HISTORIA DE LA BACTEREOLOGÍA

La existencia de microorganismos ya fue hipotetizada a finales de la Edad Media. En el Canon de medicina (1020), Abū Alī ibn Sīnā (Avicenna) planteaba que las secreciones corporales estaban contaminadas por multitud de cuerpos extraños infecciosos antes de que una persona cayera enferma, pero no llegó a identificar a estos cuerpos como la primera causa de las enfermedades. Cuando la Peste Negra (peste bubónica) alcanzó al-Ándalus en el siglo XIV, Ibn Khatima e Ibn al-Khatib escribieron que las enfermedades infecciosas eran causadas por entidades contagiosas que penetraban en el cuerpo humano. Estas ideas sobre el contagio como causa de algunas enfermedades se volvió muy popular durante el Renacimiento, sobre todo a través de los escritos de Girolamo Fracastoro.
Las primeras bacterias fueron observadas por Anton van Leeuwenhoek en 1683 usando un microscopio de lente simple diseñado por él mismo. Inicialmente las denominó animalículos y publicó sus observaciones en una serie de cartas que envió a la Royal Society. El nombre de bacteria fue introducido más tarde, en 1828, por Ehrenberg. Deriva del griego βακτήριον -α, bacterion -a, que significa bastón pequeño.

Louis Pasteur demostró en 1859 que los procesos de fermentación eran causados por el crecimiento de microorganismos, y que dicho crecimiento no era debido a la generación espontánea, como se suponía hasta entonces. (Ni las levaduras, ni los mohos, ni los hongos, organismos normalmente asociados a estos procesos de fermentación, son bacterias). Pasteur, al igual que su contemporáneo y colega Robert Koch, fue uno de los primeros defensores de la teoría germinal de las enfermedades infecciosas. Robert Koch fue pionero en la microbiología médica, trabajando con diferentes enfermedades infecciosas, como el cólera, el ántrax y la tuberculosis. Koch logró probar la teoría germinal de las enfermedades infecciosas tras sus investigaciones en tuberculosis, siendo por ello galardonado con el premio Nobel en Medicina y Fisiología, en el año 1905.Estableció lo que se ha denominado desde entonces los postulados de Koch, mediante los cuales se estandarizaban una serie de criterios experimentales para demostrar si un organismo era o no el causante de una determinada enfermedad. Estos postulados se siguen utilizando hoy en día.
Aunque a finales del siglo XIX ya se sabía que las bacterias eran causa de multitud de enfermedades, no existían tratamientos antibacterianos para combatirlas.Fue ya en 1910 cuando Paul Ehrlich desarrolló el primer antibiótico, por medio de unos colorantes capaces de teñir y matar selectivamente a las espiroquetas de la especie Treponema pallidum, la bacteria causante de la sífilis. Erlich recibió el premio Nobel en 1908 por sus trabajos en el campo de la inmunología y por ser pionero en el uso de tintes y colorantes para detectar e identificar bacterias, base fundamental de las posteriores tinción de Gram y tinción de Ziehl Neelsen.


Un gran avance en el estudio de las bacterias fue el descubrimiento realizado por Carl Woese en 1977, de que las arqueas presentan una línea evolutiva diferente a la de las bacterias. Esta nueva taxonomía filogenética se basaba en la secuenciación del ARN ribosómico 16S y dividía a los procariotas en dos grupos evolutivos diferentes, en un sistema de tres dominios: Arquea, Bacteria y Eukarya.

INTRODUCCIÓN

Las bacterias son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros de largo (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices. Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las células eucariotas (de animales, plantas, etc), no tienen núcleo ni orgánulos internos. Generalmente poseen una pared celular compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles. Del estudio de las bacterias se encarga la bacteriología, una rama de la microbiología.
Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Son ubicuas, encontrándose en todo hábitat de la tierra, creciendo en el suelo, en manantiales calientes y ácidos, en desechos radioactivos,en las profundidades del mar y de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las condiciones extremas del espacio exterior. Se estima que hay en torno a 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra y un millón de células bacterianas en un mililitro de agua dulce. En total, se calcula que hay aproximadamente 5×1030 bacterias en el mundo.
Las bacterias son imprescindibles para el reciclaje de los elementos, pues muchos pasos importantes de los ciclos biogeoquímicos dependen de éstas. Como ejemplo cabe citar la fijación del nitrógeno atmosférico. Sin embargo, solamente la mitad de los filos conocidos de bacterias tienen especies que se pueden cultivar en el laboratorio, por lo que una gran parte (se supone que cerca del 90%) de las especies de bacterias existentes todavía no ha sido descrita.

