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Viernes 2 de marzo de 2018 EL UNIVERSALE12 CU LT U R A
PROYECTO UNAM Texto: Leonardo Huerta Mendozasabina0210 @hotmail.com
Conferencia sobre los sesentasEl Instituto de Investigaciones Históricas de la UNAM invita, dentrodel ciclo de conferencias “Los sesentas, más que una década. En memoriadel 2 de octubre de 1968”, a la que, con ese mismo título, impartirá RicardoPozas Horcasitas, el miércoles 7 de marzo, de 12:00 a 14:00 horas, en el Salónde Actos del citado instituto, en Ciudad Universitaria. Se transmitirá porw e bs c a t .
Los tres últimosaños, los másca l u rososDe acuerdo con datos de la Orga-nización Meteorológica Mundial,2015, 2016 y 2017 han sido los añosmás calurosos desde que existenregistros. Tan solo el año pasado latemperatura media en la superfi-cie del planeta fue 1.1 grados su-perior a la de la época preindus-trial, de 1880 a 1900. “Esto es alar-mante. Los expertos coinciden enque si sobrepasamos dos gradospuede haber cambios irreversi-bles en el sistema climático, y hayproyecciones de hasta cuatro gra-do s”, afirmó Paulina Ordóñez, in-vestigadora del Centro de Cienciasde la Atmósfera de la UNAM.
Unas 30 lenguasindígenas sehablan en la UNAMEn la UNAM se hablan unas 30lenguas indígenas. Esta riquezalingüística se debe a la presenciade poco más de 900 alumnos be-neficiados por el Sistema de Becaspara Estudiantes Indígenas(SBEI), del Programa Universita-rio de Estudios de la DiversidadCultural e Interculturalidad. Entodo el mundo se hablan aproxi-madamente seis mil lenguas, delas cuales la mitad está en peligrode desaparecer. Y en nuestro paísexisten alrededor de 375 variantesdialectales y 64 están bajo amena-za de diluirse, debido, principal-mente, a la discriminación.
Contra lares i ste n c i abacteriana alos antibióticosMás de 70% de las infecciones causadas porE. coli corresponden a cepas resistentes a lapenicilina, la ampicilina, la tetraciclina…
La resistencia bacteriana a losantibióticos es un problema desalud pública mundial. En2008, las cepas de Staphylococ -cus aureus resistentes a los an-
tibióticos ocasionaron más muertes en EstadosUnidos que el virus de inmunodeficiencia hu-mana (VIH). Y en México, más de 70% de lasinfecciones causadas por Escherichia coli co -rresponden a cepas resistentes a la penicilina, laampicilina, la tetraciclina y la combinación tri-metoprima- sulfametoxazol.
En septiembre de 2016, la Asamblea Generalde la ONU se comprometió a luchar contra esteproblema porque se calcula que en 2050 habránmuerto más de 10 millones de personas por in-fecciones bacterianas que no responden a losantibiótico s.
“Las bacterias se vuelven resistentes a los an-tibióticos debido a su altísima capacidad decambio y adaptación que les permite vivir enambientes extremos (muy ácidos, calientes,fríos o salinos) a los que otras formas de vida nopodrían ni acercarse”, dice Maximino AldanaGonzález, investigador del Instituto de CienciasFísicas y del Centro de Ciencias de la Comple-jidad (C3) de la UNAM.
Por un lado, la tasa de reproducción de las bac-terias es muy alta (E. coli, por ejemplo, se re-produce cada 20 minutos en condiciones favo-rables, y su crecimiento es exponencial); ypor el otro, al reproducirse experimentan mu-taciones en su material genético, y algunas deestas mutaciones producen cambios a partir delos cuales pueden adaptarse mejor a condicio-nes ambientales adversas, como un medio conantibiótico s.
“Con tantas bacterias reproduciéndose no esextraño que surjan algunos individuos que porpura variabilidad genética sean más resistentesa los antibióticos. Y son ellos los que dan lugara poblaciones de bacterias altamente resistentesa estos fármacos”, apunta el investigador.
Uno de los más importantes descubrimientosen biología consistió en saber que las caracte-rísticas de un organismo no sólo están determi-nadas por la información escrita en sus genes,sino también por la rapidez con que dicha in-formación se lee. Esto significa que esos mismosgenes pueden producir características fenotípi-cas distintas, dependiendo de la rapidez con quese lea la información contenida en ellos.
