lunes, 16 de junio de 2014

Microbios en un tesoro del siglo XIV


Encuentran virus en heces fosilizadas de la Edad Media

En 1996, durante unas excavaciones arqueológicas en la ciudad belga de Namur, se encontró un barril sellado intacto de la Edad Media, siglo XIV, de hace más de 500 años!. El barril estaba enterrado debajo de una plaza a casi cuatro metros de profundidad, y ha estado protegido de la contaminación ambiental durante siglos. ¿Qué tesoros de valor incalculable contenía el barril?: coprolitos o lo que es lo mismo caca humana fosilizada (gr. kopros, excremento y lithos, piedra). Se trataba de un barril que se empleaba en aquella época como letrina, perfectamente cerrado y que había permitido la fosilización del material fecal.


De momento se desconoce el autor de semejante “tesoro”, que no ha sido todavía reclamado por ninguna autoridad o gobierno. El descubrimiento quizá no llegue a exponerse en ningún museo, pero un grupo de microbiólogos franceses (los microbiólogos somos gente muy seria) pensaron que el análisis de esos coprolitos podría dar información sobre los microbios intestinales y ambientales de la Edad Media. En concreto, han estudiado la diversidad de virus en la muestra fosilizada.

Para evitar posteriores contaminaciones, los investigadores cuidaron especialmente las condiciones de asepsia y sólo emplearon para sus análisis la parte más interna del coprolito. Han demostrado la presencia de virus de tres formas distintas, mediante microscopía electrónica, por secuenciación masiva del DNA o metagenómica y por amplificación de secuencias específica mediante PCR. Estas técnicas no requieren el cultivo de los virus, ni siquiera conocer de antemano la secuencia de su genoma y permiten identificar nuevos virus.

Han purificado las partículas virales, teñido y observado mediante un microscopio electrónico. Las imágenes obtenidas demostraron estructuras muy similares a virus (VLP, virus-like particles) de unos 100-250 nm, algunos rodeados de una estructura parecida a la envoltura y muchos de ellos muy similares a los bacteriófagos (virus que infectan bacterias) típicos con cabeza y cola del grupo de los Siphovirus.


Imágenes de microscopía electrónica de partículas virales aisladas del coprolito. En (B) una partícula similar a un virus de unos 100 nm, rodeada de una estructura similar a una envoltura viral. En (C) y (E) partículas con cabeza icosaédrica y cola filamentosa típica de los bacteriófagos del grupo de los Siphovirus, como el virus Lambda.

Además, han purificado el DNA de las muestras, han secuenciado, procesado y ensamblado las secuencias y comparado con las bases de datos. Más del 85% de las secuencias eran similares a virus DNA, la mayoría del tipo de los bacteriófagos de las familias Siphoviridae (59%), Myoviridae (9%) y Podoviridae (6%). Pero también encontraron secuencias similares a virus de eucariotas  (Poxvirus, Adenovirus, Mimivirus, Herpes, Baculovirus, ...) y algunos de arqueas.

La mayoría de las secuencias similares a bacteriófagos mostraron homología con fagos de Bacillus, pero se encontraron bacteriófagos que infectan a más de 37 géneros de bacterias diferentes: virus que infectan a enterobacterias, lactobacillus, lactococcus, bacterias del suelo y algunos de patógenos humanos, como Mycobacterium, Staphylococcus, Pseudomonas, Listeria, ...

Han demostrado además que algunos eran bacteriófagos lisogénicos, es decir, capaces de integrar su genoma en el de la bacteria huésped en forma de profagos. Muchos de los fagos lisogénicos llevan en su genoma secuencias del genoma de la bacteria. Por eso, también han amplificado mediante PCR secuencias concretas para confirmar algunos de estos datos de secuenciación. Buscaron mediante PCR secuencias de genes de virulencia bacteriana entre las secuencias de estos fagos. Encontraron genes de resistencia al antibiótico cloranfenicol y factores de virulencia. Esto confirma que los fagos son un reservorios o almacén de genes de resistencia a antibióticos. Confirma que la evolución y dispersión de estos genes de resistencia comenzó mucho antes del uso de los antibióticos: los antibióticos son sustancias naturales producidas por las bacterias y hongos principalmente del suelo y la evolución y diseminación de los genes de resistencia a los antibióticos comenzó mucho antes de su uso por el ser humano.

Al comparar los virus del coprolito fosilizado con los de muestras (heces) humanas modernas demostraron que el conjunto de virus del coprolito de la Edad Media es funcionalmente más diverso y más rico en genes de virulencia bacteriana que los actuales.

La cantidad de información que se puede sacar de un coprolito fosilizado!

Appelt, S., et al. (2014). Viruses in a 14th-Century Coprolite Applied and Environmental Microbiology, 80 (9), 2648-2655 DOI: 10.1128/AEM.03242-13

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