jueves, 4 de mayo de 2017

A lo largo de la historia, los seres humanos han existido lado a lado con bacterias y virus. Jasmin Fox-Skelly 2017

A lo largo de la historia, los seres humanos han existido lado a lado con bacterias y virus.
Las bacterias y los virus largamente inactivos, atrapados en el hielo y el permafrost por siglos, están reviviendo mientras que el clima de la tierra calienta
By Jasmin Fox-Skelly
4 May 2017
A lo largo de la historia, los seres humanos han existido lado a lado con bacterias y virus. De la peste bubónica a la viruela, hemos evolucionado para resistirlos, y en respuesta han desarrollado nuevas formas de infectarnos.
Hemos tenido antibióticos durante más de un siglo, desde que Alexander Fleming descubrió la penicilina. En respuesta, las bacterias han respondido mediante la evolución de la resistencia a los antibióticos. La batalla es interminable: porque pasamos tanto tiempo con patógenos, a veces desarrollamos una especie de estancamiento natural.
Sin embargo, ¿qué pasaría si de repente nos exponemos a bacterias y virus mortales que han estado ausentes durante miles de años, o que nunca hemos conocido antes?
Podemos estar a punto de averiguarlo. El cambio climático está derritiendo los suelos del permafrost que han estado congelados durante miles de años y, a medida que los suelos se derriten, están liberando virus y bacterias antiguas que, habiendo permanecido latentes, vuelven a la vida.
En agosto de 2016, en un remoto rincón de la tundra siberiana llamada Península de Yamal en el Círculo Polar Ártico, murió un niño de 12 años y al menos veinte personas fueron hospitalizadas después de haber sido infectadas por el ántrax.
La teoría es que hace más de 75 años murió un reno infectado con ántrax y su carcasa congelada quedó atrapada bajo una capa de suelo congelado, conocido como permafrost. Allí permaneció hasta una ola de calor en el verano de 2016, cuando el permafrost se descongeló.
Esto expuso el cadáver de renos y liberó el ántrax infeccioso en el agua y el suelo cercanos, y luego en el suministro de alimentos. Más de 2.000 pastoreos de renos cercanos se infectaron, lo que condujo al pequeño número de casos humano
A medida que la Tierra se calienta, más permafrost se derretirá. Bajo circunstancias normales, las capas superficiales de permafrost, de unos 50 cm de profundidad, se funden cada verano. Pero ahora el calentamiento global está exponiendo gradualmente las capas más antiguas del permafrost.
El suelo congelado de permafrost es el lugar perfecto para que las bacterias permanezcan vivas durante largos períodos de tiempo, tal vez hasta un millón de años. Eso significa que la fusión de hielo podría abrir una caja de Pandora de enfermedades.
Los científicos han descubierto intacto virus de la gripe española 1918en cadáveres enterrados en fosas comunes en la tundra de Alaska
La temperatura en el Círculo Polar Ártico está aumentando rápidamente, aproximadamente tres veces más rápido que en el resto del mundo. A medida que el hielo y el permafrost se derriten, pueden liberarse otros agentes infecciosos.
"El permafrost es un muy buen conservante de microbios y virus, porque es frío, no hay oxígeno y es oscuro", dice el biólogo evolutivo Jean-Michel Claverie de la Universidad de Aix-Marseille en Francia. "Los virus patógenos que pueden infectar a seres humanos o animales podrían ser preservados en capas de permafrost viejas, incluyendo algunas que han causado epidemias globales en el pasado".
Sólo en el siglo 20, más de un millón de renos murió de ántrax. No es fácil excavar profundas tumbas, por lo que la mayoría de estas canales están enterradas cerca de la superficie, dispersas entre 7.000 cementerios en el norte de Rusia.
