Las formas de vida sin cerebro son capaces de hacer cosas asombrosas. Puede parecer un combustible de pesadilla de ciencia ficción, pero algunas bacterias pueden librar una guerra química kamikaze.

Las bacterias patógenas nos enferman al secretar toxinas. Si bien se comprende bien la liberación de moléculas de toxina más pequeñas, hasta ahora se nos han escapado los métodos para liberar moléculas de toxina más grandes. El investigador Stefan Raunser, director del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular, y su equipo finalmente descubrieron cómo el insecto patógeno Yersinia entomófaga (que ataca a los escarabajos) libera su toxina de molécula grande.

Descubrieron que las “células de soldados” designadas se sacrifican y explotan para desplegar el veneno dentro de su víctima. «YenTc parece ser el primer ejemplo de una toxina antieucariota que utiliza este tipo de sistema de secreción recientemente establecido», dijeron los investigadores en un estudio publicado recientemente en Nature.

Silencioso y mortal

Y. entomófaga es parte del yersina género, parientes de las bacterias de la peste, que producen las conocidas como toxinas Tc. Sus moléculas son enormes en lo que respecta a las toxinas bacterianas, pero, como la mayoría de las moléculas de toxinas más pequeñas, aún necesitan atravesar las tres membranas celulares de las bacterias antes de escapar y dañar al huésped. Raunser ya había descubierto en un estudio anterior que las moléculas de toxina Tc aparecen fuera de las bacterias. Lo que quería ver a continuación era cómo y cuándo salen de la bacteria que los produce.

Para saber para qué tipo de entorno es ideal Y. entomófaga Para liberar YenTC, las bacterias se colocaron en medios ácidos (PH inferior a 7) y alcalinos (PH superior a 7). Si bien no liberaron mucho en el medio ácido, las bacterias prosperaron en el alto PH del medio alcalino, y el aumento del PH las llevó a liberar aún más toxina. El entorno con mayor pH en un escarabajo se encuentra alrededor del extremo medio de su intestino, por lo que ahora se cree que la mayor parte de la toxina se libera cuando las bacterias llegan a esa área.

Cómo se libera el YenTc fue más difícil de determinar. Cuando el equipo de investigación utilizó espectrometría de masas para observar más de cerca la toxina, descubrieron que le faltaba algo: no había una secuencia de señal que indicara a las bacterias que la proteína debía ser transportada fuera de la bacteria. Las secuencias señal, también conocidas como péptidos señal, son algo así como etiquetas incorporadas para la secreción. Están a cargo de conectar las proteínas (las toxinas son proteínas) a un complejo en la membrana celular más interna que las empuja. Pero aparentemente YenTC no necesita una secuencia señal para exportar sus toxinas al huésped.

A punto de explotar

Entonces, ¿cómo libera este insecticida YenTc, su toxina más formidable? La primera prueba fue un proceso de eliminación. Si bien YenTc no tiene una secuencia señal, las bacterias tienen diferentes sistemas de secreción para otras toxinas que libera. Raunser pensó que eliminar estos sistemas de secreción mediante la edición de genes podría revelar cuál era el responsable de la secreción de YenTc. Cada sistema de secreción en Y. entomófaga fue eliminado hasta que no quedó más, pero las bacterias aún podían secretar YenTc.

Luego, los investigadores utilizaron microscopía de fluorescencia para observar las bacterias que liberaban su toxina. Insertaron un gen que codifica una proteína fluorescente en el gen de la toxina para que las bacterias brillaran al producir la toxina. Si bien no todos Y. entomófaga Las células que producían YenTc, las que lo hacían (y por tanto brillaban) tendían a ser más grandes y más lentas. Para inducir la secreción, el PH se elevó a niveles alcalinos. Las células no productoras siguieron con su trabajo, pero las células que expresan YenTc solo tardaron unos minutos en colapsar y liberar la toxina.

Esto es lo que se llama un sistema de secreción lítico, que implica la ruptura de las paredes o membranas celulares para liberar toxinas.

«Este excelente ejemplo de cooperación autodestructiva en bacterias demuestra que la liberación de YenTc es el resultado de una lisis controlada estrictamente dedicada a la liberación de toxinas en lugar de un proceso de secreción típico, lo que explica nuestra observación inicialmente desconcertante de proteínas extracelulares atípicas», dijeron los investigadores en el artículo. mismo estudio.

yersina También incluye bacterias patógenas que causan la tuberculosis y la peste bubónica, enfermedades que han devastado a los humanos. Ahora que el mecanismo de secreción de uno yersina Se ha descubierto esta especie, Raunser quiere estudiar más de ellas, junto con otros tipos de patógenos, para ver si otros tienen células soldado kamikaze que utilizan el mismo mecanismo lítico de liberación de toxinas.

