DEFINICIONES

La Microbiología es la Ciencia que estudia la biología de los microorganismos o microbios.

Los microorganismos son seres:

· De pequeño tamaño, que no puede ser observados a simple vista, hace falta un microscopio.

· Que no poseen diferenciación tisular, son acelulares, uni-pluricelulares, y/o cenocíticos (varios núcleos).

Aparecen en la Naturaleza formando poblaciones mixtas de células, en las que cada célula lleva a cabo sus funciones vitales de forma independiente. Si queremos obtener un cultivo puro o axénico hay que aplicar una metodología propia de la Microbiología que permite seleccionar un solo tipo de microorganismos.

Los microorganismos son pues, aquellas entidades biológicas acelulares, unicelulares, pluricelulares y/o cenocíticos, carentes de organización tisular que, por su pequeño tamaño, escapan al ojo humano y que, para su estudio, se requiere la metodología del cultivo puro. (examen).

DESARROLLO HISTÓRICO

Aunque se conocen desde hace poco, las utilidades de los microorganismos se vienen utilizando desde hace miles de años (pan, vino), sufriendo sus infecciones, y utilizando medidas profilácticas contra ellos (cuarentena, sacrificios, etc.)

En el S. XVII, Antoine van Leeuwenhoek fue el primer científico que observó los microorganismos. Era un óptico holandés que construyó las primeras lentes de calidad (x 300). Observó la estructura de las semillas, hematíes, espermatozoides, pero su máximo descubrimiento fueron los animáculos; levaduras, algas, protozoos y algunas bacterias de gran tamaño.

Tuvo que pasar mucho tiempo hasta que la Microbiología se desarrolla como Ciencia. Esto sucede a finales del S. XIX, tras encontrar respuesta a dos preguntas básicas en Biología:

· ¿Existe la generación espontánea?

· ¿Cuál es la causa de las enfermedades infecciosas?

¿EXISTE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA?

La teoría de la Generación espontánea fue propuesta por Francesco Redi, y decía que todos los organismos surgían espontáneamente. Esta teoría se rebatió para microorganismos macroscópicos (el filete y los gusanos) pero no para los animáculos.

En el S. XVIII, Needham observó que, si se preparaban infusiones vegetales y las depositaban en matraces, al observarlas al microscopio se veían animáculos, que crecían allí por generación espontánea.

En el mismo siglo, Spallanzani revoca la teoría de la generación espontánea. Hace lo mismo que Needham, llevando la infusión a ebullición. La sellaba y no aparecían microorganismos al microscopio.

En 1775, Lavoisier descubre el O2 y su importancia para la vida. Los partidarios de la generación espontánea se aprovecharon de esto. Decían que si el matraz estaba cerrado no permitía el paso de O2, y sin o2 no se puede vivir.

Louis Pasteur (1822-1895) fue uno de los padres de la Microgiología. Demostró que en el aire existen estructuras similares a los animáculos. Además, propuso que se depositaban, por gravedad, sobre todos los objetos y materiales. Trabajó con zumos de uva y repitió los experimentos de Spallanzani y Needham. Observó que, si estos zumos eran llevados a ebullición e inmediatamente sellados, permanecían estériles. Para evitar las críticas, construye un matraz con cuello de cisne en el que introducía las infusiones estériles. Hay intercambio gaseoso, pero el líquido permanecía estéril. Sin embargo, al mover el matraz, rápidamente proliferaban los microorganismos en la infusión. Su experimento es el fin de la teoría de la generación espontánea.

Pasteur estudió también las fermentaciones alcohólica, láctica y butírica. Demostró que son procesos biológicos que suceden como consecuencia de la actividad metabólica de los microorganismos. Además, estudiando la fermentación butírica, descubrió la existencia de formas de vida capaces de vivir sin O2; acuñó los términos de aerobio y anaerobio para describir la vida en presencia o ausencia de oxígeno.

John Tyndall y Ferdinand Cohn descubrieron que existen infusiones incapaces de esterilizar aunque se lleven a ebullición durante horas. Estas infusiones eran de heno, y contenían una bacteria perteneciente al gén. Bacillus, con forma de bastón y con otras formas más redondeadas muy resistentes al calor (endósporas).

