?

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En 1928, Alexander Fleming descubrió un hongo que producía una sustancia capaz de matar bacterias, dando inicio a la era de los antibióticos. Desde entonces, se han hallado antibióticos en diversos microorganismos y plantas, revolucionando el tratamiento de enfermedades infecciosas y otros trastornos como el cáncer. Sin embargo, la resistencia bacteriana a los antibióticos representa un desafío continuo, subrayando la necesidad de descubrir nuevos antibióticos. Tradicionalmente, microorganismos del suelo como *Streptomyces* y hongos han sido fuentes clave de antibióticos, pero el cribado repetido tiende a redescubrir compuestos ya conocidos. Explorar microorganismos no terrestres puede revelar antibióticos realmente nuevos. Los océanos, que cubren el 70% del planeta y el 95% de la biosfera, albergan microorganismos adaptados a condiciones extremas y contienen halógenos como bromuro e yodo. Esto sugiere que las bacterias marinas podrían producir sustancias químicas únicas. Así, la búsqueda de antibióticos y fármacos en bacterias marinas es un área de investigación y comercialización prometedora.

Nuevos medicamentos a partir de microbios de los océanos

El mar nos da peces para comer y agua para nadar; ¿obtenemos otras cosas útiles del océano?

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Las células están rodeadas por una membrana de lípidos y proteínas que separa el citoplasma del entorno. Algunas proteínas se desplazan naturalmente hacia la membrana, decorando la superficie celular. La visualización de la superficie microbiana implica fusionar una proteína elegida con las proteínas de membrana, extendiéndola al entorno. Esta técnica es útil en biotecnología para crear proteínas terapéuticas, mejorar enzimas y desarrollar pruebas diagnósticas. La visualización en superficie facilita la evaluación de la actividad de las proteínas, acelerando la identificación de las mejores variantes. Esto agiliza los proyectos biotecnológicos, contribuye a soluciones sanitarias y medioambientales, y apoya los objetivos de desarrollo sostenible.

Visualización de superficies microbianas

Mamá, ¿los microbios son suaves como una pelota de playa o ásperos como una pelota de tenis?

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Las proteínas son esenciales para los organismos vivos, pero su pequeño tamaño dificulta su estudio. Afortunadamente, algunas proteínas fluorescen o producen compuestos coloreados, lo que facilita su observación. Estas propiedades naturales en muchos organismos han sido fundamentales en la investigación microbiológica durante años. Las proteínas reporteras, que fluorescen o emiten luz, pueden fusionarse con otras proteínas de interés, revelando detalles de la biología molecular y microorganismos. Esto también permite desarrollar biosensores para detectar contaminantes o diagnosticar enfermedades.

Herramientas de estudio: Proteínas brillantes y coloridas

Abuelo, es cierto que los científicos hacen brillar a las bacterias utilizando partes de medusas?

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La eficacia de los diagnósticos es crucial para responder a la contaminación de alimentos, agua y enfermedades. Estas herramientas detectan moléculas específicas, secuencias de ácidos nucleicos, proteínas y toxinas en muestras ambientales y biológicas, proporcionando información vital sobre peligros. Los diagnósticos utilizan diversos métodos microbiológicos para convertir estos analitos en resultados fácilmente interpretables, como cambios de color o lecturas digitales. Cuando se usan adecuadamente, los diagnósticos aseguran la seguridad del agua y los alimentos, facilitan el diagnóstico y tratamiento médico, y ayudan a controlar enfermedades infecciosas como la COVID-19. Con la creciente adopción de pruebas "en el punto de atención" (realizadas en el lugar del paciente), es crucial gestionar su eliminación de manera responsable para minimizar impactos ambientales. El uso de diagnósticos afecta significativamente a los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Diagnósticos

Señorita: ¿Por qué me sacan sangre cuando voy al médico?

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Foto por Kamaji Ogino: https://www.pexels.com/photo/crop-ethnic-daughter-injecting-mother-withtoy-syringe-5094090/

A menudo clasificamos los microbios como "buenos" o "malos". Los microbios buenos, o nuestra microbiota, viven en nuestro cuerpo, ayudando al sistema inmunitario, la nutrición y la protección contra patógenos. La mayoría de los microbios son beneficiosos o neutros, pero los patógenos pueden invadir, evadir el sistema inmunitario y producir toxinas dañinas. La distinción entre microbios buenos y malos no siempre es clara, ya que nuestra microbiota puede ser dañina si el sistema inmunitario está debilitado, y algunos patógenos pueden residir inadvertidamente. El efecto final depende del microbio y del huésped. Curiosamente, algunas toxinas patógenas pueden volverse beneficiosas.

Aplicaciones de las toxinas microbianas y los factores de virulencia

Mamá, la tía Sarah solía tener esas graciosas líneas entre los ojos y parecía malhumorada, pero ahora han desaparecido. ¿Qué le ha pasado?

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Los microorganismos prosperan en entornos hostiles como lagos salados mediante la producción de solutos compatibles, que retienen agua y protegen contra el estrés. Estos solutos protegen proteínas, membranas y células del calor, la sequedad, la congelación, la descongelación y la radiación. La ectoína, un soluto compatible clave, se utiliza en protectores solares, cosméticos y productos antiinflamatorios por sus propiedades protectoras. Además, puede prevenir el mal plegamiento de la proteína amiloide, relacionado con enfermedades como el Alzheimer y las priónicas, y mejorar la estabilidad de las vacunas, permitiendo un almacenamiento y transporte prolongados sin refrigeración.

