Tierra de microbios

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¡Buenas tardes, habitantes de este Universo Paralelo! Hoy los microbios son, una vez más, protagonistas de nuestro newsletter. Será, eso sí, su lado más amable.

Invitamos a dos grandes científicos que se especializan en la interacción entre los microorganismos y los individuos multicelulares como nosotros.

• Primero, la doctora en Ciencias Silvoagropecuarias y Veterinarias Dinka Mandakovic nos contará sobre los beneficios que obtenemos de estos «amigos invisibles».
• Luego, Juan P. Cárdenas, doctor en Biotecnología, se concentrará en los llamados «probióticos», estos superalimentos que contienen organismos vivos, como el yogur o el chucrut.

Nuestro cuestionario lo responde en esta oportunidad Nicole Trefault, doctora en Genética Molecular y Microbiología, además de ser vicerrectora de Investigación de la Universidad Mayor.

• En la imagen de la semana una espectacular fotografía del así llamado cometa del siglo, capturada por el astrofotógrafo chileno Gabriel Muñoz, que una vez más colabora con Universo Paralelo. Además, la doctora en Astronomía Ximena Ramos nos cuenta allí un poco sobre cometas y acerca de este en particular.

• En Breves Paralelas abordaremos cómo los microorganismos pueden ayudar en la restauración de obras de arte y, luego, cómo la complejidad de las herramientas de piedra de nuestros antepasados pueden dar luz sobre la manera en que el hombre acumula conocimiento.

• Finalmente, recomendaremos el último álbum del compositor neoclásico Max Richter.

Espero disfruten esta microbiana y musical edición, y que, como siempre, me ayuden con su difusión. Compartan este Universo Paralelo. Y si les llegó de alguien, ¡inscríbanse ya!

AMIGOS INVISIBLES

Lactobacillus paracasei, una especie de bacteria comúnmente encontrada en el tracto intestinal humano. Fotografía: Dr. Horst Neve, Max Rubner-Institut (CC BY-SA 3.0)

Por Dinka Mandakovic

Doctora en Ciencias Silvoagropecuarias y Veterinarias

Cada vez que se menciona a los microbios, pensamos en pequeños organismos vivos invisibles que nos rodean y que pueden perjudicarnos. Esto se debe a que son principalmente conocidos por la capacidad de algunos de ellos de causar enfermedades.

Sin embargo, no todos son nuestros enemigos. Muchos de ellos están en el ambiente conviviendo armoniosamente con nosotros; de hecho, fuimos nosotros quienes invadimos su espacio, ya que existen desde mucho antes de que los humanos apareciéramos en el planeta, cumpliendo roles fundamentales para la vida.

• Este es el caso de los microorganismos que participan en los ciclos biogeoquímicos, los cuales desempeñan un papel crucial en el reciclaje de materia orgánica muerta de animales y plantas, o en la transformación del nitrógeno del aire en formas disponibles para los cultivos.
• Algunos microorganismos en las raíces de las plantas, como los hongos micorrícicos, mejoran la absorción de agua y nutrientes.
• Ciertas bacterias producen metabolitos como antibióticos, hormonas y compuestos que facilitan la disponibilidad de minerales esenciales para el crecimiento vegetal.

De esta forma, estos microorganismos actúan como biofertilizantes naturales, con un gran potencial biotecnológico para ser utilizados en ambientes donde el crecimiento de las plantas se vuelve cada vez más difícil, debido a los efectos del cambio climático, caracterizado por generar el aumento de zonas áridas, periodos de sequía más prolongados y temperaturas extremas.

En un ambiente más reducido, como nuestro intestino, los microorganismos también juegan un rol fundamental.

• Producen ácidos grasos de cadena corta, considerados saludables para nuestro organismo, ya que aportan energía necesaria para su funcionamiento óptimo.
• A su vez, permiten que la barrera intestinal mantenga su impermeabilidad, es decir, permitir el paso de nutrientes, pero no de patógenos o toxinas al torrente sanguíneo.

De manera más reciente, se ha descubierto que la microbiota intestinal puede producir moléculas como neurotransmisores, que están implicadas en el funcionamiento cerebral y tienen un efecto directo sobre la salud mental.

• Cuando hay una alteración en la microbiota intestinal, conocida como disbiosis, estos procesos se ven afectados, lo que puede desencadenar diversas patologías, muchas de ellas difíciles de tratar. Para restaurar el equilibrio microbiano, se han utilizado trasplantes de microbiota fecal, que consisten en transferir microbiota de donantes saludables en personas con disbiosis para reemplazar las bacterias perjudiciales por bacterias beneficiosas.

