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El 99% de los microbios que viven en nosotros son desconocidos para la ciencia

La ciencia tiene algo de carrera hacia el horizonte: cuanto más corremos, más parece alejarse, ya que cada nueva respuesta levanta una cantidad ingente de preguntas. Lo importante es el nuevo territorio que descubrimos por el camino, aunque sirva también para hacernos notar todo lo que nos queda aún delante por conocer.

Uno de esos territorios entre los más desconocidos es el de los microbios, los verdaderos reyes de la naturaleza, los seres más abundantes del planeta, los que estaban aquí mucho antes que nosotros, seguirán cuando nosotros ya no estemos, y en el camino se han adueñado de todos los hábitats terrestres, incluso aquellos en los que cualquier otro ser vivo moriría cocido, asado, asfixiado, irradiado o congelado.

Incluso nuestro propio cuerpo: si contamos por número de células, somos tanto o más microbios de lo que somos nosotros mismos. Hasta hace poco solía pensarse que el organismo humano tenía diez veces más células microbianas que propias. En 2016 un estudio corrigió la estimación, calculando que ambas cifras están más próximas, unos 38 billones de bacterias frente a 30 billones de células humanas en una persona media de 70 kilos.

Bacterias Pseudomonas aeruginosa al microscopio eléctronico. Imagen de Wikipedia.

Bacterias Pseudomonas aeruginosa al microscopio eléctronico. Imagen de Wikipedia.

Claro que si añadiéramos los virus, que este estudio no incluía, las cifras volverían a volcarse masivamente a favor de nuestros pequeños huéspedes. Durante una gripe nuestro cuerpo puede verse invadido por cien billones de virus. Un estudio descubrió que cada persona sana alberga en su cuerpo una media de cinco tipos de virus que pueden hacernos enfermar, pero además llevamos dentro otros muchos que son inofensivos para nosotros, incluyendo los que no infectan a nuestras propias células, sino a esos 38 billones de bacterias. El número de ceros casi llega a marear.

La inmensa mayoría de todos estos microbios (incluyo a los virus, aunque para muchos científicos no son realmente seres vivos) son desconocidos para la ciencia. Tradicionalmente los científicos solo podían llegar a conocer los microbios que podían cultivarse en el laboratorio, y estos son solo una pequeñísima proporción, incluyendo los que requieren medios de cultivo con ingredientes tan exóticos como la sangre. Los virus, además, necesitan células en las que vivir.

Con todo esto, no sorprende que un estudio de 2016 cifrara en un 99,999% la proporción de tipos de microbios que aún no se conocen, de un total estimado de un billón de especies en la Tierra. Y esto contando bacterias, protozoos y hongos, pero sin incluir los virus.

Más recientemente, los investigadores comenzaron a ser capaces de tomar muestras complejas, por ejemplo agua del océano, y pescar la diversidad de microbios presente en ellas a través de su ADN. Es algo así como una versión genética de hacer una foto a una muchedumbre, pero el resultado es más o menos igual de frustrante: un montón de caras, o fragmentos de ADN, pertenecientes a un montón de personas, o microbios, de los que no se sabe absolutamente nada y a los que es imposible identificar.

Esta pesca de ADN en masa es la que ha aplicado ahora un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford (EEUU) a otro peculiar océano, el que circula por nuestras venas. En realidad el propósito inicial de los científicos no era pescar microbios; su intención era examinar el ADN libre que circula por la sangre de los pacientes trasplantados para ver si podían correlacionar la cantidad de ADN del donante con el rechazo del órgano. Este estudio suele hacerse mediante una biopsia molesta e invasiva, y los investigadores trataban de comprobar si podía sustituirse por un simple análisis de sangre: si hay mucho ADN del órgano trasplantado en la sangre, significa que el cuerpo del paciente lo está destruyendo.

Pero en esta pesca masiva de ADN en el río de la sangre, los investigadores encontraron también algo que ya esperaban: innumerables trocitos de genes de microbios. Lo que no esperaban tanto era la proporción de estos microbios que son unos completos desconocidos para la ciencia: un 99%. Solo uno de cada cien de estos microbios es algo cuyos genes ya figuran en las bases de datos, según el estudio publicado en PNAS.

Lo que sí han podido hacer los científicos es comparar estos misteriosos microbios con otros que ya se conocen, y así han llegado a la conclusión de que la mayoría de las bacterias pertenecen a un grupo llamado proteobacterias. Lo cual tampoco es mucho decir, ya que se trata de un grupo inmenso que incluye bacterias tan diversas como las que causan diarreas, cólera, peste o úlceras, o las que viven en las plantas para chupar el nitrógeno de la atmósfera.

En cuanto a los virus, el resultado es más sorprendente, porque la mayoría de los detectados pertenecen a un grupo que no se descubrió hasta 1997, conocido como Torque Teno Virus (TTV) o Virus Transmitidos por Transfusión. Hasta ahora se conocían dos grupos, uno que vive en animales y otro que infecta a las personas, pero sobre este último no está del todo claro hasta qué punto son peligrosos para nosotros. Se sabe que es muy común en las personas sin síntomas aparentes, pero también que aparece en enfermedades hepáticas, sobre todo en pacientes trasplantados, y posiblemente en otras patologías.

