martes, 3 de marzo de 2015

Foldscope (4): células, bacterias y virus

Imágenes de células, bacterias y "virus"

Células epiteliales humanas teñidas con cristal violeta. Para obtener la muestra solo hay que frotar el interior de la boca con un bastoncillo de algodón y extender la muestra sobre un porta. Se observan los núcleos centrales más teñidos con el cristal violeta.




Preparación de eritrocitos nucleados de rana teñidos con Giemsa. El tamaño real de estos eritrocitos es de unos 15-20 micras. Los eritrocitos de los mamífero no poseen núcleo cuando son maduros, lo pierden durante el desarrollo. Sin embargo, los eritrocitos de anfibios, reptiles y aves si que tienen núcleo.




Muestra de epidermis de cebolla teñida con colorante verde alimenticio. Para obtener la muestra solo hay que pelar una cebolla y obtener directamente una fina película de epidermis que hay entre las capas. El colorante empleado es colorante verde alimenticio que se puede adquirir en cualquier tienda de alimentación.




Células de levadura Saccharomyces cerevisiae teñido con cristal violeta. El tamaño aproximado de una célula de levadura es entre 5-10 micras. Las levaduras son hongos microscópicos unicelulares, son por tanto células eucariotas.





Preparación de un frotis de Bacillus subtilis, una bacteria (procariota) con forma de bacilo.





Los virus no son células. Su tamaño, entre 20-300 nanómetros es unas diez veces menor que una bacteria. No se ven al microscopio óptico, solo al microscopio electrónico. Sin embargo, sí se puede ver el efecto de su multiplicación sobre un cultivo celular, lo que se denomina efecto citopático. Los virus son parásitos intracelulares obligados que siempre se multiplican en el interior de la células. La muestra es un cultivo de fibroblastos humanos MRC5 teñido con cristal violeta. En el panel A se observa la preparación normal sin infectar con el virus: se ve la estructura típica de los fibroblastos, alargados con su pequeño núcleo central. En el panel B el cultivo ha sido infectado con el virus herpes humanos de tipo 1 (VHS-1) y se observa el efecto citopático: las células han perdido su forma característica y muchas se han lisado. Es una demostración indirecta de la presencia del virus.







domingo, 1 de marzo de 2015

¿Qué tuvieron en común Moctezuma, Luis XV Rey de Francia y George Washington?

La viruela (smallpox, en inglés) estaba causada por un virus, del grupo de los Poxvirus. Se cree que la viruela surgió en algún momento al comenzar los primeros asentamientos agrícolas, hace unos 10.000 años, y que se extendió por todo el planeta desde China al resto de Asia primero, luego a Europa y después al continente americano. Pero la primera evidencia de la viruela proviene de los restos de la momia del faraón egipcio Ramsés V  cuyo examen demostró que murió de viruela a los 35 años (para ser más precisos se llamaba Usermaatra-Sejeperenra Ramsés-Amonhirjopshef y fue el cuarto faraón de la dinastía XX de Egipto, durante los años 1147 y 1143 a. C.).

Se cuenta que fueron los hombres de Pánfilo Narváez, que desembarcaron en 1520 en Yucatán (México) para apresar al conquistador Hernán Cortés, quienes introdujeron la enfermedad en América: uno de los pasajeros era un esclavo africano infectado con viruela. En pocos meses la enfermad se extendió por todo el Imperio Azteca porque la población indígena no había tenido exposición o inmunidad contra el virus antes de la llegada de los españoles. Los brotes de viruela devastaron los Imperios Azteca e Inca y también afectaron a otros indios americanos. Se calcula que en menos de cien años la población azteca pasó de unos 26 millones cuando llegaron los conquistadores españoles a 1,6 millones. El propio emperador Moctezuma falleció aquejado de viruela, y probablemente la conquista del Imperio Azteca no habría sido igual sin los estragos de esta enfermedad entre los indios.