• Por lo tanto, aunque estamos rodeados de microorganismos, no todos están asociados con enfermedades; muchos desempeñan roles esenciales en el equilibrio del ecosistema y en nuestra salud. Reconocer su importancia no solo nos ayuda a entender mejor nuestro entorno natural “invisible”, sino que también nos permite aprovechar su potencial para nuestro propio beneficio.

PROBIÓTICOS DE AYER Y DE HOY

Por Juan P. Cárdenas

Doctor en Biotecnología

París, 1907. Un aclamado investigador ruso, llamado Élie Metchnikoff, publica un ensayo en donde afirma que una antigua preparación fermentada proveniente de los pueblos del Cáucaso, llamada kéfir, podría contener una clave para prologar la vida.

• Incluso sugiere que la actividad microbiana podría estar involucrada en tales efectos. Décadas después, el uso del kéfir (conocido aquí como el “yogur de pajaritos”) se ha masificado en Occidente, ganando fama debido a sus propiedades beneficiosas.

Europa, 1917. La Gran Guerra estaba diezmando la región. Los soldados no solo morían en el campo de batalla, sino que también mientras permanecían en las trincheras, debido a los brotes de enfermedades infecciosas.

• En esa época, un profesor llamado Alfred Nissle estaba trabajando con cultivos de la archiconocida Escherichia coli (bacteria del tracto gastrointestinal), que habían sido aislados de individuos que sobrevivieron a brotes de infecciones digestivas. Nissle identificó una cepa que protege contra tales infecciones. Actualmente, esta cepa se sigue usando en el tratamiento de patologías gastrointestinales.

• La búsqueda de soluciones para mejorar la salud ha tomado muchas direcciones, y una de las más interesantes es la de los probióticos: microorganismos vivos que, administrados en cantidades adecuadas, pueden otorgar beneficios a quienes los consuman, al interactuar con los microorganismos que habitan el interior del cuerpo.

Históricamente, las dos grandes fuentes de probióticos han sido microbios encontrados en alimentos fermentados (como el kéfir o “yogur de pajaritos” o el chucrut), o bacterias obtenidas desde muestras fecales de sujetos que mostraron capacidades excepcionales para tolerar infecciones, como los pacientes que estudió Alfred Nissle.

La clave del funcionamiento de los probióticos es su naturaleza como seres vivos. Aunque no está del todo claro cuánto tiempo pueden sobrevivir en el intestino una vez que entran, se ha observado que su actividad biológica es clave en los beneficios que aportan a nuestra salud.

• Algunos son capaces de producir sustancias que no nos afectan en absoluto, pero sí afectan a microorganismos potencialmente problemáticos. Otros generan moléculas que pueden funcionar como una señal a las células humanas para efectuar cambios positivos, como, por ejemplo, el aumento de la fortaleza de la pared del intestino. Incluso algunos pueden “dialogar” con otros miembros de la flora intestinal para mejorar su composición.

Si bien se presentan muchas veces como la nueva cura milagrosa para todos los malestares, debemos ser críticos y tener claro que aún quedan muchos estudios por hacer sobre estos microorganismos y su interacción con nuestro propio sistema.

• De todos modos, el campo de los probióticos sigue estando en alza. En los últimos años, han ido proponiéndose nuevas propiedades y cepas de bacterias probióticas que –se espera– tengan efectos positivos para la salud. Con gran seguridad, los probióticos de ayer seguirán siendo promovidos con fuerza, mientras que otros probióticos se convertirán en la promesa de hoy y de nuevas aplicaciones en el mañana.

EL CUESTIONARIO: NICOLE TREFAULT

Cada semana hacemos las mismas cuatro preguntas a un científico. En esta edición, entrevistamos a la vicerrectora de Investigación de la Universidad Mayor, Nicole Trefault, doctora en Genética Molecular y Microbiología.

–¿Qué te motivó a dedicarte a la ciencia?

-Creo que, por una parte, tuvo que ver con la curiosidad y la búsqueda de “verdades”. Y por otra, con pensar en el poder de descubrir y crear algo que no existe, que es un conocimiento nuevo y ser protagonista de ese avance en el conocimiento.

–¿Cuál es la obra científica que más influyó en tu actividad?

-Lynn Margulis: Microcosmos, porque narra y explica de forma maravillosa las asociaciones entre microorganismos que ocurrieron hace miles de millones de años y que dieron origen a la vida como la conocemos. Para mí fue un libro inspirador y, junto con Peces Luminosos, también de Margulis, cambiaron mi forma de entender la ciencia y repensar mis preguntas de investigación.

–¿Cuál es el problema científico más importante por resolver?