Tyndal desarrolló un método de esterilización (Tindalización), capaz de esterilizar cualquier tipo de infusión. Consiste en calentar discontinuamente, a 100º, 30 minutos, durante 3 días consecutivos. Aún se emplea este método. El primer día se destruyen las células vegetativas, pro no las endósporas. El calor activa la germinación de las endósporas y, estas células, ya vegetativas, mueren. Si todavía queda alguna por germinar, al tercer día muere.

¿CUÁL ES LA CAUSA DE LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS?

En el S. XIX, Joseph Lister, teniendo en cuenta los trabajos de Pasteur, relacionó los microorganismos presentes en el aire con las infecciones en heridas o en las operaciones de cirugía, que producían sepsis quirúrgica, que implica la putrefacción de las heridas u órganos sometidos a cirugía. Introdujo sustancias bactericidas para curar heridas y esterilizar el material quirúrgico (alcohol), sentando las bases de la desinfección y la antisepsia o asepsia.

Robert Koch estudio una enfermedad (carbunco) causada por Bacillus anthracis (ántrax) que provoca la muerte. Trabajó con ratones y observó que los ratones enfermos presentaban la bacteria, a diferencia de los sanos. Si inoculaba sangre contaminada en ratones sanos, enfermaban y morían. Cultivó la bacteria en medios líquidos y durante varias generaciones. Si tomaba uno de estos cultivos y lo inoculaba en un ratón sano, producía la enfermedad y la muerte.

Koch estableció cuatro postulados que demuestran la teoría microbiana de las enfermedades infecciosas.

· POSTULADOS DE KOCH

Koch identificó el agente causante de la tuberculosis; el bacilo Mycobacterium tuberculosis. También identificó Vibrio colera, agente etiológico del cólera.

Kitasato descubrió la bacteria causante del tétanos, Clostridium tetani.

Johan Schroeter observó que, si cortaba rebanadas de patata y las dejaba al aire, aparecían sobre ellas colonias de bactrias. Fue el primer cultivo en estado sólido, que todavía se usa.

Koch observó que, al dejar al aire rebanadas de patatas y las incubaba a 37º, aparecían diferentes colonias con distinto color y morfología por lo que intuyó que cada colonia procedía de un solo microorganismo de partida, que había proliferado. Esto hoy en día es una base de la Microbiología.

Al tomar una de estas colonias y extenderla sobre una nueva rodaja de patata, e incubarla a 37º, aparecían colonias idénticas a las de partida. Descubre, por tanto, que una colonia es un cultivo puro o axénico.

La formación de medios sólidos es también fruto de Koch. Utilizó agar, que es un polímero de las algas rojas, que se usaba para darle solidez a las mermeladas. Tomaba un medio cualquiera; estracto de carne, por ejemplo, lo introducía en un matraz, lo esterilizaba mediante cocción y le añadía agar. Llevaba la mezcla a 100º y, al bajar la temperatura, solidificaba. Esto, junto con la introducción de la placa petri, por Petri, fue el inicio de la metodología en Microbiología.

El reconocimiento mundial de la Microbiología como Ciencia se dio en ¿???, en Berlín, donde Koch creó un laboratorio donde estudió el cultivo de microorganismos patógenos para el hombre. En París, se creó el Instituto Pasteur, donde se estudió por qué aparecía la enfermedad en el hombre, cómo ocurre la curación y aparece la inmunidad.

Winogradski y Beijerink son considerados como los padres de la Ecología microbiana. De forma independiente, demostraron la gran versatilidad metabólica de los microorganismos y que estas reacciones tan peculiares intervienen de forma muy importante en el reciclaje de los materiales que forman la Tierra. Cabe destacar el descubrimiento de Winogradski de las bacterias quimiolitotrofas, que obtienen energía de la oxidación de elementos inorgánicos como el azufre o el amoniaco. Beijerink descubre la fijación del nitrógeno por parte de los microorganismos.