Los TTV descubiertos por los investigadores de Stanford son totalmente nuevos, distintos a los ya conocidos en humanos y animales. Lo cual implica que no se sabe absolutamente nada sobre lo que podrían hacernos. Pero los resultados del estudio sugieren que un grupo de virus hasta ahora minoritario y casi desconocido tiene en realidad un protagonismo en nuestro cuerpo mucho mayor de lo que nadie sospechaba. Y teniendo en cuenta que están presentes hasta en más del 90% de los adultos y que se transmiten por transfusión sanguínea, ¿hace falta algo más para llegar a la conclusión de que nos conviene bastante saber más sobre los TTV?

Feria de ciencias: dos experimentos de microbiología para niños (y 2)

En el experimento anterior hicimos una foto de la diversidad microbiana que nos rodea y que normalmente no vemos. En este caso vamos a echar un vistazo a cuáles son las necesidades nutricionales de esos microbios. A este segundo experimento lo hemos llamado:

BICHO QUE NO COME, MUERE

Los niños aprenden en el colegio que todos los seres vivos necesitamos una serie de nutrientes variados para seguir siendo seres vivos: proteínas, carbohidratos, lípidos, minerales, vitaminas y otros elementos en menor cantidad. Los microbios también son seres vivos, así que requieren alimento, y esto es lo que vamos a analizar.

En el caso anterior tomábamos muestras de diferentes hábitats domésticos y estandarizábamos el medio de cultivo, el LB, que proporciona los nutrientes generales necesarios para microbios generalistas sin requerimientos especiales. Ahora vamos a hacer justo lo contrario, estandarizar las muestras y sembrar esas poblaciones más o menos equivalentes en una variedad de medios diferentes para comprobar en cuáles de ellos los microbios son capaces de crecer, y así descubrir qué necesitan para vivir.

Probaremos cada medio con dos muestras muy diferentes, una corporal (nariz) y otra de ambiente exterior (estanque). Ya vimos en el experimento anterior que las dos contienen muchos microbios, y son entornos lo suficientemente distintos (incluso en su temperatura) como para aventurar que los resultados podrían variar entre ambos.

Dado que en este experimento nosotros vamos a fabricar los medios, es un poco más elaborado que el anterior. Pero con poco más de lo que tenemos habitualmente en casa podemos preparar una gran variedad de medios de cultivo diferentes. A todos ellos les añadiremos agar para poder crecer las bacterias en placas. El agar es una especie de gelatina extraída de las algas y compuesta por una mezcla de carbohidratos. Como ya expliqué, tiene como fin únicamente proporcionar un soporte sólido para que las colonias de microbios crezcan separadas y no se mezclen. Por lo demás, la imaginación es libre. En nuestro caso, elegimos los siguientes medios (detallaré la preparación y cantidades más abajo):

  • Medio blanco: agar y agua. Aunque existen ciertas especies de microbios capaces de comerse el agar, no es algo frecuente, por lo que en un medio compuesto solamente por agar y agua no deberíamos obtener crecimiento de colonias.
  • Medios pobres en nutrientes:

Medio mínimo 1: agar, agua, azúcar y sal. En microbiología se utilizan a veces los llamados medios mínimos, que contienen lo estrictamente necesario para permitir el crecimiento de algunos tipos de bacterias poco exigentes. Generalmente no contienen proteínas, y suelen incluir solamente una fuente de carbono, por ejemplo un azúcar, y sales. Este medio es realmente mínimo: azúcar de mesa (sacarosa) y sal común (cloruro sódico).

Medio mínimo 2: agar, agua, glucosa y cóctel de sales. Para este medio hemos rebuscado en el botiquín de casa con el fin de preparar una mezcla de compuestos que se parezca más a los medios mínimos utilizados en los laboratorios. Elegimos tres productos de farmacia: Sueroral Hiposódico en sobres de polvo (glucosa, cloruro sódico, cloruro potásico, citrato sódico), pastillas de antiácido Rennie (carbonato cálcico, carbonato de magnesio, sorbitol) y Solución Fisiológica Cinfa en viales monodosis (cloruro sódico, hidrogenofosfato sódico, dihidrogenofosfato sódico). Para llegar a un verdadero medio mínimo nos faltarían sulfato y amonio, es decir, una fuente de azufre y otra de nitrógeno, y posiblemente nos sobraría algún otro compuesto que lleven los fármacos y que podría afectar al crecimiento de los cultivos. Pero por eso es un experimento.

Medio LB¯: agar, agua, extracto de levadura y sal. El medio LB normal lleva sal (cloruro sódico), extracto de levadura y triptona. La triptona es una mezcla de trozos de proteínas, mientras que el extracto de levadura también contiene proteínas, además de azúcares, minerales y vitaminas. En este caso preparamos un LB casero sin triptona, solo con extracto de levadura y sal, al que llamamos LB¯ (LB menos). Es decir, es parecido al LB, pero con menos proteínas.

