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Introducción Histórica a la Microbiología

Comprende los apartados de: Introducción histórica a la microbiología, ....

Introducción Histórica a la Microbiología

UNREAD_POSTpor Mario el Lun Abr 21, 2008 11:47 pm

Microbiología: Es la biología de los microorganismos. Ciencia que estudia los microorganismos.

Pero... Qué estudia la microbiología???. Pues estudia muchas cosas...

- Composición, estructura y función de microorganismos y sus componentes celulares: Morfología y Citología.
- Crecimiento, reproducción y actividades metabólicas: Fisiología y Bioquímica.
- Relaciones filogenéticas y taxonomía: Sistemática.
- Mecanismos genéticos: Genética.
- Distribución, cambios en el medio ambiente y relaciones con otros seres vivos: Ecología.
- También estudia...: Patogeneidad e Inmunología (Quimioterapia, antibioterapia, Microbiología industrial y biotecnología).

Microorganismos: Aquellos seres vivos que por ser de pequeño tamaño, no pueden ser visualizados por el ojo humano, necesitando para ello el MICROSCOPIO. Las características de estos microorganismos son las siguientes:

- Tamaño: su escaso tamaño ha hecho que se descubrimiento fuera tardío, aunque no su utilización. Se descubrieron con la aparición de los microscopios (juego de lentes), por lo tanto, apareció una relación entre microorganismo y microscopio, y tenemos que a mejor instrumento, mayor conocimiento lograremos de ese microorganismo.

- Para el estudio de este tipo de seres vivos se necesitan unas técnicas únicas, las denominadas técnicas microbiológicas. Dichas técnicas se necesitan para el estudio de cultivos puros, en los cuales separamos diferentes microorganismos. Para ello, utilizamos placas petri, en cuyo interior ponemos un medio de cultivo (sustancia que necesita el microorganismo para desarrollarse) y, por ejemplo, 1 gramo de tierra. Entonces, de ahí van a surgir numerosas colonias diferentes que provienen de una única célula, generadas por división binaria, y que ya podemos observar perfectamente. Esto es un cultivo puro, y ya podemos separarlo de los demás microorganismos.

- Pueden ser unicelulares o pluricelulares, pero en ninguno puede observarse la diferenciación de tejidos. En algunos hongos filamentosos podemos diferenciar las hifas, pero todas las células van a ser idénticas.

Así, podemos definir MICROORGANISMOS como: todos aquellos seres vivos unicelulares o pluricelulares, carentes de organización tisular, que por su pequeño tamaño escapan a la percepción del ojo humano y para cuyo estudio, se requiere la metodología del cultivo puro.

Dentro de estos microorganismos habrá unos determinados TAXONES muy diferentes: tales como virus, hongos, bacterias, metazoos, algas...

Incluimos en los microorganismos a:

1.- seres unicelulares procariotas, bacterias
2.- seres unicelulares eucariotas, algas, hongos y protozoos
3.- organizaciones pluricelulares eucariotas, algas y hongos
4.- acelulares, virus

PROCARIOTAS: carecen en su interior de membranas plasmáticas que diferencien el núcleo del resto del citoplasma.

EUCARIOTAS: con organización más compleja que los anteriores, con un mayor número de sistemas membranosos, y con un núcleo diferenciado por una membrana plasmática.

En un principio se pensaba que todos los microorganismos procariotas eran un grupo muy homogéneo, pero en los 80 se comienza un estudio (más exhaustivo) del ARN ribosómico de las bacterias, dando como consecuencia que no era tan homogéneo como se pensaba, sino que se podía llegar a diferenciar grupos tan inmensamente diferentes como procariotas y eucariotas.

Así se diferenciaron unas bacterias algo extrañas, que vivían en condiciones extremas (bacterias que podían reinar en la Tierra en su formación) y que generan metabolitos secundarios distintos, se llamaron ARQUEOBACTERIAS: algunas viven a altas [] de cloruro sódico y muy altas temperaturas (100ºC temperatura óptima).

Esto lleva a pensar que tanto procariotas, como arquebacterias o eucariotas provienen de un ancestro común, es decir, que no provienen unas de otras. Por tanto, se ha llegado a llamar a las bacterias normales=eubacterias, a las arqueobact.=archoea y a las eucariotas=eucaria.

1. Células procariotas: Las bacterias se dividen en eubacterias y arquebacterias.
(eubacterias=bacterias verdaderas, arquebacterias=antiguas, pero en verdad son diferentes).