Hernán Cortés, marqués del Valle de Oaxaca, con Moctezuma II

En los siglos XVII y XVIII, la viruela asoló Europa y sólo en Inglaterra afectó a más del 90% de los niños. Sabemos de varios personajes famosos que también padecieron o murieron de viruela: María II de Inglaterra, Pedro II emperador de Rusia y Luis XV rey de Francia, murieron de viruela; Mozart, George Washington y Abraham Lincoln padecieron viruela pero sobrevivieron. La Organización Mundial de la Salud calcula que el virus de la viruela ha sido responsable de más de 300 millones de muertos, … solo en el siglo XX, más que las guerras mundiales, la gripe del 1918 o el SIDA, juntos. Como ves la viruela ha sido responsable de cientos de millones de muertos y ha influido incluso en muchos hechos históricos.

Gracias a las vacunas, se ha conseguido que el último caso de infección natural por viruela fuera el 26 de octubre de 1977: Ali Maow Maalin, un joven somalí de 23 años fue la última persona conocida en el mundo que padeció viruela como infección natural. En 1980, la Organización Mundial de la Salud declaró erradicada la viruela. Ha sido la primera y de momento la única enfermedad infecciosa humana erradicada del planeta.

Si quieres saber más sobre la historia de la viruela, aquí varios vídeos en inglés.

jueves, 26 de febrero de 2015

Foldscope (3): células y tejidos

Imágenes de células y tejidos vegetales y animales

Corte de una sección de tallo de clavel teñida con verde rápido safranina. Se observan perfectamente la cutícula externa, la epidermis, el parénquima y el tejido de sostén central. Se pueden ver también los estomas en la epidermis, con sus células oclusivas. Comparar un estoma abierto y otro cerrado.




Corte de una sección de hoja de clavel teñida con verde rápido safranina. Se observan perfectamente la cutícula externa, la epidermis y el parénquima. En la zona central se distinguen los vasos conductores del floema y el xilema.




Corte de una sección de piel humana teñida con tricrómico de Masson. La parte más externa corresponde a la queratina, que en esta preparación se ha desprendido. Se distinguen la epidermis de la dermis. Se pueden ver los núcleos de las células.




Las siguientes imágenes son de un corte de esófago de perro teñido con azul alcián. Se distingue el epitelio del tejido conjuntivo. Se pueden ver los núcleos de las células. También se distinguen las glándulas con células secretoras de moco, la luz o conducto de la glándula y los núcleos de las células secretoras.




Corte de una sección de lengua de gato teñida con hematoxilina-eosina. El epitelio forma la papilas filiformes de la lengua. Por debajo se distingue el tejido conjuntivo primero y luego el músculo estriado. También se observan las glándulas linguales.




Agradecimientos: Elena Bodegas, Departamento de Histología y Anatomía Patológica, Universidad de Navarra.

martes, 24 de febrero de 2015

Foldscope (2): insectos y parásitos

Al menos en mis manos, calculo que he conseguido alrededor de unos 800 aumentos con Foldscope, que no está nada mal para una sola lente. A Foldscope se le puede aplicar un Smartphone, para sacar fotos y vídeos. Al mirar directamente a través de Foldscope las imágenes se ven muy nítidas y bien enfocadas. Pero conseguir enfocar al grabar con el teléfono móvil (celular) me ha resultado es más difícil. Por eso, las fotografías que iremos viendo aquí son en realidad de peor calidad de lo que se ve a través de Foldscope. Comenzamos por las piezas más grandes.


Se trata de una pequeña avispa, parásita de otros insectos, de la familia Aphelinidae (Insecta, Hymenoptera). Este ejemplar mide tan solo 0,9 mm. Se observa perfectamente la cabeza, con sus antenas, los dos ojos de color rojo a ambos lados de la cabeza y parte del cuerpo y patas.


Parte final del cuerpo de una avispa, parásita de otros insectos en la que se ve el ovopositor (más oscuro), que es la estructura con la que la hembra introduce los huevos en el interior de los huevos de otros insectos, como escarabajos o chinches, que son sus huéspedes habituales.


Un ala de un insecto del grupo de los piojos de los libros (Insecta, Psocoptera). El tamaño real del ala es de solo 1 mm. Se observan las venas que transportan la hemolinfa sobre la membrana del ala.


Detalle del extremo de la pata de un piojo del hombre (Pediculus humanus capitis). El tamaño real del piojo es de unos 2 mm. Puede verse la adaptación de la uña y algunas sedas para la locomoción del animal agarrándose firmemente al pelo.


