1. Concepto de microbiología

Etimológicamente, la palabra microbiología se descompone en:

–Mikos, en griego, pequeño.

–Bios, en griego, vida.

–Logos, en griego, estudio.

La definición más común de la microbiología fue enunciada por Émile Maximilien Paul Littré (1801-1881), un lexicógrafo y filósofo francés. Según ésta, la microbiología es la ciencia que se encarga del estudio de los microbios (término que surgió en el siglo XIX) o microorganismos (término surgido en el siglo XX y utilizado actualmente).

El término microorganismo engloba a todo ser vivo de organización unicelular o acelular con un tamaño menor o igual a 0,1 milímetros, que es el límite del poder de resolución del ojo humano. No obstante, en esta definición hay que tener en cuenta dos aspectos importantes:

• Existen microorganismos mayores o iguales a 0,1 mm, las denominadas bacterias gigantes, descubiertas en el siglo XX y XXI. Algunos ejemplos de estas bacterias gigantes son Epulopiscium fishelsoni, (con 0,6 mm de longitud, que se encontró aislada en el intestino de un pez del Mar Rojo) y Thiomargarita namibiensis (con 0,7 mm de longitud, encontrada por primera vez en los sedimentos de la plataforma continental en las costas de Namibia).

Imagen comparativa entre la bacteria gigante Epulopiscium, mil veces más grande que una bacteria de tamaño estándar (Escherichia coli) y tres veces el tamaño de un protozoo del género Paramecium.

Además existen otros microorganismos eucariotas que también exceden el tamaño de 0,1 mm y siguen siendo considerados como tal. Es el caso de los protozoos ciliados del género Spirostomum y Stentor, con 2-3 mm de longitud.

                                   Stentor sp.

                              Spirostomum sp.

Por lo tanto, una definición de microorganismo únicamente basada en el tamaño es una definición limitada e inexacta.

• Es necesario además discutir el carácter unicelular o acelular de los microorganismos, pues existen algunos (procariotas y eucariotas) que forman parte de otros organismos pluricelulares diferenciados, como es el caso de las mixobacterias.

Tampoco es correcto el concepto de acelular en la definición de un microorganismo, ya que este término está asociado al de virus y muchos autores no los consideran seres vivos, pues no están incluidos en ninguno de los reinos de la clasificación de los seres vivos, simplemente son considerados agrupaciones de macromoléculas con capacidad replicativa dependiente de la maquinaria celular.

Teniendo en cuenta lo anterior, una definición de microorganismo más completa sería: aquellos seres vivos, microscópicos unicelulares (que son difíciles o imposibles de ver a simple vista) y que pueden organizarse en comunidades pluricelulares diferenciadas. Además muchos autores incluyen como microorganismos a los virus (entidades macromoleculares microscópicas, infecciosas y parásitas de organismos celulares).

2. Límites de la microbiología

La microbiolgía estudia los siguientes tipos de microorganismos:

– Organización procariota (los estudia la bacteriología)

I. Dominio Archea (arqueobacterias)

II. Dominio Bacteria (bacterias/eubacterias)

– Organización Eucariota (dominio Eucariota)

I. Reino Protista: Protozoos (Protozoología) y algas unicelulares (Ficología).

II. Reino Fungi: Levaduras (hongos unicelulares), hongos mucosos y hongos filamentosos. Los estudia la Micología.

3. Importancia de la microbiología

Lo primero a tener en cuenta respecto a la importancia de la microbiología es que la mayor parte de los seres vivos de la biosfera son microorganismos. Como datos ilustrativos tenemos que en el medio marino, los microorganismos representan el 90% del peso celular de los organismos; que en un gramo de suelo hay 10⁹ bacterias o que un ml de agua puede contener hasta 10⁶ bacterias.

No obstante, solo conocemos el 1% de toda la flora microbiana.

Además hay que tener en cuenta la importante función que cumplen los microorganismos en la biosfera, pues éstos interaccionan con ella en alto grado, controlando por ejemplo ciclos biogeoquímicos como el del nitrógeno, azufre, hierro y manganeso. También intervienen en el ciclo del carbono, en la descomposición de nutrientes y material orgánico y formando parte de la microbiota normal del cuerpo humano.