El descubrimiento de Y. entomófagaLa explosión de células podría eventualmente significar tratamientos humanos dirigidos a células kamikaze. Mientras tanto, al menos podemos sentirnos aliviados de no ser escarabajos.

Microbiología de la naturaleza, 2024. DOI: 10.1038/s41564-023-01571-z

El hidrógeno, este gas ligero y combustible, se considera una fuente de energía del futuro. Pero todavía falta mucho: faltan grandes almacenes, cables y, sobre todo, clientes. Porque los sistemas de calefacción y las centrales eléctricas se construyeron para funcionar con gas natural, no con hidrógeno. A menudo no son «H₂-listo”, como se le llama en la jerga técnica.

Pero los científicos han descubierto una alternativa. En las capas profundas de la tierra, los microorganismos convierten el hidrógeno en metano, el principal componente del gas natural. De esta forma se crea un sustituto respetuoso con el clima del gas fósil que los aparatos existentes pueden quemar sin problemas.

El almacenamiento de hidrógeno resultó una sorpresa

Los expertos de la empresa de almacenamiento RAG Austria no se propusieron hacerlo. Al contrario: en un yacimiento de gas natural vacío (en muchos países ya se utilizan para almacenar gas natural), querían saber si allí también se podía almacenar hidrógeno.

Hace diez años, para una prueba, bombearon hidrógeno al depósito de Pilsbach, en Alta Austria: una arenisca de 20 millones de años que se encuentra a mil metros bajo la superficie y que durante la prueba también contenía gas natural entre los granos. Al cabo de un tiempo, los expertos se sorprendieron al comprobar que el hidrógeno había desaparecido.

Juntaron las piezas del rompecabezas. En el depósito viven microorganismos productores de metano, las llamadas arqueas. Convirtieron el hidrógeno añadido junto con el dióxido de carbono contenido en el gas natural sobrante en metano, el componente principal del gas natural. «Los microorganismos viven en el depósito desde hace millones de años y simplemente esperan alimento», recuerda Benedikt Hasibar, director de proyectos de RAG Austria.

El gas natural verde podría complementar el biogás de forma respetuosa con el clima

Por más molesta que en este caso haya sido la llamada geometanización para el almacenamiento de hidrógeno, las esperanzas que ahora tienen los investigadores al respecto son igualmente grandes. A partir del hidrógeno verde, creado mediante electrólisis utilizando electricidad libre de fósiles, se podría producir gas natural verde en el reactor subterráneo gracias a los microorganismos y al dióxido de carbono añadido. «Lo veo como un complemento al biogás para satisfacer la demanda de forma respetuosa con el clima», afirma Hasibar.

La ventaja: la infraestructura de gas existente se puede seguir utilizando y no es necesario adaptarla para el funcionamiento con hidrógeno. Eso no significa que el camino del hidrógeno sea incorrecto, afirma Hasibar. «Queremos seguir siendo flexibles y avanzar en ambos».

Para descubrir qué favorece la formación de metano, RAG Austria investiga los procesos subterráneos con socios como la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida de Viena. Los factores decisivos son temperaturas de hasta 80 grados centígrados como máximo y un valor de pH superior a 6, lo que indica condiciones ligeramente ácidas. En el laboratorio la metanización se logró en una semana, informa Hasibar, y en el almacén de Pilsbach en uno o dos meses, con una eficiencia de hasta el 90 por ciento.

La mayor duración en el reactor natural se debe, entre otras cosas, al transporte de masa en la arenisca, que es más complejo que en las pruebas de laboratorio. Pero eso no es un problema. Los almacenes subterráneos se llenan normalmente en verano y no se vuelven a utilizar hasta el invierno. Esto deja tiempo para que se forme metano.

El dióxido de carbono se captura durante la producción de acero.

El siguiente paso es examinar un ciclo completo de cómo podría funcionar en un sistema energético respetuoso con el clima. El dióxido de carbono se captura de los gases de escape de una fábrica de acero y se transporta a Pilsbach. El hidrógeno se produce mediante electrólisis y la electricidad proviene de una central hidroeléctrica. Luego, los microorganismos deben producir metano a partir de ambos gases. Este último se vierte finalmente a la red de gas natural.

Todo esto todavía está sucediendo a escala de investigación. El método aún no es rentable, como explica Hasibar. Sin embargo, despertó un gran interés. A partir de 2020, la empresa eléctrica de Zurich Energie 360° participó con otras instituciones suizas en un proyecto de investigación para comprender mejor el potencial de la geometanización. Además de trabajar en Pilsbach, geólogos de la Universidad de Berna investigaron si en Suiza existen capas de roca adecuadas para ello.