  • Medios ricos en nutrientes:

Caldo: agar y caldo de carne. El caldo de carne contiene todos los nutrientes necesarios que un microbio normal en cultivo podría soñar.

Leche: agar y leche.

LB: como control positivo de crecimiento, usaremos placas comerciales con LB agar como las que empleamos en el experimento anterior.

  • Medios especiales: aquí se trata de experimentar con todo lo que a uno le apetezca. Pueden ser zumos, bebidas, caldos o cualquier otra cosa líquida o sólida que se disuelva bien en agua. En nuestro caso:

Coca-Cola: agar y Coca-Cola.

Isotónico: agar y Aquarius de limón.

Chocolate: agar, agua, chocolate y sal.

Materiales:

  • Placas petri vacías: las placas vacías son más fáciles de encontrar y más baratas que las ya preparadas con medio. Nosotros las compramos en Sunbox-online.com, en paquete de 20 placas a 0,13 euros cada una; total, 2,60 euros.
  • Recipientes para preparar medios: nosotros usamos matraces Erlenmeyer, pero serviría cualquier tipo de cacharro de vidrio para microondas.
  • Agar: dado que es un sustituto de la gelatina muy empleado por los vegetarianos, se encuentra fácilmente en cualquier supermercado. La marca Vahiné lo vende en cajas con cuatro sobrecitos de dos gramos.
  • Ingredientes para los medios: todo de casa, el súper o la farmacia. En cuanto a la levadura, no sirve la llamada levadura química o baking powder, que no es levadura sino una mezcla que reacciona para crear burbujas. Tiene que ser extracto de levadura, también llamada levadura de panadería.
  • Cucharillas largas o algo similar para remover.
  • Alcohol.
  • Papel de aluminio.
  • Olla exprés y rejilla elevada con patas: la utilizaremos como autoclave casero para esterilizar los medios.
  • Bastoncillos de algodón: a diferencia del experimento anterior, en este caso no necesitamos bastoncillos estériles. Dado que vamos a ensayar el efecto de los nutrientes, no nos importa tanto que las muestras no sean puras, mientras sean más o menos equivalentes. Si vienen con propina de microbios en los bastoncillos, bienvenida sea. Así que sirven los de la farmacia.
  • Suero fisiológico: para empapar los bastoncillos antes de tomar las muestras de la nariz.

Preparación de los medios:

Preparando la olla exprés para autoclavar los medios. Imagen de J. Y.

Preparando la olla exprés para autoclavar los medios. Imagen de J. Y.

Es preferible preparar medios más o menos limpios para evitar que los microbios presentes en los distintos ingredientes puedan falsear los resultados, y para evitar que dentro de la masa de agar queden microbios que crecen sin aire y que puedan estropear los cultivos. Aunque con los métodos caseros no podemos conseguir una esterilidad total para todos los ingredientes, al menos vamos a autoclavar algunos de ellos.

El autoclave es una máquina que esteriliza por vapor a presión, como una olla exprés. El vapor de agua en estas condiciones puede calentarse hasta unos 120 ºC. En nuestro caso, autoclavaremos el LB¯, el medio blanco (una parte del cual emplearemos para preparar el medio mínimo 2) y una solución de agua, agar y sal que luego utilizaremos para preparar el medio mínimo 1 y el de chocolate. No añadimos azúcar porque se caramelizaría al autoclavar, y por este motivo no autoclavamos las bebidas dulces. El caldo de carne y la leche vienen esterilizados de fábrica.

Para todos los medios vamos a utilizar agua del grifo. El agua corriente lleva cloro para impedir la contaminación microbiana. Existe la opción de dejar el agua en reposo antes de utilizarla para evaporar el cloro, como se hace antes de rellenar los acuarios, pero en nuestro caso hemos comprobado que no es necesario: tal vez el cloro ralentice el crecimiento al principio, pero con varios días de incubación probablemente acabe desapareciendo.

Echamos dos sobrecitos de agar (4 gramos) en un poco de agua del grifo, removemos para diluir y luego lo vertemos en medio litro de agua del grifo. En el laboratorio suele emplearse el agar al 1,5%, es decir, 1,5 gramos en 100 mililitros de agua, lo que nos daría 7,5 gramos en medio litro, casi una caja entera de Vahiné. Para no gastar tanto agar, hemos comprobado que podemos tirar casi con la mitad, 0,8%, o dos sobrecitos en medio litro.

Calentamos la mezcla en el microondas hasta que hierva, pero con cuidado de que no rebose. Removemos y volvemos a calentar hasta que el agar se disuelva por completo. Si vemos que después ha perdido mucho volumen de agua, podemos volver a rellenar con el grifo hasta el medio litro.