Triquinelosis. Tejido muscular con un quiste con el gusano Trichinella sp. (Nematoda, Adenophorea, Trichurida, Trichinellidae) en su interior. Cuando alguien se alimenta de la carne infestada y llega al tubo digestivo, las larvas quedan libres.

Agradecimiento: Enrique Baquero, Departamento de Biología Ambiental, Museo de Zoología, Universidad de Navarra.



domingo, 22 de febrero de 2015

Las bacterias se pueden ver a simple vista: ¿verdadero o falso?

Verdadero: existen bacterias gigantes que podemos ver sin necesidad de microscopios.

El tamaño medio de una bacteria, como Escherichia coli por ejemplo, es de unas pocas micras (un micra es un millón de veces más pequeño que un metro, un milímetro equivale a 1.000 micras). El poder de resolución del ojo humano es de unos 0,2 mm (200 micras), dos puntos que estén más cerca de esa distancia no vamos a poder verlos como separados. Por eso, necesitamos microscopios para poder ver las bacterias.

Pero en biología no hay dogmas, excepto el dogma de que siempre hay excepciones al dogma. La biodiversidad microbiana es algo que no deja de sorprendernos. La bacteria más pequeña probablemente sea Thermodiscus que mide entre 0,1 y 0,2 micras (en realidad no es una bacteria es una arquea). Por tanto, los procariotas más pequeños ni si quiera los podemos ver con un microscopio óptico tradicional, son del tamaño de los virus más grandes.

En 1993 se describió la que entonces fue la bacteria más grande jamás encontrada: Epulopiscium fishelsoni, con un tamaño de 80 x 600 micras. Se trata de un simbionte que aparece en el intestino de un pez (Acanthurus nigrofuscus) del mar Rojo y de la Gran Barrera de Coral de Australia. Por el tamaño, primero se pensó que era un protista, pero los análisis del 16S rRNA demostraron que se trataba de una bacteria Gram positiva, relacionada con los Clostridium formadoras de esporas.


Compara el tamaño de Epulopiscium fishelsoni con el protista Paramecium y la bacteria Escherichia coli.

El honor de ser “la más grande” solo le duró a Epulopiscium tres años. En 1999 se descubrió una bacteria marina filamentosa capaz de oxidar el azufre, del grupo de las gamma-proteobacterias, con un tamaño de unas 750 micras: Thiomargarita namibiensis. Está bacteria forma cadenas y acumula en su interior gránulos de azufre brillantes, por eso los autores le pusieron ese nombre que significa “perlas de azufre de Namibia”. De momento, es la bacteria más grande que se conoce.


Thiomargarita namibiensis fue portada de Science en abril de 1999.

Ser pequeño tiene sus ventaja. Cuanto más pequeña es una célula la relación superficie/volumen es mayor por lo que la difusión y el intercambio con el medio exterior es más eficiente, lo que permite un metabolismo más rápido y una mayor velocidad de crecimiento. Si el tamaño crece, acabarás necesitando más estructuras, más orgánulos, compartimentalizando las funciones. No sabemos bien cómo estas bacterias han sido capaces de  aumentar tanto su tamaño manteniendo la estructura procariota. Pero lo que sí sabemos es que ¡hay bacterias que se pueden ver a simple vista!

Más info:

(1) The largest bacterium. Angert, E. R. y col. 1993. Nature. 1993. 362 (6417): 239-241.

(2) Dense populations of a giant sulfur bacterium in Namibian shelf sediments. Schulz, H. N. y col. Science. 1999. 284 (5413): 493-495.

(3) Big bacteria. Schulz, H. N. y col. Annual Review of Microbiology. 2001. 55: 105-137. DOI: 10.1146/annurev.micro.55.1.105 

miércoles, 18 de febrero de 2015

Foldscope, el microscopio de papel (1)

Anton van Leeuwenhoek, en septiembre de 1674, describió por primera vez unas minúsculas formas de vida al observar, a través de una simple lupa construida por él mismo, una gota de agua de un lago cercano a Delf. Sus descripciones sobre la maravillosa vida microscópica que se esconde en una gota de agua fueron recibidas con escepticismo por muchos científicos de la época, incluso de la prestigiosa Royal Society londinense. Leeuwenhoek fue la primera persona que vio bacterias.


