El microbio de la portada de este número de Ars Creatio es una bacteria llamada Streptococcus pneumoniae, también conocida como neumococo. Es un ser vivo muy pequeño. Las “bolitas” que se ven en la portada tienen un diámetro de 0’8 micras. Eso quiere de decir que para cubrir de bacterias un punto como este (·) necesitaríamos unas 50.000 “bolitas”. Sin embargo, a pesar de su pequeño tamaño, esta bacteria es uno de los peores asesinos a los que se enfrenta la humanidad. Tanto su nombre oficial como su mote ya nos están dando una pista de lo que hace: provocar neumonías. Aunque no sólo causa esa enfermedad. También puede causar otras patologías, sobre todo en niños y ancianos. Entre ellas están algunas como sinusitis, otitis media, bacteriemia o incluso meningitis.

Si uno se va a la página web de la Organización Mundial de la Salud, podrá encontrar allí una serie de datos y gráficas dedicadas a las diez principales causas de mortalidad en el mundo (figura 1). A nivel global, el primer puesto está ocupado por las enfermedades cardiacas. Es en el cuarto puesto donde aparecen las enfermedades infecciosas que atacan al sistema respiratorio, con 3’1 millones de muertes durante el 2012. De ellas, 1’6 millones son atribuidas a infecciones por neumococo. Aunque, como suele suceder, este asesino tiene preferencia por un tipo de víctima: la que vive en países pobres que generalmente no cuentan con sistemas sanitarios adecuados.

 

Figura 1. Las diez principales causas de mortalidad según la OMS. En el gráfico de la izquierda se representa el número total de muertes en todo el planeta. En los otros dos gráficos se compara la situación de los países en vías de desarrollo (gráfico central) con los países desarrollados (gráfico derecha). En ambos gráficos se representa el número de muertes por cada 100.000 habitantes y no el número total de muertos. La posición de las infecciones en las vías respiratorias está resaltada con un recuadro en rojo. Fuente de las imágenes: OMS (http://bit.ly/1c9a3vO).

No es de extrañar que el neumococo sea una de las bacterias más estudiadas por la humanidad desde hace mucho tiempo. La bacteria fue aislada por primera vez en 1881 a partir de muestras de saliva humana. Lo curioso es que el descubrimiento fue llevado a cabo por dos microbiólogos de forma totalmente independiente: uno fue el norteamericano George Sternberg y el otro el francés Louis Pasteur. En el año 1886 el médico alemán Albert Fraenkel observó que la bacteria se aislaba frecuentemente de las muestras de infecciones pulmonares y propuso el nombre de Pneumococcus. Durante bastante tiempo se le conoció como Diplococcus pneumoniae porque al microscopio parecía que las células siempre parecían ir aparejadas. Su denominación definitiva como Streptococcus pneumoniae le fue dada en 1974 por su tendencia a formar largas cadenas de células cuando crece en medios líquidos (en la fotografía de la portada pueden verse ambas morfologías).

Los esfuerzos y estrategias para luchar contra esta bacteria han sido numerosos. En 1911 se realizaron los primeros ensayos con vistas a producir una vacuna, pero éstos no tuvieron mucho éxito. Hasta 1937 no se desarrollaría una vacuna que mostrara algo de efectividad. Sin embargo, la vacuna parecía inmunizar frente a unas determinadas cepas de neumococos y no frente a otras. Hoy sabemos que el motivo de la dificultad de realizar una vacuna contra todas las cepas es debida a que el neumococo está rodeado de una cápsula polisacarídica. Esta cápsula es como una armadura que defiende al neumococo de los ataques de las células de nuestro sistema inmune. Normalmente, las vacunas se diseñan contra los componentes de esas cápsulas. Así nuestro sistema inmune reconoce mejor sus puntos débiles y puede destruir a la bacteria. Lo malo es que el fondo de armario del neumococo no tiene nada que envidiar al de una celebrity de la televisión. Se han descrito 91 tipos distintos de cápsulas o serotipos, por lo que nos podemos hacer una idea de lo difícil que es diseñar una vacuna que sea efectiva contra esas 91 armaduras. Actualmente se dispone de vacunas eficaces contra 23 serotipos distintos (vacuna 23-valente), aunque la más usada es la vacuna que reconoce 13 serotipos distintos (vacuna 13-valente).

Sin embargo, para los que estudiamos las ciencias de la vida, el neumococo tiene un lugar especial. Gracias a este microorganismo se demostró que el ADN es el material genético. La historia se remonta a 1916, cuando la microbióloga Laura M. Stryker describió dos morfologías de colonias de neumococos crecidas en medio sólido. Unas tenían un aspecto suave y brillante, por lo que las denominó “S” por smooth (suave). Las otras tenían un aspecto rugoso y las denominó “R” por rough (rugoso). Al observar las células al microscopio, constató que las bacterias de las colonias S tenían cápsula mientras que las bacterias de las colonias R carecían de ella. Por si fuera poco, también encontró que las cepas S eran virulentas y causaban infecciones, mientras que las cepas R no podían. Lógico si recordamos que la cápsula defiende a la bacteria de nuestro sistema inmune.