«A diferencia de Austria, Suiza no tiene yacimientos de gas agotado que sean adecuados», afirma Simon Lerch, que dirigió el proyecto de Energie 360°. En general, el nivel de conocimiento sobre las profundidades del país es bastante débil porque la industria del gas natural no lo ha explorado mucho. Utilizando los datos de perforación disponibles, los investigadores crearon un modelo del subsuelo de la llamada cuenca de Molasse, que se encuentra en el extremo norte de los Alpes. Allí identificaron áreas con capas prometedoras, al menos sobre el papel. No se llevaron a cabo perforaciones exploratorias costosas que pudieran confirmar la sospecha.

Sería más barato utilizar el almacenamiento en el extranjero.

“En cualquier caso, para implementar aquí la geometanización sería necesario construir nuevos almacenes”, afirma Lerch. Los costes alcanzaron rápidamente los 100 millones de francos. Naturalmente, un depósito subterráneo de este tipo aportaría más independencia, afirma. «Desde el punto de vista económico, es mucho más barato utilizar el almacenamiento que ya existe en los países vecinos e importarlo desde allí». Por lo tanto, Energie 360° ha decidido no continuar con la geometanización por el momento.

En Alemania las condiciones son mejores. Allí existen instalaciones de almacenamiento de gas o depósitos agotados que podrían utilizarse para este fin. Así lo señala Leonhard Ganzer, director del Instituto de Sistemas Energéticos Subsuperficiales de la Universidad Tecnológica de Clausthal, donde también se investiga la geometanización. Sin embargo, hay algunas limitaciones. «La temperatura óptima para los productores de metano es de 35 a 45 grados, lo que elimina la necesidad de depósitos por debajo de los 2.000 metros de profundidad», afirma Ganzer. Además, el contenido de sal en las aguas profundas no debería ser demasiado alto, ya que las arqueas son sensibles.

Si una capa resulta adecuada, será necesario realizar un segundo taladro. «Las instalaciones de almacenamiento de gas actuales se inyectan y extraen a través de un pozo», explica Ganzer. Para el funcionamiento eficaz del biorreactor subterráneo son mejores dos perforaciones: a través de la primera se introducen los gases hidrógeno y dióxido de carbono en una proporción de 4:1, fluyen a través de los espacios porosos y los microorganismos los transforman en metano. , que sale de la segunda Perforación se puede obtener.

Un argumento a favor del metano es su alto poder calorífico.

El esfuerzo adicional todavía podría tener sentido, afirma el científico, y no se refiere sólo a la infraestructura existente para el gas natural. “El poder calorífico de un metro cúbico de metano es tres veces mayor que el del hidrógeno”, afirma. Esto significa que este último requiere tres veces más volumen de almacenamiento. «En comparación con el gas natural, el operador de una instalación de almacenamiento de hidrógeno sólo puede vender una fracción del poder calorífico a pesar de unos costes operativos igualmente elevados», explica Ganzer. Esto habla del metano procedente de la metanización subterránea.

Hans Böhm, del Instituto de Energía de la Universidad Johannes Kepler de Linz, también destaca la mayor densidad de almacenamiento del metano. Se supone que seguirán necesitándose grandes cantidades de fuentes de energía gaseosas y que el metano es más adecuado para algunas aplicaciones, como los hornos rotatorios de alta temperatura.

La desventaja, sin embargo, es que al convertir el hidrógeno en metano se pierde alrededor del 20 por ciento de la energía. A esto se suma la ya mencionada segunda perforación, que eleva los costes de inversión en millones de dos dígitos. «Según nuestros cálculos, la geometanización es entre 1,5 y 2 veces más cara que la metanización catalítica en una planta química», afirma Böhm.

En el futuro también será necesario el almacenamiento estacional

Sin embargo, desde una perspectiva macroeconómica, según Böhm, sin duda hay que tener en cuenta el efecto de almacenamiento del geometano. «Seguiremos necesitando instalaciones de almacenamiento estacionales en las que se puedan almacenar grandes cantidades», afirma. Este servicio también es de pago, lo que hace que la geometanización sea más atractiva.

La variante verde todavía está lejos de poder competir con el gas natural fósil, al menos en términos de costes. Es probable que esto siga así durante algún tiempo, porque «el factor limitante es la electricidad respetuosa con el clima necesaria para producir hidrógeno», como dice Benedikt Hasibar.

RAG Austria, que tiene varias patentes sobre geometanización, continúa investigándola y buscando mejoras. «Si fuera necesario», afirma Benedikt Hasibar, «podríamos equipar una instalación de almacenamiento para producir metano en un plazo de cinco a siete años».