El microscopio de Leeuwenhoek consistía una pequeña lente biconvexa montada sobre una placa de latón, que se sostenían muy cerca del ojo. Las muestras se montaban sobre la cabeza de un alfiler que se podía desplazar mediante unos tornillos que permitían enfocar. En realidad el microscopio de Leeuwenhoek era una simple lupa, pero de exquisita calidad, con la que podía alcanzar hasta 200 aumentos.


He de reconocer que siempre me ha asombrado la destreza de Leeuwenhoek. Sus dibujos de bacterias publicados en 1684 nos permiten reconocer varios tipos de bacterias frecuentes: bacilos, cocos, grupos de cocos, … La calidad de su trabajo queda patente cuando nos damos cuenta de que se tardó más de 150 años en mejorar las técnicas microscópicas.

Por eso, mi primera impresión cuando oí hablar del Foldscope fue también de escepticismo. Se trata de un microscopio de papel: una micro-lente que se monta sobre una estructura de papel, como un recortable. Ha sido desarrollado en el laboratorio de M. Prakash, en el Departamento de Bioingeniería de la Universidad de Stanford. Un microscopio cuyo coste de producción es menos de un dólar, pesa menos de 8 gramos, cabe en el bolsillo y puede llegar, según los autores, hasta ¡2.000 aumentos!, sin necesidad de aceite de inmersión. Incluso se le pueden acoplar unos filtros para que funcione como un microscopio de fluorescencia o un condensador para campo oscuro.


Foldscope se monta muy fácilmente. Hasta un torpe como yo con los dedos gordos es capaz de tenerlo listo en menos de 10 minutos. Se le puede añadir una sencilla lámpara LED y acoplarlo a un Smartphone para obtener fotografías y vídeos.

El objetivo de los autores ha sido construir un microscopio barato, portátil y útil tanto para la ciencia como la educación: “un microscopio para cada niño”. No puedo ocultar que durante unos días me he sentido como Leeuwenhoek, o como aquel niño que una vez los Reyes Magos le regalaron un microscopio de juguete. Pero Foldscope es mucho más que un juguete.

En las próximas semanas os iré enseñando por qué estoy tan asombrado con Foldscope, el microscopio de papel.


Mi Foldscope referencia #0001 4232 B5E8

(Congratulations to Manu Prakash and his team)

Más info:
(1) Foldscope: origami-based paper microscope. Cybulski, J. S. et al. PLoS One. 2014. 9(6):e98781. doi:10.1371/journal.pone.0098781.
(2) Prakash Lab, Department of Bioengineering, Stanford University
(3) Foldscope Explore EXPLORING THE MICROCOSMOS

domingo, 15 de febrero de 2015

¿Cuál es la enfermedad infecciosa más contagiosa?

El que tú desarrolles una enfermad infecciosa concreta depende de muchos factores. Por una parte del mismo agente patógeno: de su capacidad de resistir en el ambiente, el modo de transmitirse, de su capacidad de adherirse, invadir y multiplicarse, de escaparse de la respuesta inmune, de su resistencia a los antimicrobianos, etc. También depende del huésped, de ti mismo: de tu edad, sexo y estado nutricional, de cómo sean tus defensas, de factores genéticos, de que estés infectado con otro microbio, de tu comportamiento, etc. Y también influyen incluso otros factores ambientales: la densidad de población humana, el clima, la temperatura y la humedad, la existencia de vectores y de animales que actúan como reservorio o almacén, de la cantidad y calidad del agua disponible, y otros factores sanitarios e higiénicos.

Por eso, contestar a la pregunta ¿cuál es la enfermedad infecciosa más contagiosa?, no es fácil.

Una manera que emplean los epidemiólogos es el cálculo del número reproductivo básico (R0), que es el número de nuevos casos que producirá una persona infectada durante su período de contagio en una población con personas susceptibles. El número reproductivo básico es una forma de cuantificar cómo de contagiosa en una enfermedad y depende también de muchos factores: de lo que dure la infección, de la probabilidad de trasmisión de la infección, de los contactos que la persona contagiada tenga con otras personas, y de la probabilidad de que una persona infectada sea contagiosa. Generalmente, cuanto más grande sea R0 más difícil será controlar una epidemia.