RELACIÓN DE LA MICROBIOLOGÍA CON OTRAS CIENCIAS

MICROBIOLOGÍA Y VIROLOGÍA

El descubridor de los virus fue Ivanowski, en 1892. Descubrió el TMV (virus del mosaico del tabaco). Trabajó con plantas parasitadas por el virus. Hizo triturados de esas plantas y vio que producían la enfermedad al ponerlas en contacto con plantas sanas, incluso si los triturados habían sido filtradas por filtros bacteriológicos. Concluyó que existía un agente filtrante, más pequeño que las bacterias, causante de esta enfermedad. A este agente se le llamó virus (veneno).

Stanley cristalizó el TMV y estudió al microscopio electrónico su estructura. Comienza entonces el estudio masivo de virus animales. Se descubre que algunos virus son capaces de producir cáncer, como el virus del sarcoma de Rose, que produce cáncer en pollos.

Diener descubre agentes más simples que los virus, los viroides, relacionados con enfermedades vegetales.

Prusiner descubre los priones, que son agentes infecciosos de animales.

En 1983, Luc Montaigner descubre el VIH.

MICROBIOLOGÍA E INMUNOLOGÍA

En el S. XVIII, Jenner fue capaz de relacionar por qué las personas que trabajaban con vacas no contraían la viruela. Vio que en algunas vacas enfermas aparecían granos similares a los de los humanos enfermos. Estas pústulas estaban formadas por un virus muy similar al de los humanos. Inoculó las pústulas de vaca en personas sanas, consiguiendo su inmunidad a la enfermedad.

El padre de la Inmunología , Louis Pasteur, descubre la vacuna del cólera de las aves y el carbunco. Usó microorganismos atenuados que, tras ser inoculados, son reconocidos por el sistema inmune, pero no son lo suficientemente virulentos para atacar.

En una segunda etapa se usaron microorganismos muertos. Ej: Vacuna de la tos ferina.

Posteriormente se utilizaron toxoides. Algunos microorganismos producen enfermedad porque generan una toxina. Ej. Tétanos (toxina tetánica). Se vio que si la toxina era inactivada por formol o calor, y se inoculaba, el sistema inmune era capaz de reconocerlas. Estas toxinas inactivas se llaman toxoides.

Recientemente se desarrolló la producción de nuevas vacunas como las vacunas recombinantes, que emplean técnicas del DNA recombinante. Ej. Hepatitis B.

MICROBIOLOGÍA Y QUIMIOTERAPIA

La Quimioterapia surge a partir de los trabajos de Lister (cirugía aséptica) y Ehrlich y su bala mágica, que es aquel compuesto letal para el germen e inocuo para el hombre. El 606 o salvarsán fue utilizado contra la sífilis.

El padre de la Quimioterapia fue Flemming, quien, en 1928 interpretó acertadamente una interacción entre penicilium notatum y Staphylococcus, descubriendo la penicilina. Parte del cultivo de Staphylococcus se le contaminó por penicillium, y en la zona contaminada no crecía la bacteria.

LA MICROBIOLOGÍA ACTUAL

La microbiología actual es una de las disciplinas con mayor impacto y futuro. Puede dividirse en dos áreas de trabajo:

· Microbiología básica. Estudia la naturaleza y propiedades de los microorganismos: morfología, fisiología, bioquímica, genética, ecología y taxonomía.

· Microbiología aplicada. Utiliza los conocimientos generados por la Microbiología básica para resolver problemas y obtener beneficios en Medicina, medio ambiente... Podemos diferenciar 4 ramas:

- Microbiología sanitaria. Es la más desarrollada, ya que su avance implica una mejora de la calidad de vida.

- Microbiología de los alimentos. Estudia dos aspectos de los microorganismos relacionados con los alimentos

- Microbiología ambiental. Estudia las relaciones de las distintas poblaciones de microorganismos que conviven en los distintos hábitats de un ecosistema. También estudia el papel de los microorganismos en los ciclos bioquímicos de la materia. Ej. Remediación de los suelos contaminados, mareas negras...

• Microbiología industrial y Biotecnología. Emplea los microorganismos para generar sustancias de interés industrial: antibióticos, vitaminas, enzimas, hormonas, etc.

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