tema 1_introduccion a la microbiología

7/24/2019 Tema 1_introduccion a La Microbiologa

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UNIDAD

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1.INTRODUCCIN AL CONCEPTO YCONTENIDO DE LA

MICROBIOLOGALa Microbiologa se puede definir, sobre la base de su etimologa, como la ciencia

que trata de los seres vivos muy pequeos, concretamente de aquellos cuyo tamao seencuentra por debajo del poder resolutivo del ojo humano. Esto hace que el objeto de estadisciplina venga determinado por la metodologa apropiada para poner en evidencia, ypoder estudiar, a los microorganismos. Precisamente, el origen tardo de la Microbiologacon relacin a otras ciencias biolgicas, y el reconocimiento de las mltiples actividadesdesplegadas por los microorganismos, hay que atribuirlos a la carencia, durante muchotiempo, de los instrumentos y tcnicas pertinentes. Con la invencin del microscopio en elsiglo XVII comienza el lento despegue de una nueva rama del conocimiento, inexistentehasta entonces. Durante los siguientes 150 aos su progreso se limit casi a una meradescripcin de tipos morfolgicos microbianos, y a los primeros intentos taxonmicos, quebuscaron su encuadramiento en el marco de los sistemas naturales de los Reinos Animaly Vegetal.

El asentamiento de la Microbiologa como ciencia est estrechamente ligado a unaserie de controversias seculares (con sus numerosas filtraciones de la filosofa e incluso dela religin de la poca), que se prolongaron hasta finales del siglo XIX. La resolucin deestas polmicas dependi del desarrollo de una serie de estrategias experimentales fiables(esterilizacin, cultivos puros, perfeccionamiento de las tcnicas microscpicas, etc.), que asu vez dieron nacimiento a un cuerpo coherente de conocimientos que constitituy elncleo aglutinador de la ciencia microbiolgica. El reconocimiento del origen microbianode las fermentaciones, el definitivo abandono de la idea de la generacin espontnea, y eltriunfo de la teora germinal de la enfermedad, representan las conquistas definitivas quedan carta de naturaleza a la joven Microbiologa en el cambio de siglo.

Tras la Edad de Oro de la Bacteriologa, inaugurada por las grandes figuras dePasteur y Koch, la Microbiologa qued durante cierto tiempo como una disciplinadescriptiva y aplicada, estrechamente imbricada con la Medicina, y con un desarrolloparalelo al de la Qumica, que le aportara varios avances metodolgicos fundamentales.Sin embargo, una corriente, en principio minoritaria, dedicada a los estudios bsicoscentrados con ciertas bacterias del suelo poseedoras de capacidades metablicas especiales,incluyendo el descubrimiento de las que afectan a la nutricin de las plantas, logr hacerver la ubicuidad ecolgica y la extrema diversidad fisiolgica de los microorganismos. De


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esta forma, se estableca una cabeza de puente entre la Microbiologa y otras cienciasbiolgicas, que lleg a su momento decisivo cuando se comprob la unidad qumica detodo el mundo vivo, y se demostr, con material y tcnicas microbiolgicas que la molculade la herencia era el ADN. Con ello se asiste a un ntimo y frtil intercambio entre laMicrobiologa, la Gentica y la Bioqumica, que se plasma en el nacimiento de la Biologa

Molecular, base del espectacular auge de la Biologa desde mediados del siglo XX.Por otro lado, el programa inicial de la Microbiologa (bsqueda de agentes

infectivos, desentraamiento y aprovechamiento de los mecanismos de defensa delhospedador) condujeron a la creacin de ciencias subsidiarias (Virologa, Inmunologa) quefinalmente adquirieron su mayora de edad y una acentuada autonoma.

Por ltimo, la vertiente aplicada que estuvo en la base de la creacin de laMicrobiologa, mantuvo su vigencia, enriquecida por continuos aportes de la investigacinbsica, y hoy muestra una impresionante hoja de servicios y una no menos prometedoraperspectiva de expansin a mltiples campos de la actividad humana, desde el control deenfermedades infecciosas (higiene, vacunacin, quimioterapia, antibioterapia) hasta elaprovechamiento econmico racional de los mltiples procesos en los que se hallanimplicados los microorganismos (biotecnologas).

As pues, la sencilla definicin con la que se abri este apartado, esconda todo uncmulo de contenidos y objetos de indagacin, todos emanados de una peculiar manera deaproximarse a la porcin de realidad que la Microbiologa tiene encomendada. En lasprximas pginas ampliaremos y concretaremos el concepto al que hemos hecho rpidareferencia. Realizaremos un recorrido por el desarrollo de la Microbiologa a lo largo de suhistoria, que nos permitir una visin concreta de algunos de sus caractersticos modos deabordar su objeto de estudio; finalmente, estaremos en disposicin de definir este ltimo,desglosado como objeto material y formal.

2.DESARROLLO HISTRICO DE LAMICROBIOLOGA.La Microbiologa, considerada como una ciencia especializada, no aparece hasta

finales del siglo XIX, como consecuencia de la confluencia de una serie de progresosmetodolgicos que se haban empezado a incubar lentamente en los siglos anteriores, y queobligaron a una revisin de ideas y prejuicios seculares sobre la dinmica del mundo vivo.