PROPIEDAS GENERALES DE LAS BACTERIAS


EVOLUCIÒN EN LA MICROBIOLOGÌA

PRIMERAS OBSERVACIONES MICROSCÓPICAS



Aunque la presentación epidérmica de algunas enfermedades surgió durante mucho tiempo la existencia de algún agente transmisible, no era fácil admitir la existencia de organismos vivos tan pequeños que no pudieran ser observados a simple vista y que, sin embargo, fueran capases de dañar a hospedadores tan grandes. Su existencia no se admitió de forma unánime hasta 1677, cuando Anton van leeuwenhoek, un comerciante textil de delft, holanda, con escasos conocimientos, pero con una gran paciencia y curiosidad, consiguió verlos. Puliendo lentes de un tamaño muy pequeño y obteniendo, por tanto, una gran curvatura, construyo un microscópico sencillo (de una sola lente) y de gran aumento. En sus cartas, publicadas en Londres por royal society, describió un mundo totalmente nuevo, invisible hasta entonces, poblado de <<>>( actualmente llamadas bacterias y protozoos) cuya movilidad demostraba que estaban vivos. Aunque leeuwenhoek es considerado como el padre de la microbiología



LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA


Dado de que la materia orgánica suele descomponerse rápidamente fuera de un organismo vivo, parecía evidente que los agentes responsables desde gusanos a microbio, surgían continuamente mediante generación espontánea. spalllanzani(1729-1799) resolvió el dilema al demostrar que un extraño de carne nunca se enturbiaba si servia antes y se envasaba herméticamente. Sin embargo todavía cabía pensar que la no descomposición se debía al escaso aporte del aire.




FERMENTACIÓN


La fermentación microbiana tiene un sinnúmero de usos y aplicaciones en la industria hoy día. Mediante la fermentación microbiana se ha logrado la elaboración de diferentes productos como lo son: alimentos, vitaminas, bebidas alcohólicas, productos farmacéuticos, químicos, combustibles, enzimas, biomasa, proteínas, entre otros.

Los productos antes mencionados se generan por medio de diferentes tipos de fermentación. La fermentación láctica (queso, yogurt), fermentación alcohólica (vino, cerveza, alcohol, cigarrillos, chocolate, pan y otros) y la fermentación acética (vinagre).

Un ejemplo de esta tecnología es la producción industrial de eritromicina, antibiótico producido por el actinomiceto gram positivo Saccharopolyspora erythraea bajo fermentación aeróbica utilizando aceite de soya como fuente principal de carbono y acido propiónico como precursor. La producción de eritromicina es actualmente llevada a cabo en la planta de Abbott en P.R.

La fermentación microbiana también es un medio de producción de vitaminas. Entre el grupo de vitaminas generadas por este medio podemos encontrar las siguientes: acido ascórbico, riboflavinas, beta-caroteno, vitamina B12, acido fólico y la pro vitamina A. Las de mayor importancia a nivel industrial son: riboflavina, beta-caroteno y vitamina B12.

La fermentación de riboflavina puede llevarse a cabo mediante bacterias, hongos o levaduras. Entre los organismos utilizados: Emerothecium ashbyii y Ashbya gossypii.


MICROBIOLOGÍA Y EVOLUCIÓN

Hoy en día las secuencias de ADN proporcionan una medida fiable de la relación filogenética, incluso de la existente entre diferentes bacterias y entre bacterias y organismos superiores. Para estos últimos, esta metodología proporciona una evidencia mucho mas directa de continuidad evolutiva que el registro de fósiles, de carácter discontinuo; sin esta continuidad, los estudios sobre células bacterianas no tendrían la importancia que, de hecho, tienen para la comprensión de las células humanas.