Personas y animales han sido enterrados en permafrost durante siglos, por lo que es concebible que otros agentes infecciosos podrían ser desatados. Por ejemplo, los científicos han descubierto intacto virus de la gripe española 1918 en cadáveres enterrados en fosas comunes en la tundra de Alaska. La viruela y la peste bubónica también son enterradas probablemente en Siberia.
En un estudio de 2011, Boris Revich y Marina Podolnaya escribieron: "Como consecuencia del derretimiento del permafrost, los vectores de infecciones mortales de los siglos XVIII y XIX pueden volver, especialmente cerca de los cementerios donde fueron enterradas las víctimas de estas infecciones".
Los científicos de la NASA resucitaron con éxito las bacterias que habían estado encerradas en un estanque congelado en Alaska durante 32.000 años
Por ejemplo, en la década de 1890 hubo una importante epidemia de viruela en Siberia. Una ciudad perdió hasta el 40% de su población. Sus cuerpos fueron enterrados bajo la capa superior de permafrost en las orillas del río Kolyma. 120 años después, las inundaciones de Kolyma han comenzado a erosionar los bancos, y el derretimiento del permafrost ha acelerado este proceso de erosión.
En un proyecto que comenzó en la década de 1990, científicos del Centro Estatal de Investigación de Virología y Biotecnología de Novosibirsk han probado los restos de la gente de la Edad de Piedra que se habían encontrado en el sur de Siberia, en la región de Gorny Altai. También han probado muestras de cadáveres de hombres que habían muerto durante epidemias virales en el siglo XIX y fueron enterrados en el permafrost ruso.
Los investigadores dicen que han encontrado cuerpos con llagas características de las marcas dejadas por la viruela. Aunque no encontraron el virus de la viruela en sí, han detectado fragmentos de su ADN.
En un estudio de 2005, los científicos de la NASA restablecieron con éxito las bacterias que habían sido encerradas en un estanque congelado en Alaska durante 32.000 años. Los microbios, llamados Carnobacterium pleistocénico, se habían congelado desde el Pleistoceno, cuando los mamuts lanudos todavía vagaban por la Tierra. Una vez que el hielo se derritió, comenzaron a nadar alrededor, aparentemente no afectados.
Una vez revividos, los virus se convirtieron rápidamente en infecciosos
Dos años más tarde, los científicos lograron revivir una bacteria de 8 millones de años que había dormido en hielo, bajo la superficie de un glaciar en los valles Beacon y Mullins de la Antártida. En el mismo estudio, las bacterias también se revivieron de hielo que tenía más de 100.000 años de antigüedad.
Sin embargo, no todas las bacterias pueden volver a la vida después de ser congelado en el permafrost. Las bacterias del ántrax pueden hacerlo porque forman esporas, que son extremadamente resistentes y pueden sobrevivir congeladas por más de un siglo.
Otras bacterias que pueden formar esporas, y por lo tanto podrían sobrevivir en el permafrost, incluyen el tétanos y Clostridium botulinum, el patógeno responsable del botulismo: una enfermedad rara que puede causar parálisis e incluso resultar fatal. Algunos hongos también pueden sobrevivir en el permafrost durante mucho tiempo.
Algunos virus también pueden sobrevivir durante largos períodos.
En un estudio de 2014, un equipo liderado por Claverie revivió dos virus que habían quedado atrapados en el permafrost siberiano durante 30.000 años. Conocidos como Pithovirus sibericum y Mollivirus sibericum, ambos son "virus gigantes", porque a diferencia de la mayoría de los virus son tan grandes que pueden ser vistos bajo un microscopio regular. Fueron descubiertos 100 pies bajo tierra en la tundra costera.
Una vez que fueron revividos, los virus se convirtieron rápidamente en infecciosos. Afortunadamente para nosotros, estos virus en particular sólo infectan las amebas unicelulares. Sin embargo, el estudio sugiere que otros virus, que realmente podrían infectar a los seres humanos, podrían ser revividos de la misma manera.