En 1927, el microbiólogo inglés Frederick Griffith realizó un experimento bastante curioso (figura 2). Tomó neumococos S y los mató aplicando calor. Si luego inyectaba las bacterias muertas a un ratón, no pasaba nada. Pero si mezclaba previamente las bacterias muertas S con bacterias R vivas y las inyectaba a un ratón, entonces se desarrollaba una infección y el ratón moría. Cuando se le tomaba una muestra de sangre al ratón, lo que se observaba es que estaba repleta de neumococos encapsulados de tipo S. Los neumococos de tipo R se habían transformado en neumococos de tipo S. Pero por si fuera poco, esa característica se transmitía hereditariamente a la descendencia. ¿Cómo era eso posible?

 

Figura 2. El experimento de Griffith. La microbióloga Laura M. Stryker había demostrado que los neumococos encapsulados de tipo S eran virulentos y al ser inyectados en un ratón se producía la infección y la muerte (a). En cambio, los neumococos de tipo R no poseían cápsula y al ser inyectados no causaban infección, por lo que el ratón vivía (b). Como es lógico, si a un ratón se le inyectan neumococos de tipo S muertos por calor, no se produce tampoco infección (c). Griffith encontró que si esos neumococos S muertos por calor se mezclaban con neumococos R vivos se producía una transformación. Los neumococos R se transformaban en S y el ratón moría de una infección (d). Los nuevos neumococos S podían aislarse de la sangre del ratón muerto y dicho carácter era heredable (e). Fuente: «Experimento de Griffith», del Profesor Iturra —Wikimedia Commons— (http://bit.ly/1VMn7cT)

En un principio, el resultado tan extraordinario del experimento fue puesto en duda, sobre todo por los microbiólogos alemanes, pero fue reproducido en varias ocasiones y en varios países. De hecho, el alemán Fred Neufeld pasó de ser uno de los principales críticos a uno de los principales defensores de dicho resultado. Había “algo” que transformaba a los neumococos R en neumococos S. Bastaría aislar ese “algo” y comprobar su composición química. Comenzó una carrera para descubrir qué compuesto era ese “principio transformante”. Pero ni Neufeld ni Griffith ganarían la carrera. El primero fue destituido de su puesto de director del Instituto Robert Koch cuando Hitler ascendió al poder en 1933, ya que tenía ascendencia judía. Moriría de hambre en 1945, en plena batalla de Berlín. El segundo murió en 1941, durante un bombardeo alemán a Londres.

Quien consiguió explicar el resultado del experimento de Griffith fue el norteamericano Oswald Avery, junto con sus colaboradores Colin MacLeod y Maclyn McCarty. Lo que hicieron fue lo siguiente: crecer 75 litros de cultivo de una cepa de neumococo S, matarla al calor y luego realizar un extracto. Poco a poco fueron fraccionando metódicamente y purificando dicho extracto hasta que al final se quedaron con unos 25 miligramos de una sustancia blanquecina y fibrosa que precipitaba al añadirle etanol. Al analizar su composición química descubrieron con sorpresa que esa sustancia era el ácido desoxirribonucleico o ADN.

Ahora, el acrónimo ADN no nos llama la atención y cualquier estudiante de secundaria sabe que es el compuesto químico base del material genético. Pero en el año 1944 fue una completa sorpresa. Todo el conocimiento biológico de la época indicaba que el material genético debía de ser una proteína. De los ácidos nucleicos se consideraba que eran una especie de armazón estructural en el que las proteínas irían engarzadas de alguna manera. Si el resultado de Griffith había sido recibido con escepticismo, éste fue recibido incluso con sorna. Pero en ciencia lo importante son los experimentos y las evidencias. Y el caso es que el resultado de Avery se fue reproduciendo por otros laboratorios distribuidos por todo el mundo. La historia culminó en 1953, cuando Watson y Crick postularon su famoso modelo de la doble hélice para explicar la estructura del ADN. Según el propio Watson, el artículo de Avery fue una de sus principales inspiraciones.

Avery fue propuesto en varias ocasiones para el premio Nobel, pero nunca lo consiguió. Se considera que es una de las mayores injusticias en lo que respecta a la concesión de dichos premios. Por lo menos, hay un cráter en la Luna que lleva su nombre.

El cráter Avery, fotografiado por la nave Apollo 16. Fuente de la imagen: "Avery crater AS16-M-1609", by James Stuby based on NASA image (http://bit.ly/1O6PpMv).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bibliografía

Judson, HF. The Eight Day of Creation. CSHL Press. New York (1996)

Ordóñez JV, Navarro JM Sánchez Ron. Historia de la Ciencia. Austral. Madrid (2004)

Watson, DA, DM Musher, JW Jacobson, J Verhoef. A brief history of the pneumococcus in biomedical research. A panoply of scientific discovery. Clinical Infectious Diseases(1993). Vol 17, p: 913-24.