“Esa rapidez (o nivel de actividad) depende defactores ambientales como la temperatura, laacidez, la salinidad o los antibióticos. Por lo tan-to, estos factores pueden determinar cuáles ca-racterísticas fenotípicas se desarrollarán y cuálesno, lo que daría origen a organismos diferentes,incluso si éstos tienen los mismos genes.”
Los procesos que cambian la actividad de losgenes sin cambiar su información se conocencomo procesos epigenéticos.
Sistema MDRAlgunas bacterias, como E. coli y S a l m o n el l a ,contienen un grupo de genes que al activarsedan lugar a unas bombas de proteínas (bombasde eflujo) que se anclan en la membrana celular.La función de estas bombas es expulsar hacia elexterior de la bacteria el líquido que se encuen-tra en su interior, esto es, en el citoplasma.
“Dicho grupo de genes recibe el nombre desistema Multi Drug Resistance (MDR, por sus si-
glas en inglés). Cuando no hay un antibiótico,este sistema está desactivado. Y se activa por me-dio de procesos epigenéticos inducidos por elantibiótico, que cambian el nivel de actividad delos genes que lo conforman, sin cambiar su in-formación genética”, indica Aldana González.
Al activarse el sistema MDR se empiezan aproducir las bombas de eflujo, que expulsan dela bacteria el antibiótico que está entrando, conlo que se evita que la concentración de éste den-tro de la célula bacteriana llegue a niveles letales.El sistema MDR puede considerarse un primermecanismo de defensa reversible, no específicoy hereditario, al que recurren muchas bacteriasgram negativas cuando son atacadas con un an-tibiótico. Es no específico porque las bombas ex-pulsan no sólo el antibiótico que ataca a la cé-lula, sino también nutrientes y otras sustanciasque la bacteria necesita para su desarrollo. A labacteria no le conviene tener estas bombas fun-cionando todo el tiempo. Por lo tanto, cuandoel antibiótico es eliminado del medio, el sistemaMDR se apaga. En este sentido es reversible.
“Entender los procesos epigenéticos y la ma-nera como afectan el fenotipo de los organismosvivos es, desde mi punto de vista, uno de losgrandes retos de la biología de sistemas al quese enfrentarán las nuevas generaciones de cien-tíficos. Sólo así podremos ganar la guerra a lasbacterias patógenas”.
Resistencia reversibleHabía varias preguntas sin respuesta. Una deellas era: ¿qué genera la diversidad en una po-blación de bacterias? Porque si una población debacterias es atacada con un antibiótico, algunasmorirán pero otras no. Esto significa que no to-das son iguales, aunque vengan de la misma“m a d re”.
Ahora bien, si algunas mueren y otras no, en-tonces no todas son idénticas. ¿Qué las hace di-ferentes? Aldana González y sus colegas obser-varon que, una vez que se les quita el antibiótico,las que sobreviven apagan sus bombas de eflujo,pero no inmediatamente, sino después de al-gunas generaciones.
“En colaboración con un equipo de la Uni-versidad de Harvard, aquí, en la UNAM, desa-rrollamos un modelo matemático del sistemaMDR que nos permite entender claramente cuáles la diferencia a nivel molecular entre las bac-terias que mueren y las que sobreviven”, ase-gura el investigador.
Las bombas de eflujo tardan cierto tiempo enencenderse. Si se aplica un antibiótico en unapoblación de bacterias, muchas morirán y otras,las que pudieron encender esas bombas lo su-ficientemente rápido, sobrevivirán.
Patrones de metilación del ADNAl preguntarse cuál era la diferencia a nivel mo-lecular entre las bacterias que no pudieron en-cender las bombas de eflujo a tiempo y las quesí lo hicieron, los investigadores universitariosencontraron que tenía que ver con los patronesde metilación del ácido desoxirribonucleico(ADN).
La transcriptasa es una molécula que se muevea lo largo del ADN, leyendo la información quecontiene éste y produciendo ácido ribonucleico(ARN), que a su vez genera las proteínas y lasbombas de eflujo. Pero hay otra molécula —lametilas a— que va poniendo obstáculos en el
ADN. Esos obstáculos se conocen como patronesde metilación. Al moverse por el ADN, la trans-criptasa los va encontrando y, dependiendo de laestructura del patrón de metilación, algunas ve-ces la metilasa se ve obligada a detenerse; estohace que lea más lentamente la información ge-nética para producir las bombas de eflujo.
“Estos obstáculos en el ADN no son parte dela información genética. Los patrones de me-tilación son grupos metilo que se van poniendoen la hebra del ADN. Si bien se conocen comopatrones de metilación, los obstáculos se vanponiendo al azar.”