A los primeros microorganismos que poblaron el planeta Tierra les debemos la composición de la atmósfera actual, ya que éstos fueron los responsables del paso de una atmósfera reductora anoxigénica a una oxigénica, que permitió el desarrollo y florecimiento de la vida.

Sin embargo no todos los microorganismos son beneficiosos para el ser humano y resto de seres vivos. Existen gran cantidad de microorganismos patógenos causantes de enfermedades, tanto a animales como a plantas, cuyos efectos adversos no se podrían combatir si previamente la microbiología no los hubiese estudiado.

4. Hitos importantes en el avance de la microbiología

– Louis Pasteur (1822-1895) es considerado el padre de la microbiología industrial. Sus experimentos, como los de la esterilización por calor sirvieron para desmontar la teoría de “la generación espontánea”. Además, en 1866 descubrió que todos los procedimientos fermentativos son resultado de la actividad microbiana e introdujo los conceptos de aerobiosis y anaerobiosis.

Entre 1881 y 1885 abordó la inmunización artificial por medio de vacunas y creó el Instituto Pasteur, donde se dedicó al estudio del origen de las enfermedades infecciosas y del ántrax y el cólera.

   Louis Pasteur en su laboratorio.

– Robert Koch (1843-1910). Considerado el padre de la bacteriología. En 1876 aisló bacterias de cultivos y definió las bacterias como agentes etiológicos de enfermedades. En 1890 se impusieron los postulados de Koch (basados en postulados simulares descritos 50 años antes por F.G.L Henle):

1. El microorganismo debe presentarse en todos los casos de la misma enfermedad.
2. El microorganismo debe de poderse aislar del hospedador enfermo y obtenerse un cultivo propio.
3. La enfermedad debe reproducirse cuando el cultivo puro del microorganismo se inocula en un hospedador sano.
4. El microorganismo debe ser recuperable a partir del hospedador inyectado experimentalemente.

Robert Koch descubrió en 1982 al que se llamó bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosis), causante de la tuberculosis, recibiendo por sus hallazgos el premio Nobel de Medicina en 1905. En 1983 también descubrió el bacilo causante del cólera (Vibrio cholerae).

– Entre 1886 y 1892 destacaron Adolf Meyer y Dimitri Ivanowsky, que descubrieron los virus, al estudiar el agente etiológico causante del Mosaico del tabaco. De esta forma nace la virología.

– Martinus Willen Beijernick (1851-1931) y Sergey Nikolaevich Winogradsky (1856-1953) se especializaron en fisiología microbiana, en simbiosis microbiana con plantas, en cultivos de enriquecimiento y en el papel de los microorganismos en la fijación de nitrógeno. Con ellos surge la fisiología y la ecología microbiana.

– Paul Ehrlich (1854-1915) fue el descubridor de determinadas sustancias activas ante microorganismos. Descubrió un compuesto para contrarrestar el efecto de la sífilis, causada por Treponema pallidum. También hizo importantes aportaciones en el campo de la quimioterapia. En 1908 compartió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina con el bacteriólogo ruso Ilya Mechnikov en reconocimiento al trabajo de ambos en el terreno de la química inmunológica.

– Frederick Twort descubrió en 1917 los virus que parasitan a las bacterias o bacteriófagos.

Virus bacteriófago infectando a una bacteria.

– Alexander Fleming, quien en 1924 elaboró el primer antibiótico de la historia, la penicilina (producida por el hongo filamentoso Penicillium notatum), inaugurando así la antibiosis.

– George Wells Beadle y Edward Lawrie Tatum obtuvieron en 1941 a través de la mutagénesis de rayos X los primeros mutantes auxótrofos de un hongo (Neurospora crassa). Los mutantes auxótrofos son aquellos que no son capaces de producir algún metabolito esencial para su desarrollo, es decir, son defectivos en alguna ruta metabólica sintética. En este mismo año se introduce el concepto “un gen, una enzima”, (si se bloquea un gen, se bloquea una enzima).

– En 1946, Joshua Lederberg y L. Tatum consiguieron realizar el primer intercambio de genes entre bacterias, es decir, descubrieron la conjugación entre las bacterias.

– Craig Venter y Hamilton Smith secuenciaron en 1995 el primer genoma de un organismo procariota (Haemophilus influenzae).

– Entre 2009-2010 Craig Venter y otros 24 autores más obtuvieron el primer genoma sintético in vitro. Se inició de esta forma la Biología sintética.