-Creo que el problema científico en biología más importante tiene que ver con el origen y evolución de la vida. Cada ciencia tiene a su vez sus propios problemas cruciales y, entre modas y directrices, la ciencia también va cambiando sus prioridades y cuestiones.

–¿Cuál es la pregunta que te desvela como científica y cómo la enfrentas?

-Me pregunto cómo se produce, se gatilla, se establece y se mantiene la simbiosis, uno de los fenómenos biológicos más hermosos, en el cual dos organismos de especies diferentes viven juntos, compartiendo un mismo espacio.

LA IMAGEN DE LA SEMANA

Fotografía de Gabriel Muñoz.

En la imagen de la semana de esta edición les ofrecemos una espectacular fotografía capturada por Gabriel Muñoz a las 6:00 horas del 26 de septiembre en Huincacara, Villarrica. El cielo apenas comienza a resplandecer sobre el fondo estrellado, iluminando sutilmente los pliegues nevados del volcán Villarrica.

• Algunas estrellas fugaces dejan sus trayectorias marcadas en el cuadro. Pero el gran invitado está abajo a la izquierda, como zambulléndose en el horizonte. Se trata del cometa C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS), que nos visita desde las más vastas lejanías, y será visible solo por algunos meses para luego hundirse en la oscuridad.

• Este espectacular evento astronómico es una excelente oportunidad para hablar de cometas. Para eso invitamos a la astrónoma Ximena Ramos, que nos cuenta en detalle sobre estos misteriosos vagabundos cósmicos.

Antes de esto, agradecemos a Gabriel Muñoz por compartir su trabajo con los lectores de Universo Paralelo, a quienes invitamos a disfrutar de más de sus fotos y videos en su cuenta de Instagram aquí.

Vagabundos cósmicos

Por Ximena Ramos

Doctora en Astronomía

El universo nos regala constantemente espectáculos celestiales. ¿Recuerdan el cometa Hale-Bopp que permaneció por muchos meses en los cielos de 1997? ¿O el más reciente, NEOWISE, en 2020? En estos días fue el turno del cometa C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS). Descubierto por el Purple Mountain (Zijin Shin or Tsuchinshan) Observatory en China en enero de 2023, e independientemente por el telescopio del Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) en Sudáfrica en febrero de 2023, cuando se encontraba a unos 7.3 ua (unidades astronómicas) del Sol, es decir, 7.3 veces la distancia Tierra-Sol.

Aproximadamente, veinte meses después, el 27 de septiembre de 2024, este cometa estuvo a su distancia más cercana, en su perihelio, a unos 0.4 ua, y a una distancia similar estará de la Tierra para el 12 de octubre.

• Este cometa proviene de la nube de Oort (cascarón esférico que rodea a nuestro sistema solar con millones de objetos helados), pero se cree que tiene un origen fuera de este, dado que posee una órbita hiperbólica. Esto indica que no se encuentra ligado gravitacionalmente a nuestro Sol, lo que a su vez se traduce en que será la única vez que lo veamos pasar por nuestra vecindad.

• Los cometas son objetos compuestos principalmente por hielo, polvo y rocas. Cuando un cometa se acerca al Sol, su hielo comienza a sublimarse (pasa de estado sólido a gaseoso directamente), liberando gas y polvo que forman una atmósfera a su alrededor llamada coma. La presión de la radiación solar y el viento solar empujan estos materiales hacia afuera, formando una cola característica que puede extenderse por miles de kilómetros. Así se forma el espectáculo cósmico que nos ofrece el universo en los amaneceres de estos días.

• Así como los asteroides, los cometas son vestigios del origen de nuestro sistema solar, por ende, de nuestro propio origen. Más aún, se cree que los cometas han aportado a una parte significativa del agua de nuestro planeta.

BREVES PARALELAS

Los probióticos del arte

• El arte y la ciencia mantienen siempre una relación estrecha, aunque muchas veces inesperada. Valiéndose de técnicas de microbiología, la investigadora María del Pilar Bosch Roig, de la Universidad Politécnica de Valencia, realizó su tesis doctoral en el uso de microorganismos vivos –“probióticos del arte” los denominaron– para la restauración de obras pictóricas. Esta técnica fue aplicada en los frescos de Antonio Palomino de la Iglesia de los Santos Juanes de Valencia.

• El proceso consiste en la cuidadosa remoción de los frescos y su traslado a las instalaciones del Instituto de Restauración del Patrimonio de la Universidad Politécnica de Valencia, en donde se fotografían tanto con luz invisible –para documentar su estado actual– como con luz ultravioleta, para determinar agregados inapropiados, manchas y otros accidentes sobre la obra. Se recubren con una capa de bacterias aplicadas con agua y pincel, una capa de agar (preparado rico en nutrientes para las bacterias) y un plástico, durante 3 horas.

