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Mapa de crecimiento por horas de Physarum polycephalum sobre el mapa ferroviario de Tokio.
La red de ferrocarriles de Tokio, en Japón, está diseñada de forma muy eficiente, conectando todas las ciudades con suficiente redundancia como para que un fallo en una línea no suponga el colapso de la red, y no tanta redundancia como para que sea incomportable económicamente. Esta red ha sido desarrollada por varios equipos de ingenieros trabajando durante años.
Un equipo de investigadores ha conseguido que un moho unicelular la reproduzca casi con exactitud en aproximadamente un día.
Crecimiento de Physarum polycephalum en la naturaleza, con su estructura de red.
La noticia, publicada recientemente en Science, indica que un grupo de investigadores de las universidades de Hokkaido, en Japón, y de Oxford, en Inglaterra, encabezado por el biólogo matemático Toshiyuki Nakagaki, desarrolló una idea: En un mapa de Japón pusieron copos de avena en los lugares correspondientes a las ciudades de la red de ferrocarril de Tokio, y pusieron en una punta una célula de Physarum polycephalum, un moho gelatinoso bastante estudiado por sus especiales características. En 26 horas el moho había reconstruido un modelo muy semejante al que realmente existe, e igualmente funcional.
Representación del mapa real de los ferrocarriles en Tokio y del obtenido por el moho.
Este moho es un organismo unicelular ameboide, lo suficientemente grande para ser observado a simple vista, y multinucleado (tiene varios núcleos dispersos por su citoplasma). Su forma de crecimiento implica una búsqueda de comida (y su preferencia son los copos de avena), expandiéndose para ello formando tubos en todas direcciones. Al encontrar nutrientes, los rodean y digieren, y los envían a través de los propios tubos, haciendo que los mismos se ensanchen y fortalezcan. Si no encuentran nutrientes, se van haciendo más finos hasta que eventualmente desaparecen. Así, en poco tiempo, consiguen explorar todo su entorno, aprovechando todo el alimento disponible.
Crecimiento de P. polycephalum en una placa en laboratorio, manteniendo su característica red.
Este organismo ya había sido investigado, en parte por su facilidad de crecimiento en laboratorio, y Toshiyuki Nakagaki ya había publicado un artículo en Nature, en el 2000, sobre la capacidad de este moho para conseguir resolver un laberinto gracias a su tipo de crecimiento en busca de alimentos (lo que, cosas que pasan, le valió el premio IgNobel en la categoría de ciencias del conocimiento en 2008).
Demostración de la resolución del laberinto publicada en Nature (premio IgNóbel).
Ahora los investigadores están extrayendo nuevos algoritmos matemáticos a partir del método de expansión de Physarum polycephalum, con vistas a su utilización en redes tanto de transportes como de comunicaciones o informáticas, una vez que este hongo unicelular se demuestra mucho más rápido y eficiente que nuestros mejores científicos a la hora de diseñar redes redundantes.
Una vez más, se demuestra que aún tenemos mucho que aprender de la naturaleza, y que existen muchos sistemas y procesos biológicos que pueden ser (y cada vez son más) copiados por nuestra tecnología.
Ver más en ScienceNow, New York Times, Wired, BBC o Science News.
Staphylococcus aureus resistente a la meticiclina (MRSA)
Un nuevo estudio, llevado a cabo por Simon Harris, un filogenetista bacteriano del Instituto Wellcome Trust Sanger en Hinxton, Inglaterra, y colegas, y que ha sido publicado en Science recientemente, revela que el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, o MRSA por sus siglas en inglés, como es más conocido, muta mucho más rápidamente de lo que se pensaba hasta ahora.
Esta bacteria, habitual en las infecciones hospitalarias, llega a cambiar al menos una letra (nucleótido) en su genoma cada seis semanas, y la mayoría en los genes involucrados en la resistencia a antibióticos. Esta tasa de mutación en estos genes es muy superior a la que se podría esperar de mutaciones al azar, y lo que se propone es que hay una muy fuerte presión selectiva en estas bacterias para desarrollar su resistencia a antibióticos.