Con el medio litro de agua y agar disuelto hacemos cinco alícuotas de 100 mililitros cada una, que pueden medirse con un vaso medidor de mayonesa. Cada una de estas alícuotas la tendremos en un recipiente de vidrio de microondas. A cada una de ellas le añadiremos:

Alícuota 1: nada. Será el medio blanco.

Alícuota 2: nada. La utilizaremos para el medio mínimo 2.

Alícuota 3: añadimos 1 gramo de sal. La utilizaremos para el medio mínimo 1.

Alícuota 4: añadimos 1 gramo de sal. La utilizaremos para el medio de chocolate.

Alícuota 5: añadimos 1 gramo de sal y 0,5 gramos de extracto de levadura. Será el LB¯.

En realidad podríamos autoclavar juntas las alícuotas 1-2 y 3-4, dado que son iguales, pero idealmente debemos intentar manipular los medios lo menos posible después del autoclavado. El autoclavarlas juntas o por separado dependerá de la logística casera de cada uno: número de recipientes que tengamos, tamaño de la olla… Hay que tener en cuenta que los recipientes deben caber en la olla cerrada. Para cada placa petri utilizaremos unos 20 0 25 mililitros de medio, así que vamos a preparar cantidades en exceso.

Otro factor que puede condicionarnos es el límite mínimo de masa que podemos pesar con una balanza casera de cocina, aunque no necesitamos ser muy estrictos con las cantidades. Lo mejor es no tratar de pesar dos gramos, sino poner sobre la balanza un cacharro que pese y añadir el ingrediente hasta que la balanza marque dos gramos más. Pero según el límite que nos imponga la balanza, deberemos hacer más cantidad de medio o confiar en una aproximación razonable. Por ejemplo, la levadura de panadería Royal viene en sobres de 5,5 gramos. Podemos utilizar medio sobrecito (a ojo) y preparar medio litro de medio, aunque nos sobrará la mayor parte.

Una vez preparados los recipientes que vamos a autoclavar, los tapamos con doble hoja de papel de aluminio. No deben quedar herméticos, para que el vapor pueda entrar y salir. A continuación, preparamos la olla. Añadimos agua en el fondo, como mínimo un par de dedos o tres, metemos la rejilla elevada y colocamos los recipientes sobre ella. Los recipientes deben quedar por encima del agua, o los medios no se esterilizarán bien. Cerramos bien la olla, encendemos el fuego o la vitro, y a esperar.

Los medios deben autoclavarse durante 20 minutos desde que empieza a salir el vapor. Terminado este tiempo, quitamos la olla del fuego y dejamos que el vapor vaya saliendo lentamente. Es preferible no abrir la olla hasta que todo el vapor haya escapado y la olla se haya enfriado, de modo que podamos tocarla sin quemarnos. Una vez abierta, y mientras los medios aún están calientes y líquidos, añadimos los ingredientes que faltan:

Alícuota 1: nada. Es el medio blanco.

Alícuota 2: añadimos un cuarto de pastilla Rennie bien machacada, medio vial de Solución Cinfa y la cuarta parte de un sobre de Sueroral. Removemos bien hasta disolver, con un cubierto previamente esterilizado con alcohol y secado. Ya tenemos el medio mínimo 2.

Alícuota 3: añadimos 0,5 gramos de azúcar. Removemos y ya tenemos el medio mínimo 1.

Alícuota 4: añadimos chocolate al gusto. Si es en barra, fundiremos al microondas.

Alícuota 5: nada. Es el medio LB¯.

Nos quedaría elaborar los medios de Coca-Cola, isotónico, caldo y leche. Para cada uno de ellos prepararemos la cantidad que queramos, a razón de un sobrecito de agar para un cuarto de litro. Dado que no autoclavaremos estos medios, es importante abrir los envases justo cuando vayamos a prepararlos. Medimos las cantidades, añadimos el agar en un poco de cada líquido, disolvemos, lo echamos a cada recipiente y calentamos al microondas hasta disolver.

Vertiendo un medio en una placa. Imagen de J. Y.

Vertiendo un medio en una placa. Imagen de J. Y.

Antes de que los medios se enfríen, mientras aún están líquidos, los vertemos en las placas, sin llegar al borde. Tenemos nueve medios distintos, a dos placas cada uno (para sembrar muestras de nariz y estanque), son 18 placas. Si sumamos las dos de LB que tenemos ya compradas, hacen un total de 20 placas. Los medios sobrantes podemos guardarlos en la nevera, sellados con plástico de cocina, por si algo sale mal y hay que repetir.

Dejamos las placas tapadas hasta que los medios se enfríen y solidifiquen. La condensación que se forme en las tapas podremos quitarla con una servilleta de papel. Entonces tomamos las muestras con los bastoncillos de algodón (mojados en suero en el caso de la nariz) y las sembramos, diez de nariz y diez de estanque, como expliqué en el experimento anterior.

Ahora, a incubar las placas en el horno a 37 ºC, tal como conté en el experimento anterior. Y a esperar un par de días o tres.