GENÉTICA DE POBLACIONES EN BACTERIAS

La evolución de las bacterias patógenas depende de las complejas interacciones ecológicas con sus hosperadores. en muchas especies existe un amplio numero de cepas con diferentes antigenos de superficie y algunas especies tienen incluso capacidad para ir produciendo sucesivamente variedades antigeneticamente diferentes a lo largo del curso de la infección. La ventaja para la bacteria es evidente: un hosperador en el que se halla producido una respuesta inmune frente a determinado antìgeno de superficie seguirá siendo susceptible a organismos co diferentes antìgenos.

MICROBIOS EN LA EVOLUCIÓN HUMANA

Las enfermedades infecciosas Lamb afectan a la evolución del osperador aunque tras tres millones de años de evolución los homínidos han desarrollado con extraordinaria rapidez la inteligencia y la destreza manual, las características fundamentales por las que el hombre se encuentra en s posición dominante, las presiones selectivas cambiaron de forma importante hace 10,000 años cuando el desarrollo de la agricultora y después, la aparición de núcleos urbanos fomentaron la formación de grupos que podían comunicarse con mayor libertad. Como ha indicado j.d.s.haldane, en estas condiciones las enfermedades epidémicas debieron convertirse en una de las principales causas de mortalidad.

IDENTIFICACIÓN DIAGNOSTICA DE UNA ESPECIE

Los bacteriólogos clínicos aprendieron a fiarse de propiedades fácilmente detectables. Entre los rasgos útiles se encuentra la forma, el tamaño, el color, las propiedades vectoriales, la movilidad, a capsula, la morfología de las colonias, la formación de productos de fermentación característicos, la capacidad para degradar ciertos sustratos, la sensibilidad a los antibióticos y el hábitat (en el que se incluye conjunto de hospedadores habituales, en el caso de patógenos, el tipo de enfermedad). Las macromoléculas de superficie específica, que suelen detectarse mediante anticuerpos, son útiles tanto para identificar especies como para dividirlas en grupos o inclusos en tipos, una subdivisión aun más profunda. En ocasiones se utiliza los términos cero variedad ( cerotitpo), morfovariedad o biovariedad para denominar diferentes variantes dentro de una misma especie.



EL AMBITO BACTERIANO

Las bacterias que se encuentran en los suelos, en la materia orgánica en descomposición y en las masas acuáticas constituyen una parte importante de la biomasa total de la tierra. Se calcula que en cada persona habitan 1014 bacterias ( un numero mayor que el de células del propio individuo) y que el conjunto de la humanidad excreta diariamente desde su intestino grueso, entre 10 22 y 1023 bacterias al DIA. Las bacterias han evolucionado adaptándose a una gran variedad de nicho ecológico.

CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN

Cocos o micrococos: Incluyen las bacterias de tamaño variable, cuya forma es esférica u ovoide y generalmente son aerobios estrictos. Algunas veces estas bacterias tienden a agruparse. Cuando se presentan asociadas dos bacterias reciben el nombre de diplococos como por ejemplo el diplococo Neisseria gonorrhoeae que es el agente causal de la gonorrea, el Pneumococo que es responsable de la neumonía infecciosa, etc.
En otras ocasiones los micrococos se reúnen formando grupos de cuatro elementos dispuestos en cuadro, y se denominan entonces tetracocos, tetrágenos o tétradas.
Las sarcinas, son especies de bacterias cocales que se dividen en tres planos perpendiculares para formar paquetes de ocho, dieciséis, treinta y dos, o más micrococos. Son anaerobios obligados y ácido-tolerantes por lo que pueden crecer en un pH inferior a 2 después de fermentar azúcar.
Algunas especies como Sarcina ventriculi producen una capa fibrosa y gruesa de celulosa que se dispone alrededor de la pared celular y funciona como cemento para mantenerse adheridas entre sí. Esta especie habita en sitios muy ácidos como suelos, barro, heces y en el contenido estomacal.
Cuando los cocos se agrupan en tres, cuatro o más células dispuestas en forma lineal reciben el nombre de estreptococos que desempeñan funciones importantes en la producción de leche ácida y otros fermentos. Para distinguir los estreptococos no patógenos de las especies patógenas, el género Streptococcus presenta tres divisiones: Lactococcus, importante en la industria láctea y Enterococcus que son principalmente de origen fecal. Algunos estreptococos se envuelven en una cubierta gelatinosa y constituyen una forma de agrupación que recibe el nombre de leuconostoc, que pueden ser heterofermentativos, y descomponen el citrato para obtener diacetilo y acetoína. Otras cepas producen grandes cantidades de dextrano (material viscoso) el cual es útil en medicina como expansor del plasma en las transfusiones sanguíneas.
Cuando los cocos se reúnen de manera irregular formando racimos se conocen como estafilococos, éstos se encuentran comúnmente en las fosas nasales y piel de humanos y animales. Pueden causar graves infecciones como forúnculos, granos, neumonía, osteomielitis, meningitis y artritis. Además producen exotoxinas como la cuagulasa, que actúa sobre la fibrina presente en el plasma, para formar un coágulo. El Staphylococcus aureus produce varias enterotoxinas que secreta al medio circundante o alimento, si se come este alimento que contiene la toxina, en el plazo de una a seis horas se observarán reacciones que incluyen náuseas, vómitos y diarreas. En especial se pueden encontrar en: productos cocidos al horno y rellenos de crema o de nata, las aves, la carne, las salsas, las ensaladas con huevo y carne, los flanes y los aliños con nata para ensalada. Puede evitarse el crecimiento microbiano manteniéndolos alimentos a 4ºC.
Otro tipo de asociación que utilizan las bacterias cocales es la formación de agregados compactos denominados zoogleas, en las cuales se encuentran los microorganismos incluídos dentro de una envoltura gelatinosa. La importancia de estas bacterias radica en su utilización en el tratamiento de aguas residuales donde son capaces de adherir protozoos y pequeños animales a la cubierta mucosa.

Bacilos: Son bacterias que tienen forma de bastoncillo, se pueden encontrar en grupos de dos denominados diplobacilos, o en cadenas similares a las que presentan los cocos por los que se les llama estreptobacilos.
El género más representativo de esta morfología lleva el nombre Bacillus, el cual se caracteriza por la formación de endosporas.
Son útiles en la producción de antibióticos tales como bacitracina, gramicidina y polimixina, entre otros. También se han utilizado como biocontroladores en la erradicación de ciertas plagas en cultivos de importancia económica, de las cuales son parásitos.

Espirilos: Son bacterias bacilares, helicoidales con movilidad flagelar, que se clasifican dentro de las Gram negativas. Para su clasificación taxonómica se utilizan criterios como la forma de la célula, el tamaño, la flagelación y las relaciones simbióticas entre otras.
Los espirilos con muchas vueltas a pesar de su semejanza morfológica con las espiroquetas, se diferencian de ellas porque poseen flagelos bacterianos típicos externos mientras las espiroquetas poseen flagelos periplásmicos o filamentos axiales internos.
Dentro de este grupo se pueden encontrar especies benéficas y patógenas. La especie Azospirillum lipoferum es un organismo fijador de nitrógeno, de importancia agronómica debido a que establece una relación simbiótica laxa con plantas herbáceas tropicales y con cereales cultivados.
Un ejemplo de espirilo patógeno es el género Helicobacter asociado con las úlceras pilóricas en los humanos.

Espiroquetas: Son bacterias filiformes, flexibles, muy largas, que presentan forma de espiral con diez o más vueltas. En algunas ocasiones con un flagelo en cada extremo (como por ejemplo el espirilo responsable de la sífilis: Treponema). Habitualmente se hallan en ambientes acuáticos o en el cuerpo de animales. El cilindro protoplásmico de estas células se encuentra rodeado por una membrana de tres capas conocida como cubierta celular externa, además poseen una estructura única que le permite la movilidad llamada filamento axial, compuesta de un flagelo que atraviesa el cuerpo celular y se sitúa entre la pared delgada flexible y la envoltura externa. Las espiroquetas pueden encontrarse como parásitos en humanos mientras otras viven libres en agua o madera.