Las bacterias fueron los 1ºs organismos en poblar la tierra, los 1ºs fósiles se remontan a 3.400 millones de años. Las cianobacterias fueron las causantes de uno de los cambios producidos en la tierra, aumentaron la [] de oxígeno en la atmósfera de 1% al 20%. Las bacterias son los seres vivos más resistentes, resisten altas y bajas temperaturas (polo al agua hirviendo), también soportan la sequedad total y aparecen siempre las 1ªs en los nuevos hábitats. (por ejemplo: las bacterias son las primeras que aparecen tras un incendio).

2. Célula eucariota: Algas, Protozoos y Hongos
Los Protozoos destacan por la abundancia de estructuras membranosas, aparecen mitocondrias, aparato de Golgi, retículo endoplasmático, el núcleo está aislado, etc...
Las Algas son organismos eucariotas autótrofos, presentan clorofila: por lo tanto realizan la fotosíntesis oxigénica. Son estudiadas por la BOTÁNICA.
Los Hongos, dos tipos:
- levaduras, org. unicelulares que se dividen por gemación y tienen forma redondeada. Estudiados por la MICROBIOLOGÍA.
- hongos filamentosos, org. pluricelulares: aparecen hifas (setas). Son estudiados por los micólogos, que son BOTÁNICOS.

3. Virus: seres acelulares, no considerados como seres vivos, ya que necesitan de una célula huésped (son parásitos obligados) para poder replicarse, usando los orgánulos y las rutas metabólicas. Los virus se transmiten mediante viriones de una célula a otra. Un virión es una parte del virus que sobrevive en un ambiente hostil.
Los virus son partículas infectivas formadas por:
- Cápsida: estructura externa de naturaleza proteica.
- Mat. genético: en el interior de la cápsida. Puede ser RNA o DNA, de cadena doble o cadena sencilla.
Cada tipo de virus se introduce en un tipo de célula determinada y la bloquea, se apropia de su metabolismo y usa los métodos de replicación de la misma. Para poder replicarse a sí mismo, la información genética de la célula le dice que forme proteínas de la cápsida y ADN vírico. Entonces, cuando se han formado muchos viriones, la célula sufre lisis/ruptura y los viriones salen al exterior.
Los virus se incluyen en los microorganismos, no porque sean organismos vivos, sino porque son mucho más pequeños, necesitan cultivos puros para estudiarse y no tienen organización celular. (ni siquiera tienen células).

4. Partículas subvíricas: Se ha descubierto que son causantes de nuevas enfermedades, hay dos tipos: virioides=pequeñas moléculas de RNA circular monocatenario, pero carentes de estructura proteica, el RNA tiene la información necesaria para sintetizar dos proteínas pequeñas que provocarán enfermedades sobre todo en plantas. Priones=agentes infecciosos formados por proteínas, causantes de la enfermedad de las vacas locas por ejemplo. La proteína activa un gen que está en la célula huésped (que estaba inactivo hasta ese momento) y que replica la proteína.
Imagen

Descubrimiento (en orden cronológico) del mundo de los MICROBIOS

La microbiología es una ciencia muy nueva, aunque los organismos que estudia hayan sido los primeros en poblar la tierra. Hasta el siglo XVII no se empezó a suponer la existencia de microorganismos.

1676 Leeuwanhoeck. Comerciante holandés que se dedicó a pulir lentes y a observar todos los tejidos que iba construyendo. Estudió granos de polen, fluidos corporales, sarro de los dientes, y vio unas pequeñas estructuras que podían moverse y las llamó animáculos. La Royal Society entró en el asunto. Entonces surgió la pregunta siguiente, de donde provienen estos animáculos???

Por un lado están los partidarios de la generación espontánea.

Por otro lado están los partidarios de que parten de otros animáculos o de otro organismo diferente.


1688 Francisco Redi. Acaba con la idea de la generación espontánea (Experimento de Redi). Utiliza unos botes de cristal con trozos de carne, dichos botes los tapa con unas gasas que permiten el paso del aire pero de nada más, entonces no se generan "animáculos" en estos trozos de carne. La solución está en las larvas que son depositadas por moscas que se posaban en la carne, en los botes sin tapar, y hacían posible la aparición de esos "animáculos".

1765-1775 Spallauzani. El calentamiento puede evitar la aparición de los animáculos, pero cuando aparecían era por el aire que entraba, por lo que se dedujo que estaban en el aire.

Ppos. siglo XIX Appert. Inventor de la industria conservera (Método de la apertización), que consiste en el sistema que tienen las latas de conservas que actualmente consumimos.
Al mismo tiempo Lavoisier estudia la química de los gases y hace un estudio en profundidad del oxígeno (vital para todo), trata de echar por tierra la teoría de Spallauzani, tanto Appert como Spallauzani dicen que el problema es que no hay oxígeno y por eso no se desarrollan los animáculos.

