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I D E A S Microorganismos: concepto
C L A R A S y diversidad
Evolución histórica de la microbiología
En el siglo XVII, Leeuwenhoek fue el primero en observar los microorganismos, a los que denominó «animálculos».
Sin embargo, la microbiología no adquirió importancia hasta la segunda mitad del siglo XIX con el desarrollo
de las técnicas de microscopía y de los métodos de estudio y manipulación de los microorganismos.
Controversia
sobre la generación
espontánea
En los siglos XVIII y XIX hubo un gran debate acerca del origen de los microorganismos.
Diversos científicos se situaron a favor o en contra de la teoría de la generación espontánea.
En 1859, Pasteur demostró definitivamente lo equivocado de esta teoría.
Desarrollo
de la microbiología
A lo largo del siglo XIX se produjeron grandes avances en microbiología:
쐌 Schwann y Pasteur demostraron la intervención de los microorganismos
en las fermentaciones y su importancia en la fabricación industrial de diversos
productos.
쐌 Se descubrió la relación entre los microorganismos y las enfermedades (Bassi, Berkeley)
y Pasteur desarrolló las primeras vacunas.
쐌 Koch estableció las bases de la teoría microbiana de la enfermedad e introdujo
la metodología para el estudio de microorganismos y el concepto de cultivos puros.
Durante el siglo XX y hasta la actualidad se han producido importantes avances
en los métodos e instrumentos de estudio de los microorganismos, en quimioterapia,
así como en la utilización industrial, agroalimentaria o ambiental de las actividades
microbianas.
Diversidad microbiana
Los microorganismos son organismos microscópicos capaces de llevar a cabo todas las funciones vitales, con organización
unicelular y capacidad de formar agrupaciones simples de células.
Los microorganismos están distribuidos en tres Reinos, uno procariota: Monera (bacterias), y dos eucariotas: Protistas
y Hongos.
Los virus también se incluyen dentro del objeto de la microbiología.
Relación de los
microorganismos
con otros seres vivos
Según los datos moleculares obtenidos a partir de la comparación de secuencias
conservadas, como la del ARNr de 18 S, los microorganismos se encuentran en la base
evolutiva del resto de los seres vivos:
쐌 Los procariotas se originaron a partir de dos líneas evolutivas, la que dio lugar
al dominio Bacteria y una segunda línea de la que surgieron los componentes del
dominio Archaea.
쐌 Los eucariotas (dominio Eucarya) surgieron a partir de las bacterias (los datos
moleculares indican que podrían estar más cercanos a las arqueas).
Métodos de estudio
de los microorganismos
Los microorganismos deben estudiarse en cultivo puro (cultivos clonales de una cepa
microbiana, es decir, donde todas las células derivan de una sola bacteria por división
asexual y son genéticamente idénticas).
La manipulación de microorganismos debe realizarse en condiciones asépticas que eviten
la contaminación externa.
Para su crecimiento, los microorganismos requieren de un medio de cultivo adecuado.
Técnicas de esterilización. La esterilización consiste en la eliminación de todos
los microorganismos de materiales, medios de cultivo o utensilios de laboratorio.
El método de esterilización más común es el calor; la esterilización por calor húmedo
se realiza en el autoclave.
Aislamiento de microorganismos. Para obtener un cultivo puro es necesario desarrollar
técnicas que permitan el aislamiento de las células de una mezcla inicial, de forma
que la división asexual de cada célula individual genere una colonia observable
en medios sólidos.
Todas las técnicas de aislamiento se basan en la reducción progresiva del número
de microorganismos hasta conseguir células aisladas. Dos técnicas comunes
para el aislamiento en medio sólido son el agotamiento por estrías en superficie
y el agotamiento de asa en superficie.
El aislamiento por dilución y siembra en profundidad permite también efectuar
un recuento del número inicial de microorganismos en la muestra problema.
En este caso, se realizan diluciones decimales consecutivas de la muestra inicial
y se siembra una alícuota de cada dilución con medio de cultivo.
Crecimiento microbiano. Las células en cultivo crecen con una velocidad expresada
como el incremento del número de células por unidad de tiempo.
Ciclo de crecimiento. En un cultivo en el que no se produce adición de nutrientes
(cultivo cerrado) las poblaciones de microorganismos crecen en cuatro fases:
쐌 Fase de latencia: se produce la adaptación a las nuevas condiciones de cultivo.
쐌 Fase exponencial: la velocidad de crecimiento es máxima.
쐌 Fase estacionaria: la velocidad de crecimiento se iguala a la velocidad de muerte
celular.
쐌 Fase de muerte: el número de células que mueren es mayor que el de las que
se dividen.
El cultivo continuo es aquel en que la adición periódica de nutrientes y la eliminación
de medio agotado permiten el crecimiento de una población a una velocidad constante.
