LOS MICROORGANISMOS

Microbiología

La microbiología tiene por objeto el estudio de los microorganismos.

La microbiología aplicada comprende: la preparación de vacunas, sueros y productos antimicrobianos como los antibióticos; la selección de microorganismos que se utilizan masivamente en ciertas fabricaciones (levaduras de pan, de la cerveza, penicilios de los quesos); el estudio de la contaminación y la purificación de las aguas.

Su campo no cesa de ampliarse. Se extraen ya de ciertos microorganismos enzimas indispensables para la vida. Se cultivan microorganismos vegetales, que tienen la ventaja de reproducirse con mucha rapidez y de contener importantes cantidades de proteínas y de lípidos, por lo que están llamados a desempeñar un gran papel en la alimentación humana.

Bacterias

Cuando se examina al microscopio una gota de agua procedente de una charca corrompida o de una infusión de heno, se observan gran cantidad de unos pequeños seres microscópicos, más o menos móviles, que en el siglo XVII fueron llamados animálculos (= «pequeños animales») y en el XIX, microbios (= «vida corta»).

Si se hace hervir el agua antes de examinarla, se comprueba que algunos de estos seres microscópicos desaparecen, muertos mucho antes de la ebullición, mientras que otros siguen pululando y, en ciertos casos, resisten a la ebullición (esta distinción fue hecha en el siglo XVIII por Spallanzani).

Más tarde se descubrió que los «microbios» muy sensibles al calor eran seres vivos de una sola célula (unicelulares), de naturaleza animal (protozoos) o vegetal (protofitos).

Como ejemplo de protozoos se pueden citar las amebas y los infusorios, como ejemplo de protofitos, los tipos de algas y de hongos unicelulares, como las levaduras y ciertos mohos.

Los microbios termorresistentes fueron identificados, tardíamente, en la segunda mitad del siglo XIX, gracias a los trabajos de hombres de ciencia como Pasteur, Davaine, Koch, Frankel, Neisser, Pfeiffer, Eberth, Escherich, Klebs, Friedlander y otros.

Recibieron el nombre de bacterias (del griego bakteria = «bastón») debido a que los primeros que fueron descritos tenían forma de pequeños bastones (sin embargo, más adelante veremos que existen bacterias que no presentan la forma de bastón, e incluso que su comportamiento ante el calor no es constante) .

Los seres vivos más pequeños que las bacterias, e invisibles al microscopio, reciben el nombre de inframicrobios. Éstos, presentidos ya por Pasteur, han sido objeto de numerosos estudios durante el transcurso del siglo XX.

Las bacterias son, pues, unos seres vivos unicelulares que, observados al microscopio óptico, parecen más "simples" que los protistos.

En particular, como subrayamos más adelante, las células bacterianas tienen un aparato nuclear y no un núcleo característica que comparten con las algas azules y que hace que sean clasificadas en la categoría de las protocariotas, mientras que los demás seres vivientes, animales o vegetales, son eucariotas.

Queda por saber si hay que clasificarlas en el reino animal o en el reino vegetal. A menudo fueron consideradas como vegetales, porque algunas de ellas son autótrofas (ellas mismas realizan la síntesis de sus alimentos, como lo hacen las plantas).

Sin embargo, hay que señalar que:

1) Existen numerosas bacterias que no son autótrofas
2) No poseen clorofila
3) Las células bacterianas no poseen paredes pectocelulósicas, al contrario de lo que ocurre en las células vegetales

Por todo ello se las ha incluido en el reino Monera que, a grandes rasgos, incluye seres unicelulares constituidos por células procariotas.

Diversos tipos de bacterias.

Diplococcus pulmoniae.

Forma y tamaño de las bacterias

Fundamentalmente, se distinguen cuatro tipos de bacterias: redondeadas (cocos), alargadas (bacilos), curvadas (espirilos) y filamentosas.

La forma de las bacterias no es constante, sino que éstas adoptan diversos aspectos según las condiciones ambientales. Las dimensiones oscilan entre amplios límites.

Las parvobacterias, como las que producen la tosferina, miden 3 m de largo por 0,5 m de ancho, mientras que en las infusiones de hojas secas hay bacterias de 10 m de largo por 1 m de ancho.

Con frecuencia se agrupan en cadenas.

El neumococo tiene aquí el aspecto clásico.