Diferencia entre transmisión por gotículas y por aerosoles: Sobre la transmisión del Ébola.

Normalmente las enfermedades más contagiosas suelen ser aquellas que se trasmiten por vía aérea, como aerosoles que emitimos al respirar, porque son muy difíciles de controlar. El sarampión es una enfermedad con uno de los mayores valores de R0, entre 12 y 18, seguida muy de cerca de la tos ferina (12-17), y luego les sigue la varicela con valores entre 8-12. Para que te hagas una idea el VIH/SIDA tiene un valor de R0 de 2-5 y el Ébola de 2-3. Por tanto, muy probablemente la enfermedad infecciosa más contagiosa sea el sarampión.


Comparación entre la capacidad de transmisión del Ébola, virus SARS, VIH/SIDA, paperas, viruela, tos ferina y sarampión.

El sarampión está causado por un virus. El período de contagio de la enfermedad precede a los síntomas. El hombre es el único huésped, es un virus muy poco variable del que solamente hay un tipo y la inmunidad que causa es para toda la vida, solo se pasa una vez. El virus se encuentra en todo el mundo. La enfermedad puede llegar a ser mortal, sobre todo en niños inmunodeprimidos y desnutridos. Antes de la vacunación más del 90% de la población menor de 20 años había tenido el sarampión. A nivel mundial, el sarampión en una de las principales causas de muerte en niños pequeños, a pesar de que hay una vacuna segura y eficaz para prevenirlo. En 2013 hubo 145.700 muertes por sarampión en todo el mundo, es decir, cerca de 400 por día y 16 por hora. Como hemos dicho probablemente sea la enfermedad más contagiosa.

En una guardería, si hay un caso de sarampión el 85% de las personas expuestas pueden llegar a infectarse y el 95% de ellas desarrollar la enfermedad.


No hay un tratamiento específico contra el virus pero sí una vacuna segura y muy efectiva: una cepa atenuada del virus que se administra con las vacunas frente a la parotiditis y la rubéola (vacuna SPR). La vacunación contra el sarampión ha proporcionado grandes beneficios de salud pública, reduciendo la mortalidad mundial por esta causa en un 78% entre 2000 y 2012. En 2013, aproximadamente un 84% de la población infantil mundial recibió a través de los servicios de salud habituales una dosis de vacuna contra el sarampión antes de cumplir un año de vida. Se estima que entre 2000 y 2013, la vacuna contra el sarampión evitó 15,6 millones de muertes, lo que la convierte en una de las mejores inversiones en salud pública. El sarampión, una de las enfermedades más contagiosa, puede llegar a ser erradicada del planeta, lo mismo que la viruela.

Por eso no vacunar a tus hijos contra el sarampión es una solemne tontería y una irresponsabilidad, como demuestra el reciente brote de sarampión en Disneyland en EE.UU.

domingo, 8 de febrero de 2015

¿Cuál es el virus más mortífero de todos?

Con una tasa de mortalidad del 100%, sólo se conoce una persona que haya sobrevivido a la rabia

La rabia es una de las enfermedades virales más antiguas y más temidas. Está extendida por todo el plantea, excepto Australia y la Antártida.

Es una enfermedad muy infecciosa entre los mamíferos, particularmente en poblaciones silvestres de perros, coyotes, zorros, mapaches, zorrillos, mangostas y murciélagos. Es mucho menos frecuente en otros animales pero se ha aislado también en gatos, vacas, caballos, cerdos, ovejas, cabras, conejos, ratas, ardillas, monos, y un largo etcétera. Los perros son el reservorio o almacén mundial del virus y son responsables del 95% de los casos de rabia humana.


Alrededor del 75% de las personas infectadas por rabia padecen encefalitis en los primeros días. Sin embargo, el periodo de incubación puede ser desde sólo 4 días hasta 6 años, en algunos pocos casos. Lo normal es que la enfermedad dure unos pocos días, en un par de semanas se entra en coma y en un promedio de 18 días la muerte. En algunos casos los síntomas incluyen fobia a los líquidos, dificultad para tragar, agitación, ansiedad, alucinaciones, hipersalivación, tendencia a morder, convulsiones, etc. Como ves, muy “zombi”.