Según sea el patrón de metilación, la trans-criptasa va a leer más o menos rápido la infor-mación genética. Esa rapidez o lentitud en lalectura es la diferencia fundamental entre lasbacterias que sobreviven y las que mueren.
“Por puro azar, algunas moléculas tienen me-jores patrones de metilación que otras para pro-ducir bombas de eflujo con más rapidez. Aun-que después vienen otros mecanismos de de-fensa para que se enciendan estas bombas, elpatrón de metilación es fundamental, y esto lodemo stramo s”, comenta Aldana González.
Lo que se debe intentar ahora es cambiar lospatrones de metilación de las bacterias y ponerpatrones de metilación adecuados para que latranscriptasa tenga tantos obstáculos que nopueda generar las bombas de eflujo a tiempo.
“Eso les toca a los microbiólogos y biotecnólo-gos. Ellos pueden producir las mutaciones paraque los genes que generan la metilasa hagan máslenta a la transcriptasa. Con nuestro modelo teó-rico les señalamos esta diferencia fundamental.”
Diversidad bacterianaEs un hecho que si el patrón de metilación siem-pre fuera el mismo, las bacterias no sobrevivi-rían. Para que las poblaciones de bacterias so-
brevivan, debe haber diferencias entre ellas. Sitodas fueran iguales, se podría poner una con-centración de antibiótico suficientemente altapara que las matara a todas; sin embargo, pre-cisamente por esa diversidad, ningún antibió-tico acaba con todas. Los patrones de metilaciónpuestos al azar son los que generan la diversidadbacteriana inicial. Después, las células sobrevi-vientes podrán generar diversidad permanentemediante mutaciones en el ADN. Pero la diver-sidad producida por los patrones de metilaciónes fundamental al inicio para que algunas bac-terias puedan sobrevivir al antibiótico.
“Basta con que una bacteria tenga los patro-nes de metilación adecuados para generar lasbombas de eflujo lo suficientemente rápido y asíesté en condiciones de luchar contra el antibió-tico empleado. Este hallazgo fue nuestra prime-ra contribución al estudio de la resistencia bac-te r i a n a”, afirma Aldana González.
Reve rs i b i l i d a dLa reversibilidad también está basada en la di-ferencia aleatoria en los patrones de metilación,porque no todas las bacterias tienen los mismos.En una población de bacterias a las que se aplicaun antibiótico, la mayor parte muere pero so-breviven dos o tres que tienen los patrones demetilación adecuados y que empiezan a generarbombas de eflujo rápidamente. Las hijas de es-tas bacterias tendrán las bombas de eflujo en-cendidas y heredarán los patrones de metila-ción que les permitirán seguir produciendoo tras.
“A medida que esta población crece, hay va-riaciones en los patrones de metilación de lascélulas hijas. En cada generación aparecen bac-terias con patrones favorables y otras con patro-nes desfavorables. En presencia de un antibió-tico, los patrones desfavorables generan bombasde eflujo lentamente, mientras que los patronesfavorables las generan más rápidamente.”
Pero cuando ya no hay antibiótico se inter-cambian los papeles: los patrones de metilaciónque producen bombas de eflujo rápidamenteahora son desfavorables porque están expulsan-do nutrientes, y esto hace que las bacterias ya nopuedan crecer tan rápido.
“Por su parte, las bacterias con patrones de me-tilación que producen bombas de eflujo lenta-mente son las que tienen mayor ventaja repro-ductiva en ausencia del antibiótico. Después de 10ó 20 generaciones bajan totalmente su actividad,pero no porque hayan apagado los genes, sino porlos patrones de metilación que hacen que la trans-criptasa vaya leyendo cada vez más lentamentela información genética hasta que se llega a unpunto en que una población ya no tiene las bom-bas de eflujo encendidas porque ya no hay nadaque las ataque. Ésta es nuestra principal aporta-ción a la investigación de la resistencia bacteria-n a”, finaliza el investigador. b
“Las bacterias se vuelvenresistentes a los antibióticosdebido a su altísima capacidad decambio y adaptación que lespermite vivir en ambientesextremos (muy ácidos, calientes,fríos o salinos) a los que otrasformas de vida no podrían niace rca rs e”MAXIMINO ALDANA GONZÁLEZInvestigador del Instituto de Ciencias Físicas y delCentro de Ciencias de la Complejidad de la UNAM
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Bacteria Sa l m o n el l a vista por medio de microscopía electrónica.
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