Los virus gigantes tienden a ser muy duros y casi imposibles de abrirse
Lo que es más, el calentamiento global no tiene que derretir directamente el permafrost para representar una amenaza. Debido a que el hielo marino del Ártico se está derritiendo, la costa norte de Siberia se ha vuelto más fácilmente accesible por mar. Como resultado, la explotación industrial, incluyendo la minería de oro y minerales, y la perforación de petróleo y gas natural, ahora se está volviendo rentable.
Los virus gigantes pueden ser los culpables más probables de cualquier brote viral.
"La mayoría de los virus se inactivan rápidamente fuera de las células huésped, debido a la luz, la desecación o la degradación bioquímica espontánea", dice Claverie. "Por ejemplo, si su ADN está dañado más allá de una posible reparación, los viriones ya no serán infecciosos, pero entre virus conocidos, los virus gigantes tienden a ser muy duros y casi imposibles de abrirse".
Claverie dice que los virus de los primeros seres humanos para poblar el Ártico podrían surgir. Incluso podíamos ver virus de especies de homínidos extintos como Neanderthales y Denisovans, que se establecieron en Siberia y fueron plagados de varias enfermedades virales. Restos de Neanderthals de 30-40.000 años atrás se han visto en Rusia. Las poblaciones humanas han vivido allí, enfermas y murieron durante miles de años.
Científicos de la NASA encontraron microbios de 10 a 50.000 años dentro de cristales en una mina mexicana
"La posibilidad de que pudiéramos atrapar un virus de un Neanderthal extinguido hace mucho tiempo sugiere que la idea de que un virus podría ser" erradicado "del planeta es errónea y nos da una falsa sensación de seguridad", dice Claverie. "Es por esto que las existencias de vacunas deben mantenerse, por si acaso".
Desde el año 2014, Claverie ha estado analizando el contenido de ADN de las capas de permafrost, buscando la firma genética de virus y bacterias que podrían infectar a los humanos. Ha encontrado evidencia de muchas bacterias que son probablemente peligrosas para los seres humanos. Las bacterias tienen ADN que codifica los factores de virulencia: moléculas que producen bacterias y virus patógenos, que aumentan su capacidad de infectar a un huésped.
El equipo de Claverie también ha encontrado algunas secuencias de ADN que parecen venir de virus, incluyendo el herpes. Sin embargo, todavía no han encontrado ningún rastro de viruela. Por razones obvias, no han intentado revivir ninguno de los patógenos. Parece ahora que los patógenos aislados de los seres humanos también surgirán de otros lugares, no sólo el hielo o el permafrost.
En febrero de 2017, científicos de la NASA anunciaron que habían encontrado microbios de 10 a 50.000 años dentro de cristales en una mina mexicana.
Las bacterias se han convertido en algo resistente a 18 tipos de antibióticos
Las bacterias se encontraban en la Cueva de los Cristales, parte de una mina en Naica, en el norte de México. La cueva contiene muchos cristales de color blanco lechoso de la selenita mineral, que se formó durante cientos de miles de años.
Las bacterias quedaron atrapadas dentro de pequeños bolsillos fluidos de los cristales, pero una vez que fueron removidos revivieron y comenzaron a multiplicarse. Los microbios son genéticamente únicos y pueden ser nuevas especies, pero los investigadores aún no han publicado su trabajo.
Incluso las bacterias más antiguas se han encontrado en la cueva Lechuguilla en Nuevo México, 1000 pies bajo tierra. Estos microbios no han visto la superficie durante más de 4 millones de años.
La resistencia a los antibióticos ha existido durante millones o incluso miles de millones de años
A pesar de esto, las bacterias de alguna manera se han vuelto resistentes a 18 tipos de antibióticos, incluyendo fármacos considerados como un "último recurso" para combatir las infecciones. En un estudio publicado en diciembre de 2016, los investigadores encontraron que las bacterias, conocido como Paenibacillus sp. LC231, fue resistente al 70% de los antibióticos y fue capaz de inactivar totalmente muchos de ellos.