Puede ser de dos tipos:
쐌 El quimiostato, que se regula por la concentración de un nutriente esencial
para el crecimiento.
쐌 El turbidostato, que se regula por la turbidez (densidad celular) del cultivo.
Observación de microorganismos. La observación de microorganismos se realiza
siempre con la ayuda de microscopios, in vivo o empleando distintas técnicas de tinción.
Las más utilizadas son la tinción simple o tinciones diferenciales como la de Gram.
La tinción de Gram divide a las bacterias en dos grandes grupos: grampositivas
(retienen el colorante fundamental —cristal violeta— tras la decoloración con alcohol)
y las gramnegativas (se decoloran con alcohol y se tiñen con el colorante de contraste
—safranina—).
Bacterias
Las bacterias son microorganismos procariotas unicelulares o que forman agrupaciones o filamentos.
Presentan un metabolismo muy diverso: una misma especie puede incluso utilizar distintas fuentes
de energía o carbono. Se encuentran ampliamente distribuidas en todo tipo de ambientes.
Si bien no presentan reproducción sexual, entre las bacterias se pueden producir la transferencia
de fragmentos de ADN y la recombinación. Los fenómenos parasexuales son de tres tipos:
쐌 Transformación. Es la transferencia de un fragmento de ADN libre.
쐌 Transducción. Se trata de la transferencia de ADN bacteriano a través de virus.
쐌 Conjugación. Se produce la transferencia de plásmidos conjugativos.
Las bacterias gramnegativas son aquellas con pared celular de tipo gramnegativo, metabolismo muy
diverso y, en muchos casos, con procesos de diferenciación celular. Incluyen bacterias fotosintéticas
oxigénicas (cianobacterias) y anoxigénicas (bacterias rojas y verdes), bacterias quimiolitotrofas o grupos
que pueden utilizar una gran variedad de compuestos orgánicos como fuente de carbono (Pseudomonas).
Las enterobacterias del tracto intestinal y las especies patógenas para el ser humano se incluyen también
en este grupo.
Las bacterias grampositivas son aquellas con pared celular de tipo grampositivo y distintos tipos
de metabolismo quimiorganotrofo (respiratorio aerobio o anaerobio y fermentativo). En este grupo
se encuentran las bacterias lácticas, las bacterias productoras de endosporas y los actinomicetos
(formas a menudo ramificadas y especies productoras de antibióticos).
Los micoplasmas son bacterias pleomorfas desprovistas de pared celular. Son parásitas y causan diversas
enfermedades en animales y plantas.
Las arqueas son procariotas con paredes celulares carentes de peptidoglicano, con metabolismo diverso
y características de ambientes extremos: halófilas, termoacidófilas o metanógenas son los grupos más
representativos.
Protistas
Son microorganismos eucariotas sin diferenciación en tejidos. Se sitúan en la base evolutiva de los reinos
superiores (hongos, plantas y animales). Son los organismos pertenecientes a los siguientes grupos:
쐌 Protozoos. Son protistas móviles mediante flagelos, cilios, pseudópodos o movimientos de torsión o
deslizamiento. Incluyen organismos fotosintéticos y quimiorganoheterótrofos. Experimentan procesos
sexuales y, en condiciones favorables, se dividen asexualmente. Algunos forman quistes de resistencia
o esporas. Algunos son de vida libre y otros causan enfermedades en el ser humano y los animales.
Los grupos principales son: flagelados, sarcodinos, esporozoos y ciliados.
쐌 Algas microscópicas. Son protistas fotosintéticos con reproducción tanto asexual como sexual. Pueden
ser inmóviles o moverse mediante flagelos. Muchas presentan paredes celulares de celulosa o quitina
y polímeros carbonados de reserva muy variados. En este grupo se incluyen las algas verdes,
euglenoides, diatomeas y dinoflagelados, entre otros.
쐌 Hongos mucosos. Son protistas organoheterótrofos con ciclos de vida complejos, en los que aparecen
fases plasmodiales o pseudoplasmodiales y se forman cuerpos fructíferos con esporas.
Hongos
Son microorganismos eucariotas de organización unicelular (levaduras) o filamentosa, que presentan
nutrición absortiva. Presentan paredes celulares compuestas por celulosa y/o quitina.
Los hongos filamentosos están constituidos por una serie de hifas septadas o cenocíticas que forman
el micelio vegetativo. El micelio reproductor está formado por hifas diferenciadas que originan las esporas.
Los hongos se reproducen por esporas asexuales o sexuales. Las levaduras se reproducen asexualmente
por gemación y sexualmente por ascosporas.
Los grupos principales son: ascomicetos, basidiomicetos, zigomicetos, quitridiomicetos y deuteromicetos.