Hemos actualizado nuestro Política de privacidad para aclarar cómo usamos sus datos personales.

Usamos cookies para brindarle una mejor experiencia. Puede leer nuestro Política de cookies aquí.

Publicidad
lista

6 aplicaciones innovadoras de microbios

lista

6 aplicaciones innovadoras de microbios

Crédito: Instituto Nacional del Cáncer - Linda Bartlett.

Si bien muchas personas asocian los microbios con ser malos y causar enfermedades, también tienen muchas propiedades beneficiosas y pueden habitar algunos de los rincones más inhóspitos del mundo. Desde hace muchos años, los seres humanos, los animales y las plantas han explotado las propiedades demicrobios para su propio beneficio. Aquí discutimos algunos de los muchos y variados usos a los que se están aplicando los microbios.

Lucha contra las plagas agrícolas


Si bien los pesticidas han hecho un gran trabajo para eliminar las plagas de insectos indeseables que plagan nuestros cultivos, muchos son indiscriminados, matando también a los polinizadores beneficiosos. También causan problemas cuando la escorrentía de los campos termina en nuestras vías fluviales, dañando los delicados ecosistemas quevivir allí. El uso a largo plazo significa que inevitablemente se seleccionan poblaciones resistentes y, con el tiempo, los plaguicidas no protegen los cultivos. En consecuencia, la atención se ha vuelto cada vez más hacia enfoques alternativos.

Un ejemplo de este tipo explota la relación simbiótica entre el trips occidental de la flor y la bacteria Pantoea. 1 El trips se alimenta de una amplia gama de plantas de cultivo y transmite topovirus que son patógenos para una variedad de especies de cultivos. Los científicos han diseñado una cepa de Pantoea para producir constantemente ARNdc desde su hogar en el intestino del insecto. Estos ARN interferentes ARNi se dirigen a un gen esencial para la supervivencia del trips, lo que da como resultado la degradación del ARNm del huésped y la muerte del insecto.

La tecnología denominada ARNi mediada por simbiontes SMR aún se encuentra en sus etapas de desarrollo, pero ofrece un alto grado de especificidad de especie objetivo. A diferencia de la ingeniería de los cultivos para reducir la susceptibilidad a las plagas, este enfoque también tiene la ventaja de proteger todo el cultivo.especies que son el objetivo de esa plaga en particular.

¡El ingrediente secreto son los microbios!


Los microbios están involucrados en la producción de muchos alimentos, como el pan, el queso y el chucrut, y algunos que son casi en su totalidad los microorganismos mismos, como el extracto de levadura o las alternativas a la carne con micoproteínas. Sin embargo, los microbios también tienen un gran poder para alterar los sabores de los alimentos.. Cada microorganismo produce metabolitos característicos que dependerán de los nutrientes disponibles para ellos. Estos a su vez pueden ser metabolizados en más productos por otros microbios presentes, por lo que es importante tener el equilibrio adecuado de microbios para obtener los sabores deseados.producción, esto a menudo se logra utilizando cultivos iniciadores para introducir un equilibrio de microbios deseables y garantizar la consistencia en el producto final. La industria del queso proporciona un excelente ejemplo de la importancia de equilibrar los microbios. Las notas amargas pueden provenir de la descomposición de la caseína en la lechea aminoácidos hidrófobos, mientras que los sabores ácidos pueden provenir de la descomposición de azúcares, por ejemplo.sy "olor se ha asociado con la levadura Yarrowia lipolytica que convierte la tributirina en ácido butanoico y Penicillium roqueforti imparte notas "azules". Demasiado o muy poco de cualquier sabor en particular puede hacer que el producto sea desagradable. Los microbios son incluso vitales para producir los agujeros característicos en el queso suizo que se desarrollan como resultado de la fermentación del lactato a propionato, acetato,CO 2 y H 2 O por Propionibacterium freudenreichii. 2

Déjelos comer desechos


Los materiales radiactivos nos han proporcionado los beneficios de la generación de energía, los tratamientos médicos y las defensas. Sin embargo, también nos han dejado un problema: la eliminación segura. Si bien la vida media de algunos materiales radiactivos es corta, otros como el uranio,puede seguir siendo peligroso para la vida durante décadas. Una respuesta que se ha empleado ampliamente es simplemente almacenar los desechos en silos o enterrar el problema bajo tierra. Una preocupación con el enterramiento de desechos radiactivos bajo tierra hasta que sean seguros ha sido la lixiviación de moléculas radiactivas en los alrededoresEl suelo y la roca como elementos como el uranio se vuelven móviles cuando forman complejos solubles con algunas moléculas orgánicas. Sin embargo, las bacterias podrían acudir al rescate. Los científicos han descubierto que algunas bacterias pueden utilizar radionucleidos, como uranio y neptunio, en lugar de oxígenoy en el proceso hacerlos insolubles. 3

El tratamiento de los depósitos con microbios masticadores de moléculas radiactivas podría ralentizar el movimiento de moléculas radiactivas y, por lo tanto, prevenir o reducir su movimiento hacia el área circundante durante el proceso de degradación radiactiva. El enfoque también se ha sugerido como tratamiento para suelos contaminados.

Hacer y romper plástico


En un momento de preocupación mundial por el impacto negativo de la contaminación plástica, el descubrimiento de las "bacterias que comen plástico" envió ondas de emoción a través de la comunidad científica. En 2016, una cepa bacteriana de origen natural, llamada Ideonella sakaiensis 201-F6, se descubrió en un vertedero de desechos en Japón que podía degradar el plástico, incluido el tereftalato de polietileno notoriamente difícil de romper, también conocido como PET, y usarlo como fuente de alimento. 4 Desde entonces, los científicos han estado trabajando para revelar la estructura detallada de la enzima PETasa que transmitía esta propiedad. La estructura parecía muy similar a una enzima utilizada por las bacterias para descomponer el polímero de cutina protector que recubre algunas plantas.

