La Microbiología

La Microbiología es la ciencia que estudia los organismos microscópicos. Comprende la identificación y clasificación de microorganismos, la explicación de su origen y evolución, la observación de las interacciones que se producen entre ellos o con otros seres vivos. Además, dado que estos seres ocasionan graves daños a los humanos, también se ocupa del estudio de las enfermedades que producen. Ligado a estos conocimientos se ha desarrollado un campo de trabajo, la biotecnología, que consiste en el uso de microorganismos para la obtención de materias de interés mediante procesos industriales. La Microbiología se desarrolló en relación a dos grandes eventos: las grandes epidemias que asolaban Europa en el S XIX, que llevó a los científicos a preguntarse quiénes eran sus agentes causantes, y el avance de la microscopía, una tecnología adecuada para el estudio de estos seres.

Personajes Clave en la Microbiología

• Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723), aficionado naturalista, desarrolló el primer microscopio y observó con él microorganismos a los que llamó animáculos. Un siglo más tarde (1786) se describe la estructura bacteriana y se realiza la primera sistemática del grupo.
• Edward Jenner (1796) desarrolla la primera vacuna, la de la viruela (enfermedad vírica, hoy erradicada).
• Louis Pasteur estableció el poder patógeno de algunos microorganismos (1855), y demostró la falsedad de la Teoría sobre la generación espontánea (1859). Sus trabajos también se orientaron a la obtención de vacunas, como la de la rabia, al estudio de las fermentaciones e ideó un método para el control de microorganismos, llamado en su honor pasteurización.
• Robert Koch (1876), desarrolla los postulados que relacionan enfermedad infecciosa con agente causal (postulados de Koch). En 1882 descubre el bacilo de la tuberculosis (bacilo de Koch) y un año más tarde el del cólera.
• Alexander Fleming, descubridor de la lisozima (1922) y del primer antibiótico, la penicilina (1928). Luego se desarrollan otros agentes antimicrobianos: estreptomicina, cloranfenicol, tetraciclina, etc. El estudio de los microorganismos ha contribuido al desarrollo de otras ramas de la Biología, como la Bioquímica, Genética molecular, Biotecnología e Ingeniería genética.

I. Concepto de Microorganismo

Los microorganismos o microbios son un variado grupo de seres vivos que tienen en común su pequeño tamaño, por lo que se requiere el microscopio para su observación. Su reducida dimensión proporciona a los microorganismos diversas características:

• Rápido intercambio de sustancias con el medio externo, dado que poseen mucha superficie corporal respecto a su volumen.
• Metabolismo muy rápido, pues los compartimentos celulares están muy próximos a los metabolitos y nutrientes. Por ello pueden alterar rápidamente el medio en que viven, agotando los nutrientes e inundándolo de residuos. Las toxinas son productos metabólicos de algunos microorganismos que utilizan como arma de ataque-defensa ante los competidores.
• Rápida multiplicación, basada en su eficaz metabolismo.
• Capacidad de adaptación a multitud de condiciones ambientales, por extremas que sean, formando, según L. Margulis, una capa continua sobre la Tierra conocida como microcosmos. Por esta capacidad de adaptación y rápido metabolismo los microorganismos desempeñan papeles fundamentales en los ciclos biogeoquímicos.
• Desde el punto de vista humano las características anteriores tienen aspectos positivos, que aprovecha la microbiología industrial en la fabricación de antibióticos, fermentaciones, etc., y aspectos negativos, especialmente su capacidad invasora, que hace de muchos de ellos seres patógenos.

II. Taxonomía

En la actualidad se utilizan dos tipos de clasificaciones para los seres vivos, la clasificación de Margulis y la clasificación de Woese.

La clasificación de Margulis establece cinco taxones de seres vivos, denominados Reinos: Moneras, Protoctistas (o Protistas), Hongos, Vegetales y Animales. Los microorganismos están repartidos entre los reinos Moneras, Protoctistas y Hongos.

La clasificación de Woese es más moderna y utiliza criterios moleculares, obtenidos mediante hibridación de ADN, estudio comparado de secuencias de ADN y, últimamente, estudios de secuencias de ARN ribosomal. Mediante estos trabajos se ha creado una clasificación evolutiva en la que se establecen tres taxones, llamados Dominios:

• Dominio Archaea, el más antiguo evolutivamente, incluye organismos procariotas con capacidad para sobrevivir en condiciones muy extremas, como altas temperaturas o ambientes muy salinos.
• Dominio Bacteria, incluye las bacterias más modernas.
• Dominio Eukarya, comprende todos los seres formados por células eucariotas.