Dos cocos opuestos por la punta, con forma de un 8 alargado (las dos manchas grandes son accidentales).

Agrupamiento en racimo de estafilococos.

Diversas formas de espiroquetas.


Reproducción y forma de vida

Las bacterias se reproducen por bipartición. Cuando las condiciones son buenas, algunas especies se dividen varias veces en una hora, de manera que en 24 horas un individuo puede producir varios millones de descendientes. También existe la reproducción sexual, entendida como intercambio de material genético, mediante un proceso denominado conjugación.

Cuando las condiciones son desfavorables, muchas bacterias forman esporas; agrupándose el contenido plasmático en el centro o extremo de la célula, y envolviéndose en una membrana. Las bacterias se encuentran diseminadas por toda la Tierra: las hay en el agua, en el suelo y en la atmósfera.

Un grano de tierra de labor contiene muchos millones de bacterias. La amplia difusión de las mismas se debe a su gran capacidad de resistencia, motivada en gran parte por las esporas, a su facilidad de multiplicación y a la diversidad del modo de nutrición.

La temperatura de 20°C es la óptima para la mayoría de las bacterias y, en general, a 0°C ya no se desarrollan. De aquí la utilización del frigorífico para conservar los alimentos.

Las que no forman esporas mueren entre los 70°C y 90°C. Las que forman esporas resisten un calor húmedo de 100°C, incluso la ebullición durante varias horas. La resistencia al calor seco se puede elevar hasta 120°C.

Diversos tipos de esporulación en las bacterias.


Núcleo: bacterias

A partir del año 1946, en que J. Lederberg y E. L. Tatum comprobaron el apareamiento y recombinación del material genético en la bacteria Escherichia coli, se ha estudiado con insistencia el contenido del material genético.

El "núcleo" bacteriano portador de material genético no se encuentra diferenciado en cromosomas, sino que, al igual que los virus, está formado por una gran molécula de ADN.

En algunas microfotografías, puede observarse en el ADN de una bacteria, un filamento único de desoxirribonucleoproteína. Este filamento es comparable a un cromosoma único de una longitud de 1 mm. que tendría la bacteria. El peso molecular del ADN bacteriano está alrededor de 2.000 millones.

Nutrición de las bacterias

La mayor parte de las bacterias toman directamente materia orgánica para sintetizar su protoplasma: son las bacterias heterótrofas.

Entre ellas podemos distinguir las saprofitas, que se desarrollan sobre materia orgánica muerta, a la que descomponen, como el Bacillus putrificus, que produce la putrefacción de los cadáveres.

Las bacterias heterótrofas que viven sobre vegetales o animales se llaman parásitas. A este grupo pertenecen las que son causantes de enfermedades tan peligrosas como la difteria, el tétano, Ia tuberculosis, la fiebre tifoidea y la sífilis.

Un segundo grupo de bacterias está constituido por aquéllas que viven sobre la materia mineral, sintetizando su protoplasma a partir de las sales inorgánicas. Son las bacterias autótrofas.

La energía necesaria para sintetizar los hidratos de carbono a partir del CO2 la obtienen, ya oxidando substratos inorgánicos diversos (bacterias quimiosintéticas), ya directamente de la luz solar (bacterias fotosintéticas).

Entre las bacterias quimiosintéticas están las nitrobacterias, muy difundidas en el suelo, que oxidan el amoníaco a nitrito o éste a nitrato, con liberación de energía, que es utilizada en la producción de hidratos de carbono.

La formación de nitritos corre a cargo de las nitrosomonas, mientras que las nitrobacterias convierten los nitritos en nitratos.

El amoníaco proviene de la descomposición de las proteínas de la materia orgánica producida por otras bacterias.

Entre las bacterias fotosintéticas están las rodobacterias, que tienen pigmentos asimiladores, como la bacterioclorofila de color verde.

Finalmente hay un grupo de bacterias que son capaces de asimilar el nitrógeno atmosférico, como Rhizobium, mientras que el carbono lo han de tomar bajo la forma orgánica, comportándose, pues, como autótrofos para el nitrógeno y heterótrofos para el carbono. Esta bacteria forma simbiosis con las leguminosas, por lo que el cultivo de este grupo de plantas provoca un enriquecimiento de nitrógeno en el suelo.