De izquierda a derecha y de arriba abajo, placas de LB (nariz), leche (nariz), caldo (estanque) y caldo (nariz). Imagen de J. Y.

De izquierda a derecha y de arriba abajo, placas de LB (nariz), leche (nariz), caldo (estanque) y caldo (nariz). Imagen de J. Y.

Nuestros resultados: como era de esperar, crecieron colonias en el LB de control y en los dos medios ricos caseros, caldo de carne y leche. En el LB no se aprecian diferencias entre nariz y estanque, pero en el caldo crecieron más colonias en la muestra de nariz. Es posible que los microbios de la nariz encuentren en el caldo de carne un medio más parecido a su hábitat natural.

Como también era previsible, en la Coca-Cola no creció absolutamente nada. Inicialmente tampoco en el medio isotónico de Aquarius, aunque con el paso de los días empezaron a aparecer mohos en la placa de nariz. Tampoco creció nada apreciable en el chocolate. Hay un factor que no hemos controlado, y es la acidez (pH). La Coca-Cola es muy ácida, y esto afecta al crecimiento microbiano. Además de la acidez, estos medios pueden llevar ingredientes destinados a controlar el crecimiento de microbios.

Muestras de estanque (arriba) y nariz (abajo) en placas de medio mínimo 2 (izquierda) y blanco (derecha). Imagen de J. Y.

Muestras de estanque (arriba) y nariz (abajo) en placas de medio mínimo 2 (izquierda) y blanco (derecha). Imagen de J. Y.

El resto de medios dieron resultados más curiosos. Para empezar, y ante nuestra sorpresa, crecieron algunas colonias en el medio blanco, solo con agar y agua; incluso más que en el medio mínimo 1, con azúcar y sal. Hay bacterias capaces de comerse el agar, pero son más bien raras y al devorar la superficie del medio crecen formando huecos, que no es nuestro caso. Lo cierto es que el medio agua-agar se utiliza para cultivar ciertos hongos, e incluso algunas bacterias pueden crecer lentamente en él. No sabemos qué es lo que nos ha crecido, pero es interesante que algunos microbios puedan vivir con tan pocos recursos. Otra posibilidad es que en el medio se nos hayan colado trazas de nutrientes con los que no contábamos. Estamos utilizando agar de cocina, no de laboratorio, y hemos podido observar que crecen más colonias con mayor proporción de agar.

Otro resultado sorprendente fue el del medio mínimo 2, el del cóctel de sales. En este caso crecieron bastantes colonias en la muestra de nariz, mientras que la placa del estanque se mantuvo limpia. O bien a los microbios del estanque les faltó algún nutriente, o su crecimiento quedó inhibido por alguno de los ingredientes de los productos que hemos utilizado. En cuanto a nuestro LB¯, funcionó peor de lo esperado; crecieron algunas colonias, pero pocas. Es cierto que al medio le faltaban proteínas y tal vez deberíamos haberle añadido una fuente adicional, como por ejemplo clara de huevo, pero esto no basta para explicar por qué crecieron menos colonias que en otros medios teóricamente más pobres en variedad de nutrientes.

En resumen, hemos visto que crecen más microbios cuando tienen una variedad de nutrientes más completa en su medio, pero también que hay otros factores que pueden influir, como la acidez y quizá algunos ingredientes antimicrobianos. Además, hemos descubierto que los requerimientos de los microbios de la nariz y del estanque son diferentes.

Nota: para descartar las placas una vez terminados los experimentos, preparen un cubo con lejía al 10% en agua y echen las placas dentro, abiertas. Déjenlas allí al menos media hora. Después viertan la lejía por el váter y tiren las placas a la basura normal.

Feria de ciencias: dos experimentos de microbiología para niños (1)

Caso típico: niños que llegan a casa con el anuncio de que tienen que pergeñar un proyecto para una feria de ciencias del colegio. Padres horrorizados que se lanzan a suplicar la intercesión de San Google. Y de ahí salen los grandes clásicos: el volcán de bicarbonato y vinagre, el huevo blando, los papelitos de pH, experimentos con globos, cristalización, agua que se calienta, se enfría o se desala, demostraciones variadas de los usos de la electricidad…

Placas con microbios sembrados de muestras ambientales. Imagen de J. Y.

Placas con microbios sembrados de muestras ambientales. Imagen de J. Y.

Es cierto que rebuscando un poco se pueden encontrar otros proyectos más originales y no tan trillados. Pero con el fin de ampliar un poco el repertorio de dádivas de San Google, y por si a alguien le sirven, hoy y mañana (puede que pasado mañana) voy a contar aquí los experimentos microbiológicos que hemos hecho con mis hijos de 8 y 10 años.

Son proyectos sencillos, bonitos, didácticos y, sobre todo, son experimentos reales, en los que el resultado no es del todo previsible: no solo son versiones básicas de trabajos que se llevan a cabo en los laboratorios de los mayores, sino que los niños tendrán la ocasión de investigar algo que nadie antes ha hecho jamás (dado que nadie ha tomado muestras en su casa de ustedes). Es decir, ciencia de verdad, en talla XS. Es cierto que requieren un gasto; pero como siempre digo, mucho menos que una equipación de fútbol. Es una cuestión de prioridades y cada uno tenemos las nuestras, así que allá cada cual.