1861 Luis Pasteur. Demuestra que hay animáculos en el aire, pasando un tubo con aire y un algodón en el medio impregnado de eter. Lo miraba al microscopio y veía organismos, pero en cambio cuando lo hacía con aire caliente no veía absolutamente nada. Pasteur además desarrolló unos matraces con el cuello muy largo, para que pudiera entrar el oxígeno, pero por la sinuosidad del cuello los microorganismos no podían entrar.

Tindal. Trabaja con una serie de infusiones de caldo caliente y veía que no se desarrollaban microorganismos. Con 5 o 10 minutos en las de carne tampoco se desarrollaban organismos. Luego probó con heno y si que aparecían microorganismos. Tindal pensó que debía haber microorganismos que formaran estructuras de resistencia. Tindalización: Método por el cual se realizan calentamientos cortos pero dejando un espacio largo de tiempo entre medias.

calentar 10 m -----espacio largo de tiempo-----> calentar 10 m

Cohen. Generación de estructuras de resistencia llamadas esporas (aguantaban los 100º de Tindal).

El calor mata los microorganismos pero las esporas resisten.

Si alternamos los tiempos de calentamiento con largos espacios sin calentar se desarrollan todos los microorganismos y una vez desarrollados mueren al ser calentados.

Tindal y Cohen descubren las esporas.

TINDALIZACIÓN: 30 m en 3 días, con 24 horas de separación. Se calienta 30 minutos cada uno. A partir de todos estos trabajos, comenzó el desarrollo de la microbiología, que se encaminó a demostrar que muchos de los fenómenos que no se sabía por que ocurrían, podían ser debidos a la presencia de microorganismos (procesos tales como: enfermedades, fermentación...)

Lille. Utiliza los métodos de Pasteur para su fabricación de alcohol partiendo de remolacha.

Pasteur descubrió que había diferentes microorganismos cuando el proceso de la fab. del alcohol salía bien y otros cuando salía mal. Pasteur se pasó mucho tiempo estudiando el fenómeno de las fermentaciones. Estudió la fermentación butírica, y se dio cuenta que en ausencia de oxígeno también podían aparecer microorganismos. Pasteur es el primero que introduce los términos de aerobio y anaerobio. (aerobio=los microorg. aparecen con oxígeno, anaerobio=org. que pueden aparecer sin oxígeno).Pasteur llegó a la conclusión que estos microorganismos que veía y estudiaba, podían estar implicados en las "enfermedades" de las fermentaciones.

1850 Rayer. Observó que en la sangre de animales enfermos, había organismos que podían ser causantes de la enfermedad. Carbunco y Antrax son enfermedades con las que estudió Rayer. Los organismos afectados tenían un determinado microorganismos en la sangre.

1876 Koch. Médico rural alemán que observó la presencia de microorganismos en la sangre de animales. Fue el primero que desarrolló o que aisló un microorganismo en cultivo puro. Postulados de Koch: Un microorganismo es el responsable de una enfermedad o de otro proceso cualquiera.

Postulado 1: El microorganismo debe estar presente en animales afectados y ausente en los sanos.
Postulado 2: El microorganismo debe ser aislado en un medio de cultivo puro.
Postulados 3 y 4: Este microorganismo que hemos obtenido, inoculado en un animal sano, nos proporciona otros microorg. parecidos a los 1ºs obtenidos y el animal debe enfermar también. Koch realizó cultivos con patatas!!!. forman colonias y son cultivos puros de microorganismos.


Koch pensó que el cultivo se podía hacer en un medio líquido y transparente que tuviera la posibilidad de solidificar, utilizó entonces gelatina (pero no era buena porque se licua por encima de los 28ºC y se la comen los microorganismos, al igual que la patata).

1883 Hesse. Utilizó agar-agar que es lo que se utiliza en la actualidad. Presenta dos ventajas muy importantes:

100ºC ----- 45ºC (con temperaturas inferiores a 45ºC está sólido)

1. no es utilizado por ningún microorganismo
2. bastante resistente a la licuefacción

Petri. Inventor de la famosa placa Petri. Estos dos descubrimientos, el de Hesse y el de Petri, potenciaron la microbiología de una forma extraordinaria. Por esta época se aíslan la mayoría de los responsables de las enfermedades contagiosas que estaban causando estragos en esos años, tales como la difteria, paludismo, cólera...

A finales del siglo XIX se conocían los causantes de la mayoría de las enfermedades infecciosas. Como ya se conocían, los estudios se centraron en el control de éstas y se empieza a hablar de asepsia, quimioterapia y antibioterapia.