Reportado por primera vez por Engadget, la investigadora de bioingeniería del MIT Lauren Ramlan abrió nuevos caminos en la búsqueda en curso de ejecutar Doom en todo. En un artículo y un vídeo adjunto para un proyecto semestral, Ramlan propone ejecutar Doom a través de una pantalla de 1 bit de E. coli bioluminiscente capaz de mostrar el juego a apenas tres fotogramas por segundo. día.

Primero, una breve aclaración sobre cómo «ejecutar» Doom⁠: este es un proyecto centrado en mostrar Doom de una manera absurda y no tradicional. Al igual que el Doom de Sam Chiet en el Bloc de notas de Microsoft, aún necesitarías una computadora más tradicional para generar el Doom en sí, no son esas E. coli las que hacen los cálculos.

En 2022, los humanos emitieron la asombrosa cifra de 36 gigatoneladas de dióxido de carbono a la atmósfera. Además de reducir las emisiones, eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera es una estrategia clave de mitigación del clima. Pero Gonzalo Fuenzalida no buscaba ayudar a resolver el cambio climático cuando cofundó la empresa estadounidense Andes.

“Comenzamos esta empresa con la idea de utilizar microbios para hacer más resiliente el proceso de cultivo de alimentos”, dice Fuenzalida. «Nos topamos con estos microbios que tienen la capacidad de crear minerales en el suelo que contienen carbono, y eso nos intrigó».

Fuenzalida, junto con su cofundadora Tania Timmermann-Aranis, tenía una idea poco convencional: podrían aprovechar el poder de los microbios que residen en las raíces de las plantas dentro del suelo para eliminar el carbono de la atmósfera. Estos microbios naturales se pueden aplicar al suelo mezclándolos con pesticidas u otros tratamientos del suelo; se ubicarán estratégicamente dentro de la estructura de las raíces de las plantas de maíz, trigo y soja.

hacer minerales

Una vez incrustados dentro de la estructura de la raíz, los microbios ayudan en la eliminación del dióxido de carbono mediante un proceso de tres pasos. En primer lugar, el microbio ayuda a convertir el dióxido de carbono de las raíces, combinado con el agua del suelo, en iones de bicarbonato y protones. En segundo lugar, acelera un proceso natural conocido como erosión de minerales de silicato, que toma minerales de silicato (uno de los componentes más comunes del suelo) y utiliza protones (generados en el primer paso) para extraer un ion cargado positivamente, como un ion de calcio, de la superficie. el mineral. En tercer lugar, el microbio induce la precipitación de minerales carbonatados creando un entorno que favorece la combinación de los cationes generados en el segundo paso con el bicarbonato generado en el primer paso. Estos minerales de carbonato permanecen estables durante miles de años, atrapando el dióxido de carbono. Con el paso de los años, los minerales se filtran a través del suelo hasta el nivel freático y, finalmente, llegan a los ríos y océanos.

Andes colabora con los agricultores, proporcionándoles microbios para incorporarlos a sus tratamientos de suelo existentes. Es importante destacar que Fuenzalida dice que el uso de microbios de los Andes no sólo contribuye a la captura de carbono sino que también resulta mutuamente beneficioso para el suelo y los agricultores. Los microbios mejoran la salud del suelo y mejoran el rendimiento de los cultivos. Andes también utiliza compensaciones de carbono compradas por empresas ambientalmente conscientes para compensar a los agricultores por cada acre donde se aplican los microbios, ofreciendo un incentivo adicional para que los agricultores participen.

«La mayor parte de la atención se centra en poder llegar a ser carbono neutral, pero también es importante el impacto que se tiene en las personas y sus comunidades», dice Fuenzalida. “También tenemos un impacto muy tangible porque realizamos pagos en efectivo a los agricultores que participan en el programa todos los años. En un futuro próximo, estamos planeando expandirnos a Sudamérica y también a África en algún momento, y poder tener este doble impacto es algo que es un verdadero impulso para nosotros”.

Compensación de emisiones

Por ahora, esta opción de compensación de carbono es cara: más de 100 dólares por tonelada de dióxido de carbono eliminada. Andes está trabajando para reducir ese costo a medida que aumentan la producción; el mayor límite en este momento es simplemente cultivar suficientes bacterias necesarias para abastecer a las granjas. El año pasado, la compañía pasó de suministrar suficientes bacterias para tratar 25.000 acres (en el Medio Oeste) a manejar 50.000 acres, y dicen que los agricultores demandan 250.000 más.