El primer experimento lo hemos titulado:

EL ZOO DE LOS MICROBIOS

Un dato para los pequeños que también sorprende a los mayores: un estudio publicado este año estima en un billón (un millón de millones) el número de especies microbianas en la Tierra. Teniendo en cuenta las que ya conocemos, esto significa que el 99,999% de ellas son aún desconocidas, y que la inmensa mayoría lo serán siempre. Los microbios son un campo de plena actualidad; la Casa Blanca acaba de lanzar una iniciativa de catalogación de microbiomas que reunirá 500 millones de dólares de distintas fuentes.

Ya expliqué aquí que, frente a esa idea clásica de que los humanos somos como una suerte de presidentes del consejo de administracion de los seres terrícolas, en realidad somos el último mono (nunca mejor dicho). Las últimas versiones de la taxonomía de la vida terrestre nos sitúan a todos los animales (junto con los hongos) en la minúscula ramita de los opistocontos, que les costará encontrar en esta versión actualizada del árbol de la vida (pista: esquina inferior derecha). La inmensa mayoría del ramaje de este árbol corresponde a bacterias y arqueas (antes llamadas arqueobacterias). Y la cosa no para ahí: es probable que andando el tiempo nos convirtamos en una pequeña verruga del grupo de las arqueas, ya que descendemos de ellas.

El árbol de la vida. Imagen de Hug et al, 2016.

El árbol de la vida. Imagen de Hug et al, 2016.

Esta introducción tiene como objetivo situar a las especies, nosotros y los microbios, en el contexto de lo que realmente representamos en este planeta. ¿Y dónde están todos esos microbios? En todas partes: alrededor de nosotros, encima de nosotros y dentro de nosotros. Pero no hay que asustarse: la mayoría de los que conviven con nosotros son inofensivos o beneficiosos, y de hecho a un microbioma sano le debemos nuestra propia salud. En este experimento vamos a descubrir la diversidad microbiana que nos rodea y que habita también en nosotros.

Materiales:

Placas de LB agar. El LB es un medio clásico para cultivar bacterias en el laboratorio. Obviamente solo permite el crecimiento de unas cuantas especies, pero es suficiente para admirar la biodiversidad de los microbios. Se compone de triptona, extracto de levadura y sal. El agar, una especie de gelatina vegetal extraída de las algas, se añade como agente gelificante para dar un soporte sólido. Las placas petri estériles de LB agar pueden comprarse por internet, por ejemplo aquí en eBay. Tardan una semana larga en llegar y salen a un par de euros la placa (en lotes de 10). Una vez que las reciban, consérvenlas en la nevera y protegidas de la luz (vienen envueltas en papel de aluminio) hasta que las vayan a utilizar.

Bastoncillos de algodón estériles. En este experimento necesitamos esterilidad para asegurarnos de que las bacterias y hongos que van a crecer en las placas proceden de las muestras que hemos tomado, y no de contaminaciones. Las placas de eBay que he mencionado arriba vienen con bastoncillos estériles, uno por cada placa.

Suero fisiológico estéril. Se vende en las farmacias en viales de plástico monodosis.

Horno casero. Las placas se incubarán a 37 ºC, la temperatura fisiológica. Mi horno es antiguo, no tiene un display digital y las marcas de los mandos de control se borraron hace décadas. Aun así, logramos calibrarlo fácilmente a 37 ºC con bastante exactitud y un poco de paciencia. Metan dentro un vaso de agua con un termómetro y vayan subiendo o bajando la rueda hasta que obtengan una temperatura entre los 35 y los 38 ºC; mejor quedarse un poco corto.

Toma de muestra de la tecla A de un ordenador. Imagen de J. Y.

Toma de muestra de la tecla A de un ordenador. Imagen de J. Y.

Una vez que tenemos los materiales, se trata de elegir los lugares que vamos a muestrear para sembrar sus microbios en las placas y observar qué crece. Nosotros elegimos esta lista de muestreos: corporales (nariz, boca, heces), ambiente casero (tabla de cortar alimentos, suelo, teclado de ordenador, tablet, pomo de puerta, váter, yogur) y ambiente exterior (un estanque). Pero la imaginación es libre, y hagan lo que hagan será algo nuevo: los microbiólogos han tomado muestras de los ambientes de otras personas, pero no del de ustedes. Si les apetece, prueben a experimentar: estornudar o toser en una placa, lavarse las manos y luego poner los dedos sobre el agar…

Ahora toca tomar las muestras. Para los lugares húmedos, como la boca, bastará con chupar bien el bastoncillo. Cuando se trata de lugares secos, como el suelo o la tablet, la técnica consiste en humedecer el bastoncillo con suero estéril y repasarlo con fuerza sobre un pequeño pedazo de superficie, como un cuadrado de unos centímetros de lado. Es importante girar el bastoncillo mientras se toma la muestra para que toda su superficie se impregne de microbios. Y una vez recogida la muestra, escurran el bastoncillo contra la superficie para eliminar la humedad sobrante y no inundar las placas.