Agrupamiento en racimo de estafilococos.

Corynebacterium diphteriae.

Bacilos de la tuberculosis.

Diversas especies de Rhizobium.


Cultivo de bacterias

Para estudiar una especie bacteriana determinada se ha de aislar del medio en que se encuentra y cultivarla.

El cultivo más adecuado es un medio sólido, dentro de una cápsula o placa de Petri, en cuya superficie se siembran las bacterias con el asa de platino.

Uno de los medios de cultivo utilizados para las bacterias heterótrofas lo constituye el caldo de carne en agar.

Ejemplos de técnicas bacteriológicas:

1- Siembra de un cultivo
2- Siembra de una gelosa en una placa de Petri
3- Examen de colonias por transiluminación
4- Lisotipia del bacilo piociánico

Experimento de duplicación sobre terciopelo.

I- Cultivo de bacterias en un medio normal, carente de estreptomicina (cada punto rojo o azul representa una colonia bacteriana)

II- Se aplica una placa de terciopelo sobre la cápsula I. El terciopelo arrastra consigo bacterias tomadas de las diversas colonias. A continuación, se lleva la placa sobre la cápsula II, que contiene estreptomicina

La mayor parte de las colonias no se desarrollan, pero el desarrollo prosigue en algunas zonas. Esto significa que las colonias correspondientes son resistentes a la estreptomicina

III- La cápsula III también contiene estreptomicina, sembrada partiendo de las colonias de la cápsula I

Rápidamente se desarrollan numerosas colonias, lo que demuestra que las bacterias iniciales no se han adaptado y que desde el principio eran resistentes a la estreptomicina

IV- Las demás colonias de la cápsula II (azules) transportadas a la cápsula IV, que contiene estreptomicina, no se desarrollan

Conclusión: en la población inicial existían bacterias resistentes a la estreptomicina, cuya presencia no ha sido advertida hasta el cambio del medio, que ha causado la desaparición de las "normales"


Bacterias no patógenas

Son, con mucho, las más numerosas.

Los ciclos del hierro, del nitrógeno, del carbono, del azufre, y del fósforo que son indispensables para la vida, son posibles gracias a la intervención de las bacterias, que fijan ciertos elementos, como el nitrógeno, o producen, por síntesis y a partir de precursores naturales, unos compuestos orgánicos, como las proteínas.

Numerosos metabolismos, vegetales o animales, son controlados por las bacterias especializadas (metabolismos del potasio, del calcio, del manganeso, etc.).

Por otra parte, las bacterias desempeñan un papel no desdeñable en la activación de ciertos procesos directamente útiles para el hombre.

Finalmente, recordemos la utilización económica e industrial de las bacterias no patógenas.

Las que producen la fermentación de ciertas sustancias son sobradamente conocidas.

Otras intervienen en la fabricación de los vinagres, los quesos, la choucroute, etc.

Por su parte, la industria química moderna utiliza unas bacterias específicas para preparar por vía microbiana determinadas sustancias cuya síntesis es difícil de realizar. La vitamina B12 , se prepara industrialmente por vía microbiana.

Por otra parte, se sabe desde hace tiempo que la flora bacteriana del intestino es capaz de realizar la síntesis de numerosos factores vitamínicos.

lgualmente, a partir de determinadas bacterias se pueden producir productos hormonales (cortisona y sus derivados, hormonas sexuales, etc.), y numerosos enzimas.


Bacterias patógenas

Algunas decenas de bacterias son susceptibles de provocar en el hombre o en los animales unas enfermedades llamadas infecciosas, bien vertiendo sustancias tóxicas en el organismo que invaden, bien favoreciendo en él el desarrollo de sustancias tóxicas, o, simplemente, multiplicándose en él abundantemente (es lo que se llama virulencia).

Señalemos que existen otros organismos capaces de producir enfermedades infecciosas. Se trata de los inframicrobios, o virus.

Una de las primeras bacterias que fue descubierta es el germen del carbunco. Esta enfermedad, que ha diezmado los rebaños de corderos y de bovinos en todo tiempo, ya fue descrita por los autores más antiguos (la descripción más poética es la de Virgilio, en el libro III de las Geórgicas).

La descripción de las bacterias patógenas y el estudio de su acción sobre el hombre y los animales dependen de la bacteriología médica más que de la bacteriología general.