En el mejor de los casos, esto sólo puede resolver parcialmente nuestras excesivas emisiones de carbono. Los microbios contribuyen a la eliminación de entre 1 y 3 toneladas de dióxido de carbono por acre. Entonces, para llegar a la escala de gigatones y hacer mella en nuestra producción actual de dióxido de carbono, tendrían que expandirse a todas las tierras agrícolas disponibles adecuadas para esta estrategia: alrededor de 400 millones de acres. Incluso entonces, eliminar más de 1 gigatonelada de dióxido de carbono con esta técnica sería un desafío.

“No existe una solución milagrosa”, dice Fuenzalida. «Tiene que ser una combinación de tecnologías y realmente creo que la nuestra se convertirá en uno de los líderes en esa área».

Dina Genkina es escritora científica y presentadora de podcasts independiente con sede en Brooklyn, Nueva York, y comunicadora científica en el Joint Quantum Institute. Está interesada en la física cuántica, la inteligencia artificial, la tecnología climática y otras cosas interesantes.

Aquí en Ars, hemos cubierto versiones de Condenar ejecutándose en todo, desde impresoras pirateadas hasta notepad.exe de Windows y una versión que se ejecuta internamente Condenar sí mismo. Pero estos y otros muchos y variados ejemplos de extrañas Condenar Todas las plataformas carecen de la pura rareza biológica de un nuevo modelo para mostrar el juego usando una cuadrícula de E. coli bacterias.

La estudiante graduada del MIT Lauren Ramlan describe un método para crear lo quijotesco Condenar mostrar en «Píxeles de 1 bit codificados en E. coli para la visualización de medios digitales interactivos», el proyecto final de una clase de Principios de biología sintética. El proyecto de Ramlan se basa en investigaciones anteriores que describen cómo el ADN en E. coli Las bacterias se pueden utilizar para codificar circuitos digitales completos y cómo se puede inducir a las bacterias a emitir fluorescencia como una forma tosca de pantalla digital.

Agrandar / El tipo de rejilla celular que podría contener un fosforescente. E. coli «mostrar.»

El artículo de Ramlan no se toma la enorme molestia de codificar todo Condenar para ejecutarse en ADN bacteriano, lo que el autor describe como «una hazaña gigantesca que ni siquiera puedo imaginar que se acerque». En cambio, el juego se ejecuta en una computadora estándar, con dispositivos aislados. E. coli celdas en una cuadrícula de micropocillos estándar de 32 × 48 que sirve como una pantalla tosca de baja resolución.

Después de reducir cada fotograma del juego a un mapa de bits en blanco y negro de 32 × 48, Ramlan describe un sistema mediante el cual un controlador de pantalla utiliza un conocido par represor-operador químico para inducir a cada célula individual de la cuadrícula a expresar una proteína fluorescente. O no. La red resultante de bacterias brillantes (que sólo se simula en el proyecto de Ramlan) puede considerarse técnicamente una muestra de Condenar jugabilidad, aunque la falta de sombreado uniforme en escala de grises hace que la imagen resultante sea bastante indescifrable, para ser honesto.

El tiempo necesario para que todo este proceso se realice también limita la utilidad de la visualización bacteriana teórica. Utilizando un modelo de Python, Ramlan calcula que se necesitarían 8 horas y 20 minutos para que brillara E. coli que la celda «regrese aproximadamente a su estado inicial», incluidos 70 minutos completos para «alcanzar la salida máxima de visualización» durante el ciclo. Eso se traduce en una velocidad de fotogramas de 0,00003 fps que duraría cinco horas. Condenar encontrarse con un trabajo de 599 años más apropiado para la capacidad de atención otorrinolaringológica que para la duración de la vida humana.

Todas esas advertencias se combinan para hacer de esta una de las adiciones más cargadas de tecnicismos al siempre creciente «Condenar funciona en todo». Aún así, el esfuerzo muestra hasta dónde llegarán algunas personas para convertir cualquier cosa en un valor teóricamente Condenar-Pantalla lista. Como escribe Ramlan en su artículo: «Correr Condenartodo lo que uno necesita es una pantalla y fuerza de voluntad.»

Imagen de listado de byfkfkrErbe / Christopher Pooley

Un investigador de biotecnología del MIT ha podido ejecutar el icónico juego de ordenador Condenar utilizando bacterias intestinales reales. Lauren Ramlan no hizo que el juego funcionara con una simulación digital de bacterias, sino que convirtió bacterias reales en píxeles para mostrar el FPS de 30 años, según lo informado por Escopeta de papel piedra.

Específicamente, Ramlan creó una pantalla dentro de una pared celular hecha enteramente de bacterias E. coli. Es posible que la pantalla de 32×48 y 1 bit no gane ningún premio de resolución, pero ¿a quién le importa, verdad? Es Condenar corriendo sobre bacterias. El investigador dosificó a las bacterias con proteínas fluorescentes para que se iluminaran como píxeles digitales.