Cianobacterias: Las cianobacterias poseen las mismas características enunciadas con anterioridad para las células procarióticas pero a diferencia de las bacterias verdaderas presentan membranas internas llamadas laminillas fotosintetizadoras (lo que las hace autótrofas) dispuestas en un complejo multilaminar homologable a los tilacoides de los cloroplastos y son las responsables de realizar el metabolismo fotosintético ya que poseen toda la maquinaria necesaria para hacerlo (clorofila, pigmentos fotosintéticos accesorios, factores ATP sintetasa y en general todo el complejo enzimático).

Las cianobacterias poseen sólo una forma de clorofila, la clorofila a (lo que se considera que gran importancia en la clasificación filogenética), y todas poseen pigmentos biliprotéicos como las ficobilinas entre las que se encuentra la ficocianina, que participan como pigmentos accesorios en la fotosíntesis y son responsables del color azuloso característico de las mayoría de cianobacterias.
Representan una de las líneas filogenéticas principales del dominio bacteria y al parecer tienen un parentezco lejano con las bacterias Gram positivas.

En cuanto a su pared celular no contiene celulosa pero es muy resistente debido a la presencia de polisacáridos unidos a polipéptidos. Además secretan una sustancia mucilaginosa que les confiere la defensa contra predadores ya que puede ser tóxica. Por otra parte une grupos de células formando filamentos (cianobacterias filamentosas).

Dentro de este grupo se pueden encontrar una gran diversidad de formas entre ellas: Unicelulares (como Gloeocapsa), filamentosas ramificadas (como Stigonema), no ramificadas (como Oscillatoria), con heterocistes (células vegetativas diferenciadas que se encuentran regularmente a lo largo de un filamento o en un extremo del mismo. Su función es realizar la fijación de nitrógeno a través de la enzima nitrogenasa. Por ejemplo: el genero Anabaena que posee heterocistes presenta una relación simbiótica importante con el helecho acuático Azolla, facilitándole a este último la captación de nitrógeno)..

En cuanto a su membrana plasmática es importante anotar la presencia de ácidos grasos con dos o más enlaces dobles en la cadena hidrocarbonada a diferencia de los demás procariotes que poseen ácidos grasos saturados.

A su vez las cianobacterias, en especial las especies planctónicas, se caracterizan por poseer vesículas de gas en su citoplasma que son las encargadas de mantener el organismo en flotación para ubicarse en la zona de máxima iluminación.

La importancia ecológica y evolutiva de estos organismos radica en la capacidad de generar oxígeno formado durante el proceso fotosintético, esto confirma que especies ancestrales similares a ellas fueron los primeros organismos fototróficos responsables de generar la atmósfera primitiva en el planeta. Además generan materia orgánica para otros organismos, son de utilidad económica en suelos donde se cultiva arroz, ya que al incorporar el nitrógeno atmosférico en compuestos utilizables por estas plantas, se evita la utilización de fertilizantes, se mejora la calidad del suelo y se incrementa el rendimiento agrícola.
Algunas cianobacterias establecen relaciones simbióticas con otros organismos tales como, protozoarios, hongos (líquenes) y algunas plantas. Cabe resaltar un dato interesante: en los líquenes las cianobacterias carecen de pared celular y funcionan como cloroplastos que producen alimentos para el socio simbiótico.

Los hábitats preferidos por las cianobacterias son los ambientes lénticos (lagos y lagunas), suelos húmedos, troncos muertos y cortezas de arboles. Algunas especies son halófilas y habitan en los océanos, mientras que otras, termófilas se encuentran en los géiseres.
La reproducción se da por fragmentación de los filamentos dando origen a hormogonios que se separan de los filamentos originales y se mueven deslizándose, además algunas especies forman células especiales con pared exterior engrosada (acinetos) que les permite permanecer latentes cuando las condiciones ambientales son desfavorables (sequía, oscuridad, congelación). Los acinetos se rompen durante la germinación para dar paso a la formación de nuevos filamentos vegetativos.