Como las bacterias han permanecido completamente aisladas en la cueva durante cuatro millones de años, no han entrado en contacto con las personas o los antibióticos utilizados para tratar las infecciones humanas. Eso significa que su resistencia antibiótica debe haber surgido de alguna otra manera.
Los científicos involucrados creen que la bacteria, que no daña a los humanos, es una de las muchas que han evolucionado naturalmente a la resistencia a los antibióticos. Esto sugiere que la resistencia a los antibióticos ha existido durante millones o incluso miles de millones de años.
Obviamente, esta antigua resistencia antibiótica no puede haber evolucionado en la clínica como resultado del uso de antibióticos.
La razón de esto es que muchos tipos de hongos, e incluso otras bacterias, producen naturalmente antibióticos para ganar una ventaja competitiva sobre otros microbios. Así es como Fleming descubrió por primera vez la penicilina: las bacterias en una placa de Petri murieron después de que uno se contaminó con un molde de excreción de antibióticos.
A medida que la Tierra se calienta, los países del norte serán más susceptibles a brotes de enfermedades "meridionales" como la malaria
En las cuevas, donde hay poca comida, los organismos deben ser despiadados si quieren sobrevivir. Las bacterias como Paenibacillus pudieron haber tenido que desarrollar resistencia antibiótica para evitar ser matadas por organismos rivales.
Esto explicaría por qué las bacterias son sólo resistencia a los antibióticos naturales, que provienen de bacterias y hongos, y representan aproximadamente el 99,9% de todos los antibióticos que usamos. Las bacterias nunca se han encontrado con antibióticos artificiales, por lo que no tienen una resistencia a ellos.
"Nuestro trabajo y el trabajo de otros sugieren que la resistencia a los antibióticos no es un concepto nuevo", dice la microbióloga Hazel Barton de la Universidad de Akron, Ohio, quien dirigió el estudio. "Nuestros organismos han sido aislados de las especies de superficie de 4-7 millones de años, pero la resistencia que tienen es genéticamente idéntica a la encontrada en las especies de superficie. Esto significa que estos genes son por lo menos tan antiguos, y no surgieron de la Uso humano de antibióticos para el tratamiento ".
Aunque Paenibacillus en sí mismo no es dañino para los seres humanos, podría en teoría pasar sobre su resistencia a los antibióticos a otros patógenos. Sin embargo, como está aislado debajo de 400m de roca, esto parece improbable.
Sin embargo, la resistencia natural a los antibióticos es probablemente tan frecuente que muchas de las bacterias que emergen del derretimiento del permafrost ya lo tienen. En consonancia con eso, en un estudio de 2011 los científicos extrajeron ADN de bacterias encontradas en el permafrost de 30.000 años de antigüedad en la región de Beringia entre Rusia y Canadá. Encontraron genes que codifican resistencia a beta-lactama, tetraciclina y antibióticos glicopéptidos.
Un argumento es que el riesgo de los patógenos del permafrost es intrínsecamente incognoscible, por lo que no deben preocuparnos abiertamente. En cambio, debemos enfocarnos en amenazas más establecidas por el cambio climático. Por ejemplo, a medida que la Tierra se calienta, los países del norte serán más susceptibles a brotes de enfermedades "meridionales" como la malaria, el cólera y el dengue, ya que estos patógenos prosperan a temperaturas más cálidas.
La perspectiva alternativa es que no debemos ignorar los riesgos sólo porque no podemos cuantificarlos.
"Siguiendo nuestro trabajo y el de otros, existe ahora una probabilidad no nula de que los microbios patógenos podrían ser revividos, e infectarnos", dice Claverie. "Es probable que se trate de bacterias curables con antibióticos, bacterias resistentes o virus Si el patógeno no ha estado en contacto con los seres humanos durante mucho tiempo, El sistema inmunológico no estaría preparado, así que sí, eso podría ser peligroso ".
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