Hay un par de advertencias aquí. En primer lugar, las bacterias en realidad no están ejecutando el juego, ya que todavía no hemos descifrado todo ese asunto de «inyectar materia biológica con código digital». En cambio, las bacterias se combinan para actuar como un monitor diminuto que muestra la jugabilidad del querido tirador.

Además, está el tema de la velocidad de fotogramas, que siempre es una métrica importante cuando se consideran juegos FPS. Para ser franco, la velocidad de fotogramas es atroz, probablemente debido al hecho de que las bacterias nunca fueron pensadas para mostrar videojuegos en 3D. Las bacterias tardan 70 minutos en iluminar un fotograma del juego y otras ocho horas en volver a su estado inicial. Esto se traduce en casi nueve horas por cuadro, lo que significa que se necesitarían alrededor de 600 años para jugar de principio a fin. Eso es incluso peor que Ciberpunk 2077 en el lanzamiento.

Entonces, si bien esto no presentará la experiencia de juego más fluida, sigue siendo una idea bastante ingeniosa. Además, demuestra aún más la teoría de que Condenar puede funcionar con casi cualquier cosa. Hemos visto el juego funcionando en pruebas de embarazo, neuronas de cerebro de rata e incluso dentro de otros títulos, como la secuela. Perdición II y Minecraft. Condenar es el gran ecualizador. Que siga sorprendiéndonos durante los próximos 30 años.

Doom ha tenido una de las vidas posteriores más notables de cualquier juego, desde las aún prósperas escenas de modding y speedrunning hasta la misión de meme-slash de hacer que esto funcione con toda la tecnología disponible para la humanidad. Has visto las pruebas de embarazo, el ladrillo lego, las papaslos ingenieros que lo puso en marcha en un chip de 1 milivatio mientras nos dice sombríamente a todos lo serio que es este asunto. Ahora es el momento de sombrear las celdas.

Lauren Ramlam es estudiante de doctorado en biología en el MIT y para el proyecto final del curso de biología sintética tuvo una gran idea: hacer que Doom se muestre a través de bacterias intestinales. Informe escrito de Ramlam Describe brevemente la historia de Doom a través de varias cosas, antes de llegar a la ineludible pregunta de si «los sistemas biológicos podrían diseñarse para albergar este clásico FPS milenario».

«Me doy cuenta de cuánto influye el cerebro en el estómago cuando espero que se evalúen mis propuestas de investigación». Esto es lo que se dice que dijo el investigador Michael Gershon. Para él, la sensación de hundimiento en el estómago cuando se ponía nervioso también era un tema de investigación. Y acuñó la expresión “el segundo cerebro” para referirse a nuestros intestinos.

En aquel entonces, en los años 90, una parte importante de este segundo cerebro aún era completamente desconocida: las bacterias beneficiosas que colonizan nuestro intestino. Hoy lo sabemos: el cerebro no sólo influye en nuestro intestino, sino que también funciona al revés. Y el llamado microbioma (las bacterias y los virus de nuestros intestinos) desempeña un papel importante.

El 99 por ciento del ADN de las heces proviene de microbios.

Louis Pasteur, uno de los pioneros de la medicina moderna en el siglo XIX, sospechaba que los microbios no sólo podían causar enfermedades, sino también ser útiles. No tenía idea de cuántos microbios hay en nuestro cuerpo. Porque los microbiólogos sólo examinaron las bacterias que sobreviven en la placa de Petri. Pero las bacterias de nuestro intestino mueren en cuanto entran en contacto con el oxígeno.

A principios del siglo XXI, un desarrollo tecnológico trastocó los métodos de los microbiólogos. Por primera vez se pudo analizar de forma completa y rápida la información genética de las células, el llamado ADN. Entonces los biólogos comenzaron a examinar el ADN en las heces humanas y quedaron asombrados: ¡el 99 por ciento del material genético en las heces humanas no proviene de humanos ni de alimentos, sino de microbios! Esto arrojó nueva luz sobre el “segundo cerebro” de nuestro cuerpo y marcó el comienzo de una nueva era en la investigación biológica.

El microbioma es tan individual como la huella digital humana

Hoy sabemos que sólo en nuestros intestinos viven entre 2 y 3 kilogramos de microbios, incluidos más de 1.000 tipos diferentes de bacterias. Su composición es casi tan individual como la de una huella dactilar humana. Solo compartimos alrededor de 50 tipos de bacterias en nuestro microbioma con nuestros semejantes.

Debido a que el microbioma es tan diferente, hoy en día los científicos rara vez examinan las bacterias individuales del microbioma. «Hoy nos concentramos en cómo los productos digestivos de las bacterias afectan al organismo», dice John Cryan. En la University College Cork de Irlanda, estudia el efecto del microbioma en el cerebro y la psique.