Estos investigadores recogieron muestras de la misma cepa en 63 hospitales dispersos por todo el mundo, y llegaron a la conclusión de que todos ellas tenían alguna letra del código genético alterada en relación a las demás.
La técnica empleada, secuenciando completamente sus genomas, puede ser utilizada para obtener una mejor comprensión de como se propagan las infecciones. Por ahora, ya han determinado que esta cepa probablemente surgió en Europa en los años 60, y desde entonces se ha extendido, siendo actualmente la cepa predominante de MRSA en Asia, mientras sigue siendo una de las principales en Europa y ya es muy común también en América del Sur.
En este último caso, América del Sur, se ha comprobado también que las diferentes muestras están muy relacionadas genéticamente, lo que probablemente indica que una sola variante de MRSA debe haber invadido recientemente el continente, expandiéndose rápidamente.
Los estudios filogenéticos sobre estas bacterias deben aportar datos que permitan limitar la expansión de las infecciones, aunque esta línea de investigación aún se encuentra en sus inicios. No se supone que pueda cambiar el tratamiento de pacientes en concreto, pero si que permita obtener una imagen completa de las mutaciones que pueden provocar una epidemia, y se espera que así se consigan tomar adecuadamente las medidas apropiadas para evitarla.
En tono humorístico, para los distraidos, y antes de que me acusen, aclaro que mi nombre, Aureus, no proviene de Staphylococcus aureus sino de Canis aureus.
Más información en Science News
Bacterias de la familia Shewanella, algunas de las estudiadas
Existen muchos ambientes en la Tierra en los que no hay oxígeno, y, sin embargo, viven bacterias en ellos, las bacterias anaerobias.
La respiración, a nivel celular, consiste fundamentalmente en la ruptura de enlaces químicos obteniendo así la célula la energía necesaria para su funcionamiento. Con esta ruptura se produce una liberación de electrones, que deben ser aceptados por alguna molécula para completar el proceso.
El proceso de reducción más conocido, la respiración aeróbica, utiliza oxígeno molecular (O2) y glucosa (cuya fórmula resumida es C6H12O6), y acaba liberando agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). Éste es el que nosotros utilizamos, y en él es imprescindible el oxígeno.
Las bacterias anaerobias viven en ambientes sin oxígeno, luego tienen que reducir otros elementos, entre los que destacan el hierro (Fe) y el manganeso (Mn).
Pero el reciente descubrimiento del Profesor David Richardson, de la Escuela de Ciencias Biológicas de la Universidad de East Anglia, y su equipo, es un mecanismo por el que muchas de estas bacterias consiguen usar minerales con estos elementos para respirar, pero externamente, emitiendo los electrones sobrantes fuera de su cuerpo a través de la pared bacteriana, para que sean aceptados por piedras ricas en estos compuestos, o sea, emiten descargas eléctricas al exterior. Este descubrimiento ha sido publicado recientemente en la prestigiosa revista PNAS.
Según indican los investigadores, esto podría suponer un gran avance en investigaciones sobre pilas de combustible (utilizando como combustible residuos humanos o agrícolas, y a las bacterias como productoras de electricidad), así como en limpieza de medios contaminados con petróleo o con uranio radiactivo (utilizando el petróleo como alimento de las bacterias, o el uranio como posible aceptador de electrones), y en otras líneas de investigación que vengan a surgir.
Ver más en Scitech News o en el comunicado de prensa de la Universidad de East Anglia.
Mapa de crecimiento por horas de Physarum polycephalum sobre el mapa ferroviario de Tokio.
Crecimiento de Physarum polycephalum en la naturaleza, con su estructura de red.
Representación del mapa real de los ferrocarriles en Tokio y del obtenido por el moho. 
Crecimiento de P. polycephalum en una placa en laboratorio, manteniendo su característica red. 
Demostración de la resolución del laberinto publicada en Nature (premio IgNóbel).