Solutos Compatibles: Nuestros y sus protectores

Mamá: ¿Por qué te untas crema en la cara todos los días?

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Foto por Karolina Grabowska y Shiny Diamond de Pexels

En la investigación forense, identificar pruebas en el lugar del delito, como testigos, huellas dactilares, ADN y rastros, es crucial. Los rastros, como la suciedad de un zapato o las fibras de ropa, pueden vincular a los sospechosos con la escena del crimen. Recientemente, se ha explorado el uso de microbiomas para la identificación. Los humanos liberan millones de células microbianas únicas en su entorno, convirtiendo a los microbios en una herramienta prometedora para el rastreo y la elaboración de perfiles, similar a las huellas dactilares y el ADN. Esto podría ser un valioso recurso en la ciencia forense.

Microbiología forense

Mi microbioma no es como el de los demás, y hay pruebas que lo demuestran.

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La protección de los alimentos es esencial para mantener nuestras comidas libres de contaminantes físicos, químicos o biológicos, que pueden entrar involuntariamente o por adulteración delictiva, convirtiendo una "golosina" en un "truco". La adulteración de alimentos causa pérdidas de miles de millones de dólares y riesgos para la salud pública, a menudo involucrando ingredientes nocivos añadidos por motivos lucrativos o malintencionados, como el bioterrorismo. Afortunadamente, existen muchas estrategias de prevención, como el análisis del microbioma de los alimentos para identificar "firmas microbianas" y garantizar su autenticidad. ¿Cómo verifican los científicos la autenticidad de un producto alimentario? ¿Es genuino ese queso caro con denominación de origen o se ha fabricado descuidadamente en otro lugar?

Autentificación de comida por análisis con microorganismos

Mamá: ¿Cómo es que papá puede oler a ese oloroso queso?

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Autor desconocido, Public domain, vía Wikimedia Commons

Los aminoácidos y las vitaminas son esenciales para la vida. Los aminoácidos son los bloques constructores de las proteínas, fundamentales como enzimas y estructuras celulares. Las vitaminas, aunque necesarias en pequeñas cantidades, son clave en las reacciones metabólicas. Los humanos y los animales deben obtener ocho aminoácidos esenciales y la mayoría de las vitaminas de su dieta, ya que no pueden producirlos internamente. Dado que puede haber deficiencias de estos nutrientes, se usan suplementos para cubrir las necesidades. En la industria, microorganismos producen casi todos los aminoácidos y algunas vitaminas. Por ejemplo, se producen millones de toneladas anuales de L-lisina, un aditivo para piensos. Incorporar aminoácidos biotecnológicos en piensos vegetales mejora la eficacia alimentaria y beneficia al medio ambiente.

Sumplementos alimenticios: aminoácidos y vitaminas

Mamá: hemos oído hablar de una desagradable enfermedad de los marineros de antaño llamada escorbuto: ¿qué es?

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Proveer alimentos sanos y sostenibles a la creciente población mundial es un reto. El pescado y el marisco son fuentes de proteínas de alta calidad, pero las capturas salvajes se han estancado desde los años ochenta. La acuicultura, que ahora suministra la mitad de nuestro pescado, puede satisfacer esta demanda con menos emisiones de gases de efecto invernadero que la ganadería. Sin embargo, las enfermedades infecciosas, principalmente bacterianas, afectan considerablemente a la acuicultura. Los antibióticos, utilizados para controlar estas enfermedades, provocan resistencia, amenazando tanto a los peces como a la salud humana. La OMS ha identificado la resistencia a los antibióticos como un problema global importante. La vacunación ha reducido el uso de antibióticos en algunas especies de peces, pero es ineficaz para las larvas y los crustáceos, que carecen de sistemas inmunitarios desarrollados. Los probióticos, microorganismos beneficiosos que mejoran la salud al aportar nutrientes, reforzar la inmunidad o inhibir patógenos, ofrecen una alternativa prometedora para controlar enfermedades en la acuicultura.

Acuicultura: Control de enfermedades en piscicultura a base de probióticos

Mamá: ¿Los peces se enferma como nosotros? ¿Cómo se curan?

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En un mundo donde el microbioma intestinal y su relación con la salud humana son temas candentes, los alimentos fermentados se están volviendo cada vez más populares, con un aumento del 149% en su consumo en 2018, según FORBES. Estos alimentos no solo benefician la salud intestinal, sino que también ofrecen sabores únicos que no se pueden lograr de otra manera. Según la Universidad Rockefeller, "la fermentación es una explotación culinaria de un sistema microbiano". Además, los alimentos fermentados son ricos en nutrientes, tienen una vida útil más larga y presentan texturas y propiedades organolépticas únicas. Sin embargo, deben fabricarse y almacenarse en un entorno controlado para garantizar la seguridad, calidad y consistencia del producto final. También están asociados a múltiples objetivos de desarrollo sostenible.

Comidas Fermentadas

¿Cómo una bacteria covierte algo líquido, como leche, en algo sólido, como yogurt?

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Foto por Gustavo Fring (Pexels)

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