La parte escatológica: nosotros tomamos una muestra de heces para que los niños aprendan en qué consiste lo que echamos fuera; sobre todo, bacterias. Para no sembrar directamente las heces, lo que no solo sería bastante repugnante sino que además contendría una población demasiado abundante, lo que hicimos fue diluir: hundir la punta de un palillo en la muestra y luego agitarla en un poquito de suero para liberar su población microbiana. No es necesario un palillo estéril. Después, remojen el bastoncillo en el suero con las bacterias resuspendidas, y a sembrar.

Siembra de una placa. Imagen de J. Y.

Siembra de una placa. Imagen de J. Y.

Para sembrar las placas, háganlo de la siguiente manera (incluyo foto). La placa se abre ligeramente con una mano, sin quitar del todo la tapa, y con la otra mano se hace un zigzag con el bastoncillo cubriendo toda la superficie del agar. Asegúrense también de girar el bastoncillo mientras hacen la siembra, y procuren no hablar o respirar sobre la placa mientras la mantienen abierta. Marquen cada placa escribiendo con un rotulador permanente de dónde procede la muestra. Las placas se marcan en la base (no en la tapa), con letras pequeñas y pegadas al borde circular para que no impidan visualizar las colonias.

Ahora, a incubar. Las placas se incuban en el horno a 37 ºC y boca abajo, con la marca hacia arriba. De otro modo, la condensación de humedad en la tapa podría dispersar los microbios si las gotas cayeran sobre el agar.

Después de la primera noche de incubación, verán que sus colonias empiezan a crecer: blancas, amarillas, anaranjadas, brillantes, redondas, irregulares, con un diminuto cráter en el centro… Aunque en este experimento es imposible identificar las especies, descubrirán colonias de diferentes formas y colores, correspondientes a distintos tipos de bacterias y levaduras. Los mohos, sobre todo verdes y blancos, tardarán unos días más.

Idealmente cada colonia procede de un solo microbio, aunque este experimento no pretende ser cuantitativo. Aun así, los resultados les darán una idea de dónde hay mayores poblaciones de microbios. En nuestro caso, la nariz y la tabla de cortar ganaron a todas las demás muestras. Probablemente comprobarán, como en nuestro caso, que una tablet o el teclado de un ordenador tienen una población microbiana mucho más abundante que el interior de la taza de un váter limpio. En cuanto a la mayor diversidad, juzgando solo por el aspecto y el color de las colonias, la obtuvimos del teclado del ordenador.

Incubación de placas en el horno calibrado a 37 ºC. Imagen de J. Y.

Incubación de placas en el horno calibrado a 37 ºC. Imagen de J. Y.

Y por último, a anotar las conclusiones: dónde hay más microbios o menos, dónde los hay de más tipos distintos, qué colores y formas tienen las colonias… Acompañen la presentación con fotos y dibujos. Seguro que los resultados les sorprenderán. Por ejemplo, si el experimento ha salido bien, descubrirán que en la muestra de yogur no ha crecido nada, a pesar del hecho conocido de que este alimento está formado sobre todo por bacterias. El motivo es que las bacterias del yogur no crecen bien en LB; crecen mejor sin aire, pero sobre todo necesitan otros nutrientes y un medio más ácido.

Pueden incubar las placas durante varios días, incluso a temperatura ambiente fuera del horno. Hay una norma: los niños no abren las placas. En el LB no suele crecer nada peligroso, pero la precaución no está de más. Si observan condensación en las tapas, pueden abrir las placas y retirar el agua con una servilleta de papel, pero es mejor que esto lo hagan los mayores. Para llevar las placas al colegio, séllenlas por los bordes con papel celo para que no puedan abrirse.

Podrán contarles a los niños que experimentos como este se realizan en los laboratorios de los mayores para muestrear la presencia de microbios, por ejemplo en los hospitales, y para descubrir nuevas especies. Naturalmente en estos trabajos de campo las muestras se recogen con más rigor y se hacen análisis genómicos para identificar las especies, ya que la gran mayoría de las bacterias no son cultivables, mientras que otras requieren medios más complejos y sofisticados que el LB. Pero el experimento les abrirá los ojos a la existencia de un mundo microbiano que está en todas partes y que antes no podían ni imaginar.

Mañana, el segundo experimento.

Algunos de los resultados. De izquierda a derecha y de arriba abajo, placas sembradas con muestras de nariz, boca, teclado de ordenador, tabla de cortar, suelo y estanque. Imagen de J. Y.

Algunos de los resultados. De izquierda a derecha y de arriba abajo, placas sembradas con muestras de nariz, boca, teclado de ordenador, tabla de cortar, suelo y estanque. Imagen de J. Y.

