Microbiologia

Microbiología

La microbiología es la ciencia encargada del estudio de los

microorganismos, seres vivos pequeños (de mikros "pequeño", bios, "vida" y logos, "estudio"), también conocidos como microbios. Es la rama de la biología dedicada a estudiar los organismos que son solo visibles a través del microscopio (virus, procariontes y eucariontes simples). Son considerados microbios todos los seres vivos microscópicos consistentes en una sola célula, es decir unicelulares, así como aquellos que forman agregados celulares en los cuales todas las células son equivalentes (en los cuales no existe diferenciación celular). Los microorganismos pueden ser eucariotas (las células poseen núcleo), tales como los hongos y los protistas, o procariotas (células carentes de núcleo), como las bacterias y los virus (aunque los virus no son considerados seres vivos estrictamente hablando).

Aunque los conocimientos microbiológicos de que se dispone en la actualidad son muy amplios, todavía es mucho lo que queda por conocer y constantemente se efectúan nuevos descubrimientos en este campo. Tanto es así que, según las estimaciones más habituales, sólo un 1% de los microbios existentes en la biosfera han sido estudiados hasta el momento. Por lo tanto, a pesar de que han pasado más de 300 años desde el descubrimiento de los microorganismos, la ciencia de la microbiología se halla todavía en su infancia en comparación con otras disciplinas biológicas tales como la zoología, la botánica o incluso la entomología.

Al ser muchos de estos organismos patógenos, la microbiología se relaciona con ramas de la medicina como patología, inmunología y epidemiología.

Historia

Aunque el término bacteria, derivado del griego βακτηριον ("bastoncillo"), no fue introducido hasta el año 1828 por Christian Gottfried Ehrenberg, ya en 1676 Antonie van Leeuwenhoek, considerado el padre de la Microbiología, usando un microscopio de una sola lente que él mismo había construido basado en el modelo creado por el erudito Robert Hooke en su libro "Micrographia", fue capaz de realizar la primera observación microbiológica registrada de "animáculos" como van Leeuwenhoek los llamó y dibujó entonces. La bacteriología (más tarde una subdisciplina de la microbiología) se considera que fue fundada por Ferdinand Cohn (1828-1898), un botánico cuyos estudios sobre algas y bacterias fotosintéticas. Ferdinand Cohn fue también el primero en formular un esquema para la clasificación taxonómica de las bacterias.

Louis Pasteur (1822-1895) y Robert Koch (1843-1910) fueron contemporáneos de Cohn y son considerados como los fundadores de la microbiología médica. Quizá el mayor logro de Pasteur consistió en la refutación mediante cuidadosos experimentos de la por aquél entonces muy respetada teoría de la generación espontánea, lo cual permitió establecer firmemente a la microbiología dentro de las ciencias biológicas. Pasteur también diseñó métodos para la conservación de los alimentos (pasteurización) y vacunas contra varias enfermedades como el anthrax, el cólera aviar y la rabia. Robert Koch es especialmente conocido por su contribución a la teoría de los gérmenes de la enfermedad, donde, mediante la aplicación de los llamados postulados de Koch, logró demostrar que enfermedades específicas están causadas por microorganismos patogénicos específicos. Koch fue uno de los primeros científicos en concentrarse en la obtención de cultivos puros de bacterias, lo cual le permitió aislar y describir varias especies nuevas de bacterias, entre ellas Mycobacterium tuberculosis, el agente causal de la tuberculosis.

Mientras Louis Pasteur y Robert Koch son a menudo considerados los fundadores de la microbiología, su trabajo no reflejó fielmente la auténtica diversidad del mundo microbiano, dado su enfoque exclusivo en microorganismos de relevancia médica. Dicha diversidad no fue revelada hasta más tarde, con el trabajo de Martinus Beijerinck (1851-1931) y Sergei Winogradsky (1856-1953). Martinus Beijerinck hizo dos grandes contribuciones a la microbiología: el descubrimiento de los virus y el desarrollo de técnicas de cultivo microbiológico. Mientras que su trabajo con el virus del mosaico del tabaco estableció los principios básicos de la virología, fue su desarrollo de nuevos métodos de cultivo el que tuvo mayor impacto inmediato, pues permitió el cultivo de una gran variedad de microbios que hasta ese momento no habían podido ser aislados. Sergei Winogradsky fue el primero en desarrollar el concepto de quimiolitotrofía y de este modo revelar el papel esencial que los microorganismos juegan en los procesos geoquímicos. Fue el responsable del aislamiento y descripción por vez primera tanto de las bacterias nitrificantes como de las fijadoras de nitrógeno.