Los animales “estériles” aportan evidencia del efecto del microbioma

Para el neurocientífico Cryan lo tiene claro: sin los microbios estaríamos en un mal lugar. Al menos esto es lo que sugieren los estudios en ratones. A diferencia de los humanos, Cryan puede manipular directamente la influencia de los microbios en el cerebro. Utiliza animales estériles, es decir, libres de gérmenes.

Estos animales nacen por cesárea para que no entren en contacto con las bacterias del canal del parto. Posteriormente se mantienen en un ambiente completamente libre de gérmenes. Esto significa que sus cuerpos están libres de microorganismos y los intestinos de los animales también son completamente estériles. Lo que suena limpio genera grandes problemas.

Los animales se comportan de manera extraña. Evitan a sus compañeros y se ponen nerviosos. No sabemos si también sienten náuseas. Pero es claramente mensurable que los animales En los experimentos, tuvieron miedo más rápidamente y aprendieron más lentamente que otros ratones.

Si se alimenta a los animales estériles con bacterias, los llamados probióticos, se vuelven más valientes y más capaces de aprender. Es más: si en estos animales se interrumpe la transmisión de señales entre los nervios de la pared intestinal y el cerebro, Entonces los animales vuelven a tener el mismo miedo que antes. Esto es una prueba de que los microbios influyen en el cerebro y, por tanto, en el comportamiento de los animales a través del sistema nervioso en el intestino.

Sin microbioma, el cerebro de los ratones no madura

Sin embargo, los animales no se vuelven estériles como sus homólogos criados de forma natural si sus intestinos son colonizados con microbios en el futuro. Porque crecer sin microbios tiene un efecto duradero en la anatomía de sus cerebros.

Las células nerviosas del cerebro se ven diferentes y en general se producen menos. Sobre todo, la falta de microbios significa que el cerebro de los animales está peor protegido contra sustancias nocivas: las células inmunes del cerebro, la llamada microglía, no están completamente desarrolladas.

Sólo cuando los animales son alimentados con ácidos grasos, que normalmente son producidos por las bacterias en el intestino, la microglía del cerebro continúa madurando. Pero las células nerviosas no se recuperan.

Ahora los ratones no son personas y casi ninguna persona crece en un ambiente completamente estéril. La psicóloga Elizabeth Phelps de la Universidad de Harvard en EE.UU. investigó si en los humanos también existe una relación entre las bacterias intestinales y nuestra psique.

Quienes son propensos a la ansiedad tienen un microbioma característico

En sus experimentos, la científica esperaba que los sujetos hicieran mucho: veían en la pantalla caras alternativamente ansiosas y felices. Cada vez que aparecía una cara de miedo, los sujetos de prueba también recibían una ligera descarga eléctrica en la muñeca.

Con el tiempo, los sujetos se alarmaron tan pronto como vieron los rostros temerosos. Empezaron a sudar y la conductividad eléctrica de la piel cambió.

Por cierto, los científicos tuvieron que revertir el efecto de este condicionamiento del miedo después del experimento. Esto es lo que establecen las reglas del comité de ética. Para el desacondicionamiento, los investigadores presentaron a los sujetos las caras temerosas varias veces sin descargas eléctricas.

Este experimento no supuso la misma tensión para todos los sujetos de prueba. Los que estaban más ansiosos aprendieron más rápidamente la conexión entre las caras y la descarga eléctrica y también empezaron a sudar más rápidamente.

Estos sujetos ansiosos también tenían un microbioma diferente al de sus homólogos menos ansiosos. Sin embargo, esto no pudo ser determinado por bacterias individuales. El microbioma es demasiado diverso para eso.

Lo que no queda claro en el estudio de la Universidad de Harvard es si las personas ansiosas, por cualquier motivo, tenían un microbioma característico o si el microbioma característico hacía que los sujetos se sintieran más ansiosos.

La dieta psicobiótica reduce el estrés

El neurocientífico Cryan quiere demostrar que podemos influir en nuestra experiencia cambiando el microbioma. Promueve la llamada “dieta psicobiótica”: consiste en mucha fibra, poca azúcar refinada y, como máximo, alimentos fermentados. Cuanta más fibra consume una persona, más diverso se vuelve su microbioma.

No hay duda de que esta puede ser una forma saludable de comer. La fibra, también llamada prebióticos, alimenta a las bacterias del intestino, que las convierten en ácidos grasos volátiles. Los ácidos grasos a su vez regulan el azúcar en sangre y son antiinflamatorios. También protegen la pared intestinal y, por tanto, todo el organismo de las toxinas. ¿Pero también influyen en la psique?