Por un golpe de buena suerte, el grupo de investigadores que investiga la PETasa diseñó inadvertidamente una enzima que degrada el plástico incluso mejor que la que evolucionó en la naturaleza. 5 Descubrieron que la enzima también puede descomponer otras formas de plástico, abriendo las puertas para reciclar de manera sostenible muchos plásticos en el futuro que actualmente son un desafío.

Tratamiento de enfermedades con virus


Hay muchas enfermedades que tienen su base en la genética, como la fibrosis quística y la inmunodeficiencia combinada grave SCID. La misión es intentar "solucionar" estos problemas genéticos mediante el uso de terapia génica comenzó en la década de 1970. La idea era reemplazar la copia defectuosa con una buena copia o inactivar un gen defectuoso, pero los investigadores necesitaban un medio para interactuar con el gen problemático. Aquí es donde entraron los microbios. Por su propia naturaleza,los virus pueden adherirse e ingresar a las células y, una vez dentro, interactuar con el genoma del huésped, normalmente para facilitar su propia replicación. Sin embargo, los investigadores han podido secuestrar esta propiedad por sus propios medios.

Actualmente, hay tres grupos principales de virus adenovirus, virus adenoasociados y retrovirus / lentivirus que forman la columna vertebral de los estudios de terapia génica. Inicialmente, los ensayos estuvieron plagados de problemas con la genotoxicidad y las respuestas inmunitarias, pero décadas de investigación hanpermitió solucionar muchos de estos problemas. Los tratamientos que utilizan técnicas de terapia génica ya están disponibles para la SCID, el cáncer y la ceguera tras la aprobación en la UE de la primera terapia génica, Glybera para la pancreatitis aguda, en 2012. Con más de 2.300 ensayos clínicos ya realizado, es solo cuestión de tiempo antes de que sigan más tratamientos.

Un obstáculo importante que debe superarse para que la terapia génica tenga éxito como tratamiento terapéutico es la capacidad de aumentar la producción, ya que las técnicas para la producción y purificación de vectores virales adecuadas para un entorno de investigación no son compatibles con la producción a gran escala.

Van Gogh, Monet, Da Vinci y E. coli ?!


Los científicos han recreado una imagen de la Mona Lisa de Leonardo da Vinci de aproximadamente un millón Escherichia coli E. coli de todas las cosas! 6 E. coli son nadadores fantásticos y pueden moverse diez veces su longitud por segundo. Por lo general, los insectos procesan el oxígeno para impulsar su movimiento. Sin embargo, la proteína proteorodopsina se identificó en bacterias que habitan en el océano, donde permitió que las bacterias se alimentaran a sí mismas con luz.diseñando una cepa de E. coli para producir esta proteína, los científicos lograron crear bacterias, cuyo movimiento podía controlarse de forma remota mediante la luz. Proyectaron luz sobre una capa de células de manera uniforme durante cinco minutos antes de introducir una imagen negativa de la Mona Lisa. Después de cuatrominutos, las bacterias diseñadas se habían concentrado en las áreas oscuras del espacio formando una imagen reconocible. Para refinar el desenfoque, se utilizó un bucle de control de retroalimentación, donde la forma bacteriana se compara con la imagen objetivo cada 20 segundos y el patrón de luz se actualiza en consecuencia.resultando en una réplica casi perfecta.

Además de crear obras de arte, la capacidad de controlar la actividad de las bacterias que nadan con la luz abre aplicaciones potenciales para materiales activos controlables por luz o incluso para rodear y transportar objetos más grandes.

Referencias

1. Whitten M, Dyson P. Silenciamiento génico en insectos que no son modelo: Superar obstáculos utilizando bacterias simbióticas para la entrega sostenible sin traumas de interferencia de ARN: Interferencia sostenida de ARN en insectos mediada por bacterias simbióticas: Aplicaciones como herramienta genética y comoun biocida. Bioensayos. 2017; 39 3. Doi: 10.1002 / bies.201600247 .

2.
McSweeney PLH, ed. La microbiología de la maduración del queso. Problemas de queso resueltos . Serie de publicaciones Woodhead sobre ciencia, tecnología y nutrición de los alimentos . Woodhead Publishing; 2007: 117-132. Doi : 10.1533 / 9781845693534.117 .

3.
Bassil NM, Bryan N, Lloyd JR. Degradación microbiana del ácido isosacarínico a pH alto. ISME J. 2015; 9 2: 310-320. Doi: 10.1038 / ismej.2014.125 .

4.
Yoshida S, Hiraga K, Takehana T, et al. Una bacteria que degrada y asimila el poli tereftalato de etileno. ciencia . 2016; 351 6278: 1196-1199. Doi: 10.1126 / science.aad6359 .

5.
Austin HP, Allen MD, Donohoe BS, et al. Caracterización e ingeniería de una poliesterasa aromática que degrada el plástico. Proc Natl Acad Sci EE. UU. . 2018; 115 19: E4350-E4357. Doi: 10.1073 / pnas.1718804115 .

6.
Frangipane G, Dell'Arciprete D, Petracchini S, et al. Conformación de densidad dinámica de fotocinética E. coli . eLIFE. 2018; 7: e36608 doi : 10.7554 / eLife.36608 .
Conozca al autor
Karen Steward PhD
Escritor científico senior
Publicidad