Empirismo y especulación

El conocimiento humano sobre los efectos producidos por los microorganismos ha estado presente incluso desde antes de tener conciencia de su existencia; debido a procesos de fermentación provocados por levaduras se puede hacer pan, bebidas alcohólicas y productos derivados de la leche. En la antigüedad la causa de las enfermedades era atribuida a castigos divinos, fuerzas sobrenaturales o factores físicos (La palabra malaria significa “mal aire”, se creía que era el aire viciado de los pantanos el que provocaba esta enfermedad). Durante este periodo previo al descubrimiento de los microorganismos, los naturalistas solo podían especular sobre el origen de las enfermedades.

Tipos de microbiología

El campo de la microbiología puede ser dividido en varias subdisciplinas:
Fisiología microbiana: estudio a nivel bioquímico del funcionamiento de las células microbianas. Incluye el estudio del crecimiento, el metabolismo y la estructura microbianas.

Genética microbiana: estudio de la organización y regulación de los genes microbianos y como éstos afectan el funcionamiento de las células. Está muy relacionada con la biología molecular.

Microbiología clínica: estudia la morfología de los microbios.
Microbiología médica: estudio del papel de los microbios en las enfermedades humanas. Incluye el estudio de la patogénesis microbiana y la epidemiología y está relacionada con el estudio de la patología de la enfermedad y con la inmunología.
Microbiología veterinaria: estudio del papel de los microbios en la medicina veterinaria.
Microbiología ambiental: estudio de la función y diversidad de los microbios en sus entornos naturales. Incluye la ecología microbiana, la geomicrobiología, la diversidad microbiana y la biorremediación.
Microbiología evolutiva: estudio de la evolución de los microbios. Incluye la sistemática y la taxonomía bacterianas.
Microbiología industrial: estudia la explotación de los microbios para uso en procesos industriales. Ejemplos son la fermentación industrial y el tratamiento de aguas residuales. Muy cercana a la industria de la biotecnología.
Aeromicrobiología: estudio de los microorganismos transportados por el aire.
Microbiología de los alimentos: estudio de los microorganismos que hacen que los alimentos se estropeen.
Microbiología Espacial: Estudio de los microorganismos presentes en el espacio extraterrestre, en las estaciones espaciales, en las naves espaciales.

Beneficios de la microbiología

Históricamente, los microorganismos han sido vistos de manera negativa a causa de su asociación con muchas enfermedades humanas. Sin embargo, los microorganismos patológicos son un porcentaje muy minoritario dentro del total de microorganismos, la mayoría de los cuales desempeñan papeles absolutamente imprescindibles y que de no existir harían inviable la vida en la Tierra. Algunos ejemplos son las bacterias que fijan nitrógeno atmosférico (posibilitando la vida de los organismos vegetales), las bacterias del ciclo del carbono (indispensables para reincorporar al suelo la materia orgánica) o la multitud de microorganismos que viven de manera simbiótica en nuestro tubo digestivo, sin las cuales la digestión no sería viable. Así pues, los "organismos superiores" (animales, plantas...) no podríamos vivir de no ser por las funciones desempeñadas por estos seres microscópicos. Además, tienen amplias aplicaciones en el terreno industrial, como las fermentaciones (p.e. para la producción de bebidas alcohólicas o productos lácteos), la producción de antibióticos o la de otros productos de interés farmacéutico o biotecnológico (hormonas, enzimas,...). Finalmente, cabe también destacar el papel esencial que los microorganismos juegan en los laboratorios de investigación biológica de todo el mundo como herramientas para la clonación de genes y la producción de proteínas.

La invención del microscopio

Aunque en sus inicios el inventor fue L. Hook, los más actuales son los electrónicos, que tienen una aplicación regular y nos han revelado nuevos detalles de animales, plantas , y han permitido el descubrimiento de las causas de muchas enfermedades.