La OMS estima que cada año más de 15 millones de personas en todo el mundo reciben tratamiento post-exposición con la vacuna y mueren unas 60.000 personas por rabia, sobre todo en Asia y África

La vía de entrada del virus de la rabia en el organismo es a través de una herida o mordedura. El virus se replica en las células musculares, en algún momento pasa a las células nerviosas vía los receptores de acetilcolina y viaja por las neuronas hasta la médula espinal. Afortunadamente este “viaje” puede tardar varios días por lo que es posible un tratamiento post infección que consiste en suero antirrábico (inmunoglobulina humana contra la rabia) o vacunas (virus muertos inactivos) que bloquen al virus, impidan su diseminación al sistema nervioso central y detengan así enfermedad. Si no se consigue parar al virus y comienzan los síntomas, la mortalidad es prácticamente del 100%.


El virus de la rabia es un Rhabdovirus, son virus helicoidales con envoltura y genoma formado por una molécula sencilla de RNA sentido negativo, son virus de la clase V de la clasificación de Baltimore. Fuente: ViralZone.

Solo se conocen 8 personas que habiendo comenzado los síntomas han sobrevivido a la rabia. Siete de ellas recibieron algún tipo de tratamiento antes o después de la infección y la mitad quedó con algún trastorno neurológico grave y permanente. Solo se conoce un caso, Jeanna Giese una joven de 15 años de Wisconsin (EE.UU.) que fue mordida por un murciélago, a la que no se le administró ni vacuna ni inmunosuero y que logró curarse.

Ni el VIH, ni el Ébola, ni Marburg, ni gripe, ni viruela, …:la rabia. España se encontraba libre de rabia desde 1978, pero en junio de 2013 hubo un caso de un perro con rabia proveniente de Marruecos que mordió a cuatro jóvenes y un adulto, afortunadamente sin consecuencias. La rabia no se transite de persona a persona. La mejor forma de erradicar la rabia: la vacunación de los animales.

Más info:

(1) Current and future approaches to the therapy of human rabies. Jackson, A. C. Antiviral Research. 2013. 99(1): 61–67.



domingo, 1 de febrero de 2015

¿Cuántas bacterias hay en la Tierra?

Incontables, infinitas, mogollón, … han sido algunas de las respuestas, pero ¿podemos ser un poco más precisos?

Los procariotas los podemos encontrar en todas partes: en habitas acuáticos, en el suelo, en la superficie terrestre, en el interior de los animales, en la superficie de las plantas, incluso en el aire. Son más abundantes en el suelo que en las aguas, y mucho menos en el aire.

Según una publicación de 1998 (1), el número aproximado de procariotas en la Tierra se estima entre 4 y 6 x 1030 células, un 1 seguido de 30 ceros, una cantidad inmensa: hasta 6 billones de trillones de procariotas!

Sin embargo, un trabajo más reciente de 2012 (2) hace una estimación mucho menor (¿?), de tan solo 3 x 1029, solo 300 mil millones de trillones.


¿Y cómo son de diversos? ¿Cuántos tipos diferentes de procariotas hay ahí fuera?

Algunos (3) han especulado que en el mar puede haber unos 2 millones de grupos diferentes de procariotas, mientras que solo una tonelada de suelo podría contener el doble, 4 millones. Otros (4) calculan que el número de especies bacterianas diferentes debe ser mayor de mil millones. Pero lo cierto es que la mayoría, más del 99%, son no cultivables, por lo que sabemos muy poquito de ellos o más bien nada.

Conclusión: son muchos y la mayoría desconocidos. Hay mucho trabajo pendiente, ánimo microbiólogos!

(1) Prokaryotes: The unseen majority. Whitman, W.B., y col. Proc Natl Acad Sci USA. 1998. 95(12): 6578–6583.

(2) Global distribution of microbial abundance and biomass in sub seafloor sediment. Kallmeyer, J. y col. Proc Nat Acad Sci USA. 2012. 109(40): 16213–16216.

(3) Estimating prokaryotic diversity and its limits. Curtis, T.P., y col. Proc Natl Acad Sci USA. 2002. 99(16): 10494–10499.

(4) Santa Rosalia revisited: why are there so many species of bacteria? Dykhuizen, D.E. Antonie Van Leeuwenhoek. 1998. 73(1): 25-33.