Hacia el 1840 se comienza a usar la anestesia en intervenciones quirúrgicas, y con la introducción de estas se mejoran las técnicas quirúrgicas, pero aumentan las enfermedades y las muertes post-operatorias.


1847 Sommerfield. Médico austríaco que recomienda la limpieza de las manos con agua de cal, pero no tiene nada de éxito. (asepsia)

Lister 20 años después, en 1867
se recomienda la esterilización de materiales y la utilización de desinfectantes post-operatorios.

También se comienzan a buscar sustancias letales para los microorganismos pero que no lo sean para el hombre. (quimioterapia)

Erlhichs. Utiliza un compuesto llamado Salvarsan (compuesto a base de sales arsenicales) para el tratamiento de la sífilis. Al mismo tiempo, Tindal y Pasteur llegan a una conclusión muy importante, piensan que el tratamiento de enfermedades se podía solucionar con bacterias.

FLEMING. Estaba aislando estafilococos, y se le contaminaron con un hongo, pero se dio cuenta que donde estaba ese hongo se inhibía el crecimiento de la bacteria, por lo tanto siguió estudiando este fenómeno.

Florey y Chang. Aíslan la penicilina (Penicillium notatum). Fue el primer antibiótico que se desarrolló. La terramicina (1950) y la estreptomicina siguieron a la penicilina.

A partir de estos momentos nacen conceptos tales como:

ANTIBIÓTICO:
Sustancias producidas por microorganismos, que inhiben el crecimiento de otros microorganismos. Géneros como Aspergillus (hongos filamentosos, Penicillium) y Streptomyces (la mayoría, casi el 90%).

** Es muy importante hacer la siguiente apreciación: HAY MICROORGANISMOS RESISTENTES A CADA ANTIBIÓTICO!!!

INMUNOLOGÍA: Personas que habían padecido enfermedades infecciosas presentaban una resistencia a volver a contraer dicha enfermedad. Ya en la Edad Media, se inmunizaba contra la viruela a individuos sanos con pústulas de viruela.

Jenner. Comienza a vacunar contra la viruela con pústulas de vaca.

Pasteur. Estudiaba la cólera aviar con gallinas. Pasteur utilizó un cultivo puro que había tenido un tiempo en el laboratorio. Entonces, las gallinas no morían y tampoco con microorganismos nuevos, por lo tanto pensó que se habían atenuado los microorganismos y que las gallinas habían desarrollado una especie de resistencia. Desde este momento, se conoce que la inoculación con microorganismos debilitados da lugar a un alto grado de resistencia "específica o inmunidad". Ppo básico de inmunidad

1884 Pasteur. Inventa la vacuna contra la rabia.

Jaime Ferranz (Español, valenciano) inventa la vacuna contra la cólera.

A partir de este momento pasamos a un estudio fisiológico en los ambientes naturales de los microorganismos.

En 1882 Winogradski descubre la enfermedad del mosaico de la hoja de tabaco. Tanto Winogradski como Beijeriuk estudian los microorganismos en su hábitat natural, es decir, sin aislarlos y descubren que dichos microorganismos tienen una gran diversidad metabólica, pudieron observar que había bacterias quimioautótrofas que aparecían en medios totalmente inorgánicos. También vieron que hay microorganismos fijadores de nitrógeno, que hacen posible que se cierre el ciclo de éste y nuestra posterior respiración. Vieron que había microorganismos en raíces de plantas leguminosas, en estas raíces se forman unos nódulos donde hay bacterias que fijan el nitrógeno y hacen que aumenten y mejoren las cosechas.

El descubrimiento de los últimos microorganismos estaba muy relacionado con las enfermedades, ya que, en muchas de ellas no se había podido aislar el microorganismo causante de la misma (gripe...).

Tvanosky, estudiaba la enfermedad del mosaico del tabaco, y vio que aún usando filtros para retener bacterias, seguían contaminando las plantas: lo llamó virus filtrable. Fue Beijeriuck quien demostró en 1829 que esta enfermedad estaba causada por un virus, que necesitaba otras células para poder multiplicarse.

En 1935, Stanley aísla el primero de estos virus y comprueba que no es una célula, que sólo se compone de proteínas y de ARN. Emplea para su cultivo células de embriones de pollo.

Con esto llegamos a la actualidad, pasando por los hechos más relevantes de la historia de la microbiología. A partir de la microbiología se ha contribuido al desarrollo de otras ciencias, tales como la genética, por ejemplo: escherichia coli; bioquímica, biología celular, ecología microbiana; cada día se descubre que los microorganismos están presentes en más procesos.
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