• Luego se remueven las bacterias y se toman muestras, para asegurar que no queden restos vivos sobre el fresco. Esta técnica se combina con otras para lograr la eliminación de pintados posteriores, manchas y otros accidentes sobre la pintura. Cada preparado bacteriano se hace a medida del trabajo a realizar, posterior a un estudio importante sobre el ambiente y materiales de cada obra a tratar.

• Si te interesa saber más sobre este proceso, puedes consultar el libro: La Ciencia y el Arte IV. Ciencias experimentales y conservación del patrimonio, disponible de manera gratuita en la biblioteca digital del Ministerio de Cultura de España.

Sobre hombros de gigantes: cultura y la acumulación del conocimiento científico

• La cultura de los seres humanos es el antecedente más antiguo sobre la capacidad de nuestras sociedades de acumular conocimiento y traspasarlo a nuevas generaciones. A esto se refería sir Isaac Newton cuando, en una carta a Robert Hooke, hizo uso de esta popular metáfora que afirma: “Si he visto más allá, es parado sobre hombros de gigantes”.

• Un paper publicado en mayo de este año en el journal Proceedings of the National Academy of Sciences USA, buscó analizar por cuánto tiempo hemos hecho uso de esta cualidad acumulativa.

• Los autores analizaron las secuencias de fabricación de distintas herramientas de piedra provenientes de más de 50 sitios. Estas “secuencias” se organizan en “unidades procedurales”, que son como pasos de una receta.  Esta complejidad fue luego comparada con una línea de base de herramientas producidas sin acumulación cultural de conocimiento: herramientas hechas por primates no-humanos y otras en un laboratorio, pero por personas sin ninguna experiencia ni conocimiento sobre cómo hacer herramientas de piedra.

La comparación de las cadenas de producción encontradas en sitios arqueológicos, con aquella línea de base moderna, nos permitió clasificar la producción lítica de cerca de 3 millones de años según el grado de uso de conocimiento acumulado.

• Teniendo esto en cuenta, los autores plantean que los humanos hemos hecho uso de nuestro acervo cultural acumulado, al menos, por unos 600 mil años. Durante más de medio millón de años hemos estado, efectivamente, “sobre hombros de gigantes”.

RECOMENDACIONES: MAX RICHTER

Un nuevo disco de Max Richter es siempre una buena noticia para mí. El último, In a Landscape (Decca 2024), me sorprendió más porque aludió a mi curiosidad científica con títulos como The Poetry of Earth (Geophony) o A Time Mirror (Biophony).

• Geofonía (Geophony en inglés) se refiere a la combinación de los sonidos de la tierra en un lugar. Biofonía (Biophony en inglés), a los sonidos de los organismos vivos.

Richter compone música orquestal clásica. Es un músico de la corriente minimalista, en que los motivos musicales se repiten insistentemente, variando sutilmente a lo largo de cada pieza. Sus melodías son siempre muy bellas y accesibles.

• Tienen la virtud de ser grandes compañeras cuando uno está ocupado en otra cosa, pero también muy interesantes, llenas de detalles y cautivadoras cuando se escuchan con completa atención. Ha compuesto bandas sonoras de varias películas muy conocidas, como Ad Astra o El Astronauta.

Tiene tres discos que a mí me encantan. El primero que conocí se llama Recomposed by Max Richter: Vivaldi, the four seasons (2012). Se trata de breves piezas basadas en los conciertos para violín de Antonio Vivaldi. Luego está The Blue Notebooks (2004), en donde se encuentra el gran hit para cuerdas On the Nature of Daylight, un excelente punto de entrada a su obra.

• Está también Sleep (2015), una composición de 8 horas, las mismas de sueño del ser humano, que pretende ser una obra que lo acompañe a uno en esta actividad. Hacía presentaciones en vivo que duraban toda la noche, en las que los asistentes se acostaban en reposeras y se cubrían con una manta.

Este último trabajo es lento y reflexivo, similar a The Blue Notebooks. Con sonidos acústicos –piano, cuerdas y maderas–, pero también algunos invitados electrónicos –teclados y percusión–. Recomiendo mucho a Max Richter. Es de esos músicos que saben acompañarte cuando solo quieres eso, o hacerse protagonista cuando necesitas que lo haga.

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Eso es todo en esta edición de Universo Paralelo. Ya sabes, si tienes comentarios, recomendaciones, fotos, temas que aportar, puedes escribirme a universoparalelo@elmostrador.cl. Gracias por ser parte de este Universo Paralelo. ¡Hasta la próxima semana!