Refutación de la teoría de la generación espontánea

Es sorprendente el impacto que causó sobre occidente la idea creada por Aristóteles sobre la generación espontánea, aunque hoy nos parezca absurda fue tomada en tiempos atrás como única verdad sobre el origen de la vida. Esta idea permaneció durante mil años y en ese lapso sufrió grandes cambios, sobre todo los hechos por la iglesia gracias a santo Tomás de Aquino (cuyas ideas aún permanecen vigentes), pero no fue sino hasta después de la creación del microscopio cuando la idea de la generación espontánea fue refutada por completo, los experimentos de Francisco Redi, Lazaron Spalanzani, Luis Pasteur y John Tyndall dieron paso a la desaparición paulatina de la errónea creencia sobre el origen de la vida.

El proceso de la extinción de la generación espontánea inicia con Francisco Redi (1626-1698) cuyos experimentos abren puerta al largo camino que significó un lucha político-religiosa e intelectual. Su inconformidad con las creencias establecidas lo llevaron a poner a prueba la veracidad de las mismas, por lo que ideó un experimento sencillo pero magistral, con el cual pudo comprobar su hipótesis. Redi colocó en varios frascos un trozo de carne, la mitad los selló después de una minuciosa esterilización y la otra mitad los dejó abiertos, al cabo de varios días descubrió que la mitad de los frascos con el trozo de carne y que no habían sido sellados tenían en su interior larvas de moscas deslizándose sobre la carne, en contraste con los otros frascos que a pesar de haberse podrido lo que contenían en el interior, no presentaban larva alguna. Redi realizó otro experimento creyendo que el aire podría ser el culpable de la aparición de las larvas, por lo que haciendo algo similar que en la ocasión pasada, pero con el único detalle de que esta vez no selló los frascos herméticamente, sino que colocó una gasa que impidiera el paso de todo organismo (moscas) paro no el del aire, esperó para ver que sucedía, encontrándose días después con los mismo resultados que el experimento anterior. Estos sencillos resultados pusieron la piedra inicial que marcó el principio de la biogénesis.

Aunque los descubrimientos de Redi sacudieron por completo todas la creencias sobre el origen de la vida, la generación espontánea resultó ser más resistente de lo pensado, esto gracias a los agregados de Nedham, los cuales hablan sobre fuerzas vitales que animan la materia inerte. Muy a pesar de los descubrimientos de Lazaro Spalanzani la generación espontánea no se vio enterrada sino hasta la llegada de Luis Pasteur y su pasteurización.

Pasteur descubrió que el aire contenía organismos invisibles que eran los culpables de la descomposición de los alimentos, utilizó un matraz de cuello de cisne (matraz Pasteur) con el cual aseguró un libre flujo de aire dentro del matraz, pero no un libre flujo de los microorganismos que éste transportaba, quedando atrapados en un filtro dentro de la “u” del cuello, con este método aseguró que los alimentos perduraran durante tiempos largos sin echarse a perder. Gracias a esto y a los descubrimientos de Lazaro Spalanzani, la generación espontánea quedó bajo tierra, pero fue John Tydall quien colocó el epitafio.

John Tydall estudió física y se interesó mucho en los fenómenos de la luz, con la que que pudo estudiar las partículas suspendidas en el aire y que fueron llamadas tiempo atrás por Ferdinan Cohen “bacterias”. Tyndall descubrió que estas partículas desviaban la luz y se dio cuenta de que el proceso de putrefacción estaba estrechamente relacionado con la presencia de éstas partículas suspendidas.

Con esto se ha visto de manera somera la trayectoria que siguió la idea de la generación espontánea desde sus inicios hasta su desaparición total (hablando con hiperbolismo, pues aun hoy en día quedan secuelas de su paso por nuestra cultura) en la que se involucraron fuertemente Redi, Spalanzani, Pasteur y Tyndall. Creo que aunque en este trabajo no se habló con decencia sobre Spalanzani, es de menester decir que sus investigaciones junto con las de Redi, son el maso que destruyó casi por completo la creencia de la generación espontánea.