El año pasado, Cryan y su equipo publicaron un nuevo estudio. revista “Nature Molecular Psychiatry”., que muestra el efecto de la dieta psicobiótica en la psique. Se pidió a los sujetos que consumieran altas cantidades de fibra como parte de su dieta durante cuatro semanas.

Cuanto más estrictamente seguían las instrucciones los sujetos de prueba, menos estresados ​​se sentían después. Los propios autores todavía instan a una interpretación cautelosa de sus resultados. El estudio fue breve y los efectos pequeños. Pero si te sientes estresado con frecuencia, puede que valga la pena intentarlo. Con un poco más de verduras en tu próxima comida, no sólo podrás alimentar los microbios beneficiosos de tus intestinos, sino también hacer algo bueno para tu psique.

La planta de fabricación india que fabricaba gotas para los ojos genéricas vendidas bajo las marcas CVS, Target, Rite Aid y Walmart cometió una serie de violaciones de fabricación, incluyendo permitir a los trabajadores realizar regularmente sus funciones descalzos y no documentar la contaminación bacteriana, según un informe de inspección publicado. por la Administración de Alimentos y Medicamentos.

El mes pasado, el regulador advirtió a los consumidores que dejaran de usar inmediatamente más de dos docenas de tipos de gotas para los ojos de grandes marcas debido al riesgo de infección. Desde entonces, la lista se ha actualizado para incluir algunos productos más. Además de las marcas de las grandes tiendas, las gotas para los ojos también se vendieron como productos de las marcas Leader (Cardinal Health), Rugby (Cardinal Health) y Velocity Pharma.

Todos los productos son fabricados por Kilitch Healthcare India Limited en Mumbai. En el momento de la advertencia inicial de la FDA, la agencia dijo que había encontrado contaminación bacteriana en áreas de producción críticas de las instalaciones de Mumbai. Por ello, la agencia advirtió sobre la posibilidad de que los productos, que están destinados a ser estériles, no lo sean y puedan representar un riesgo de infección.

Hasta la fecha, no se han relacionado infecciones con ninguna de las gotas para los ojos. Pero los grandes minoristas rápidamente comenzaron a retirar los productos de los estantes tras la advertencia de la FDA. Esta semana, Kilitch emitió un retiro voluntario de los productos.

El informe de inspección, publicado recientemente, ofrece más detalles de los alarmantes hallazgos de la FDA. Los inspectores, que inspeccionaron las instalaciones entre el 12 y el 20 de octubre, encontraron 14 categorías de problemas de fabricación. Incluían problemas con la documentación, los controles de laboratorio, la presentación de datos, el saneamiento, las pruebas y el seguimiento.

Los inspectores de la FDA descubrieron que las instalaciones estaban en malas condiciones en general y notaron pisos agrietados, pintura descascarada, manchas de agua y acumulación de polvo. Lo más sorprendente fue que los inspectores observaron a empleados descalzos trabajando en un área estéril de las instalaciones, donde deberían haber estado usando zapatos, además de batas, guantes y botines. (Los trabajadores descalzos tampoco llevaban batas ni guantes). Un gerente de producción les dijo desconcertantemente a los inspectores de la FDA que el trabajo sin zapatos es una «práctica estándar».

Los inspectores también notaron que si los trabajadores de las instalaciones detectaban contaminación bacteriana que se registraba por encima de un nivel de «acción» o «alerta», los resultados de las pruebas no se registraban. En cambio, la medición se descartó y el gerente de microbiología ordenaría más limpieza hasta que las pruebas de contaminación cayeran por debajo del nivel de alerta. Un microbiólogo del centro dijo que esto ocurría dos o tres veces al mes.

El informe de la FDA señaló que durante los últimos cinco años, el laboratorio de microbiología de la instalación no informó resultados a nivel de acción y solo cuatro resultados a nivel de alerta de monitoreo ambiental y monitoreo del personal. Pero, cuando se recolectaron muestras durante la inspección de la FDA, y solo entre el 16 y el 18 de octubre, hubo 39 detecciones a nivel de alerta y acción. De ellos, 33 fueron resultados a nivel de acción.

Las revelaciones y el retiro son parte de una serie de eventos inquietantes relacionados con las gotas para los ojos. A principios de año, salió a la luz un brote de infecciones bacterianas extremadamente resistentes a los medicamentos relacionadas con las lágrimas artificiales EzriCare. Según el último recuento, 81 personas en 18 estados se vieron afectadas, con cuatro muertes, cuatro personas necesitaron extirpar quirúrgicamente sus globos oculares y otras 14 personas perdieron la visión. En marzo, la FDA también planteó preocupaciones sobre la falta de esterilidad de los productos de gotas para los ojos de Pharmamedica y Apotex.