El viaje espacial de la misteriosa bacteria de las animadoras

"Saludos desde Vulcano". Una versión terrícola de Robonaut 2 posa junto al actor de 'Star Trek' George Takei. NASA/James Blair

“Saludos desde Vulcano”. Una versión terrícola de Robonaut 2 posa junto al actor de ‘Star Trek’ George Takei. NASA/James Blair

Estaría mordiéndose las uñas, si las tuviera. Robonaut 2, también llamado R2 con inevitable guiño a una famosa saga, espera con mecánica paciencia a que el tráiler espacial Falcon 9 le entregue sus nuevas piernas. La empresa responsable del porte, SpaceX, la primera compañía privada que ya ha enviado naves a la Estación Espacial Internacional (ISS), ha anunciado que su misión CRS-3 prevista para el domingo 16 de marzo se pospone hasta el 30 por la necesidad de “tiempo adicional para cerrar cuestiones abiertas”, según han informado la NASA y la propia SpaceX.

El primer astronauta robótico, que arribó a la ISS en febrero de 2011, hasta ahora carecía de piernas. Como esos autómatas de las antiguas ferias que aseguraban predecir el futuro, el robot solo disponía de cabeza, brazos y un torso fijado a un poste. Las nuevas piernas de R2 están dotadas de siete articulaciones y un pie con un gancho para fijarse a los raíles y puertos de la estación, además de una cámara. Las extremidades permitirán al robot moverse por los habitáculos de la ISS junto con sus compañeros humanos y sustituirlos en los arriesgados paseos espaciales. Será un pequeño paso para un androide, pero un gran salto para los robots.

Además de las piernas de R2, la cápsula Dragon del cohete Falcon 9 entregará a los ocupantes de la ISS una carga de suministros y experimentos. Entre estos últimos, investigadores del Instituto de Ciencias Agrícolas y de Alimentación de la Universidad de Florida (EE. UU.) han empaquetado un lote de plantas para estudiar cómo crecen las raíces en condiciones de microgravedad. Los científicos ya han comprobado anteriormente que la ausencia de gravedad provoca aberraciones en el crecimiento de las raíces, como una orientación más angulada respecto al tallo y la activación de genes que permiten a la planta ver la luz. “Estamos intrigados por los numerosos genes sensores de luz que se expresan específicamente en las raíces en órbita, y el experimento de SpaceX-3 explorará su papel en la orientación y la remodelación celular”, dice la investigadora Anna-Lisa Paul en un comunicado de la Universidad. “Es probable que la luz juegue un papel más importante en el crecimiento de las raíces en microgravedad que en la Tierra”, sugiere. Su colega Robert Ferl agrega: “Esto nos dice que la vida emplea señales especiales y potencialmente únicas para adaptarse a vivir fuera del planeta, lo que tiene tremendas implicaciones para la expansión de la existencia humana más allá, a otros mundos”.

Bacteria misteriosa. Alex Alexiev/MERCCURI.

Bacteria misteriosa. Alex Alexiev/MERCCURI.

Junto a las plantas de Paul y Ferl, la misión CRS-3 transportará a la ISS otro curioso experimento. Se trata del Proyecto MERCCURI, siglas en inglés de Investigación de Ecología Microbiana Combinando Investigadores Ciudadanos y Universitarios en la ISS, una colaboración de la Universidad de California en Davis y de la iniciativa microBEnet, destinada a recoger microbios de los entornos habitados por el ser humano. El proyecto ha puesto en marcha en EE. UU. un esfuerzo de crowdsourcing para recoger, usando bastoncillos de algodón, poblaciones microbianas de los entornos más variados, como el teleprompter y la pantalla del espacio meteorológico de un canal de televisión, la Campana de la Libertad de Filadelfia, el tiranosaurio Sue del Museo Field de Chicago, y varios estadios de baloncesto y fútbol americano.

El propósito del experimento es cultivar los microorganismos en el espacio y comprobar cuáles y cómo crecen. Según David Coil, uno de los investigadores del proyecto, “el objetivo era organizar un proyecto de ciencia ciudadana en el espacio e involucrar al público”. “Nuestra esperanza es que estudios como este sean de utilidad para futuras misiones espaciales tripuladas de larga duración, en las que personas y microbios compartirán un espacio sellado durante mucho tiempo”.

Para facilitar la divulgación de su experimento, MERCCURI irá transmitiendo sus resultados en directo en las redes sociales bajo el hashtag #spacemicrobes. Además, los científicos han publicado en su web una colección de cromos mostrando las 48 especies microbianas, todas ellas inofensivas para los humanos, que se cultivarán en la ISS. La más curiosa, en opinión de Coil, es la que parece ser una nueva especie de la familia Sphingomonadaceae desconocida hasta ahora y que fue recogida del asiento de un estadio por las Science Cheerleaders, un movimiento de animadoras por la ciencia fundado por mujeres científicas en San Diego (California).

Las animadoras de la ciencia. Science Cheerleaders.

Las animadoras de la ciencia. Science Cheerleaders.