Los tres dominios contienen organismos que son tema estudio de la Microbiología. Además, la Microbiología estudia estructuras no pertenecientes a los taxones anteriores, virus, viroides y priones, que al carecer de estructura celular no se consideran seres vivos. Su inclusión en esta ciencia se debe a su pequeño tamaño y a la capacidad de generar infecciones en los seres vivos.

Protozoos

Organismos unicelulares eucariotas heterótrofos que carecen de pared celular y de pigmentos (célula eucariota animal) incluidos en el reino protoctistas.

Presentan algunas características que les hacen parecer animales, de ahí su nombre, como la capacidad de desplazamiento (son móviles), su irritabilidad frente a estímulos, el modo de captura de alimentos y la complejidad de sus procesos digestivos.

Habitan en el agua, dulce o salada, o en ambientes húmedos (suelo, materia orgánica en descomposición…). Generalmente tienen vida libre, aunque algunas especies son parásitas de plantas o animales, a los que pueden causar enfermedades, como la disentería (Entamoeba), la malaria (Plasmodium) o la enfermedad de sueño (Trypanosoma), que afectan a humanos.

Clasificación de los Protozoos (según su locomoción)

• Ciliados: provistos de cilios para su desplazamiento. Poseen dos tipos de núcleo, el macronúcleo, que regula la actividad celular, y el micronúcleo, que intervienen en un fenómeno de recombinación genética denominado conjugación. Ejemplo: Paramecio, de vida libre, como casi todos los del grupo.
• Flagelados: con flagelos. Ejemplos: Trypanosoma (T. brucei, transmitido por la mosca tse-tsé, causa la enfermedad del sueño; T. cruzi, causante del mal de Chagas, tranmitido por un chinche hematófago), Trichomonas vaginalis (produce trichomoniosis, una enfermedad de transmisión sexual).
• Sarcodinos o Rizópodos: se desplazan por movimiento ameboide mediante emisión de pseudópodos. Algunos poseen un caparazón calcáreo (foramíneos) o silíceo (radiolarios). Ejemplos: Ameba (vida libre), Entamoeba histolítica, causante de la disentería amebiana.
• Esporozoos: carecen de mecanismos especializados de locomoción (son inmóviles o se mueven por contracción corporal). La mayoría son endoparásitos. Ejemplos: Plasmodium (transmitido por la hembra del mosquito Anopheles, produce malaria o paludismo, la enfermedad que más muertes causa en el mundo), Toxoplasma (productor de la toxoplasmosis, una zoonosis que transmite el gato y otros felinos).

Los protozoos tienen habitualmente reproducción asexual por división binaria o por gemación. Los esporozoos experimentan una división múltiple (esporulación o esquizogonia) que les permite parasitar un elevado número de células en poco tiempo. La reproducción sexual es típica de protozoos ciliados y es conocida como conjugación, consiste en la fusión temporal de dos individuos que intercambian el ADN contenido en su micronúcleo, lo que origina individuos con un genoma diferente del original (el proceso incluye meiosis y fusión de núcleos).

Algas

Grupo heterogéneo de seres eucariotas autótrofos fotosintéticos incluidos en el reino protoctistas. Poseen pared celular y pigmentos fotosintéticos (clorofila a asociada con otros; los últimos, junto con otras características, se usan para su clasificación). Se reproducen de forma asexual por bipartición o sexual (generalmente en condiciones adversas). El grupo comprende organismos unicelulares y pluricelulares (microscópicos y macroscópicos), muchos unicelulares presentan flagelos:

• Euglenófitos, algas de agua dulce que carecen de pared celular. Se mueven mediante dos flagelos.
• Diatomeas, con la pared celular cubierta por dos piezas de sílice que encajan entre sí como una caja y su tapadera. Este caparazón se acumula formando la tierra de diatomeas que, además de su interés paleontológico, se usa como abrasivo y en la fabricación de pasta de dientes.
• Dinoflagelados, con una cubierta o teca muy consistente y de formas caprichosas. Suelen ser de color rojo, pudiendo producir toxinas que en grandes cantidades forman las mareas rojas, contaminantes de los criaderos de moluscos.
• Los otros grupos de algas, predominantemente pluricelulares, Clorófitos (algas verdes), Feófitos (algas pardas) y Rodófitos (algas rojas), también tiene representantes unicelulares.

Viven preferentemente en hábitats acuáticos, de agua salada o dulce. Las algas unicelulares constituyen el fitoplancton, de gran importancia al ser los principales fijadores de CO₂ del planeta (efectúan el 70% de la actividad fotosintética de la Tierra). Constituyen el primer eslabón de las cadenas alimentarias, son los productores de la compleja red trófica de los ecosistemas acuáticos. Algunas algas se asocian simbióticamente a otros organismos. De gran interés son los líquenes, asociación simbiótica entre algas verdes unicelulares y hongos.