Siguiendo el ya clsico esquema de Collard (l976), podemos distinguir cuatro etapaso periodos en el desarrollo de la Microbiologa:

Primer periodo, eminentemente especulativo, que se extiende desde la antigedadhasta llegar a los primeros microscopistas.


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Segundo periodo, de lenta acumulacin de observaciones (desde l675aproximadamente hasta la mitad del siglo XIX), que arranca con el descubrimiento de losmicroorganismos por Leeuwenhoek (l675).

Tercer periodo, de cultivo de microorganismos, que llega hasta finales del siglo

XIX, donde las figuras de Pasteur y Koch encabezan el logro de cristalizar a laMicrobiologa como ciencia experimental bien asentada.

Cuarto periodo (desde principios del siglo XX hasta nuestros das), en el que losmicroorganismos se estudian en toda su complejidad fisiolgica, bioqumica, gentica,ecolgica, etc., y que supone un extraordinario crecimiento de la Microbiologa, elsurgimiento de disciplinas microbiolgicas especializadas (Virologa, Inmunologa, etc), yla estrecha imbricacin de las ciencias microbiolgicas en el marco general de las CienciasBiolgicas. A continuacin se realiza un breve recorrido histrico de la disciplinamicrobiolgica, desglosando los perodos 3 y 4 en varios apartados temticos.

2.1. PERIODO PREVIO AL DESCUBRIMIENTODEL MICROSCOPIO

Si bien el descubrimiento efectivo de seres vivos no visibles a simple vista debiaguardar hasta el ltimo tercio del siglo XVII, sus actividades son conocidas por lahumanidad desde muy antiguo, tanto las beneficiosas, representadas por las fermentacionesimplicadas en la produccin de bebidas alcohlicas, pan y derivados lcteos, como lasperjudiciales, en forma de enfermedades infecciosas.

Diversas fuentes escritas de la antigedad griega y romana hablan de grmenesinvisibles que transmiten enfermedades contagiosas. Lucrecio (96-55 a.C.), en su Dererum natura hace varias alusiones a semillas de enfermedad. En el Renacimientoeuropeo, Girolamo Frascatorius, en su libro De contagione et contagionis (1546) diceque las enfermedades contagiosas se deben a grmenes vivos que pasan de diversasmaneras de un individuo a otro. Estos inicios de explicacin que renunciaban a invocarcausas sobrenaturales fueron probablemente catalizados por la introduccin en Europa de lasfilis, una enfermedad en la que estaba clara la necesidad de contacto para su contagio.Pero la cosa que se transmite en la enfermedad sigui siendo objeto de conjeturas durantemucho tiempo.

2.2. EL PERIODO DE LOS PRIMEROS

MICROSCOPISTAS.Ya en el siglo XIV, con la invencin de las primeras lentes para corregir la visin,

surgi una cierta curiosidad sobre su capacidad de aumentar el tamao aparente de losobjetos. En el siglo XVI surgieron algunas ideas sobre aspectos de la fsica ptica de laslentes de aumento, pero no encontraron una aplicacin inmediata. Se dice que Galileo hizoalgunas observaciones microscpicas invirtiendo su telescopio a partir de lentes


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montadas en un tubo, pero en cualquier caso est claro que no tuvieron ningunarepercusin.

La primera referencia segura sobre el microscopio (1621) se debe a ConstantijnHuygens, quien relata que el ingls Cornelis Drebbel tena en su taller un instrumento

magnificador, que recibi el nombre de microscopiumen l625, en la Accademia dei Lincei,de Roma.

El descubrimiento de los microorganismos fue obra de un comerciante holands detejidos, Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), quien en su pasin por pulir y montarlentes casi esfricas sobre placas de oro, plata o cobre, casi lleg a descuidar sus negocios.Fabric unos cuatrocientos microscopios simples, con los que lleg a obtener aumentos decasi 300 dimetros. En 1675 descubri que en una gota de agua de estanque pululaba unaasombrosa variedad de pequeas criaturas a las que denomin animlculos. En 1683descubre las bacterias, por lo que se considera el padre de la Microbiologa. Durantevarias dcadas Leeuwenhoek fue comunicando sus descubrimientos a la Royal Society deLondres a travs de una serie de cartas que se difundieron, en traduccin inglesa, en lasPhilosophical Transactions. Sus magnficas dotes de observador le llevaron asimismo adescribir protozoos (como Giardia, que encontr en sus propias heces), la estructuraestriada del msculo, la circulacin capilar, a descubrir los espermatozoides y los glbulos

rojos (por lo que tambin se le considera el fundador de la Histologaanimal), as como a detallar diversos aspectos estructurales de las semillasy embriones de plantas. Leeuwenhoek se percat de la abundancia yubicuidad de sus animlculos, observndolos en vinagre, placa dental, etc.

Antonie van Leeuwenhoek

Microscopio simple de Leeuwenhoek

Microscopio compuesto de Hooke


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Aunque los descubrimientos de Leeuwenhoek despertaron inters al sercomunicados, pocos intentaron o pudieron reproducirlos seriamente. Adems, lafabricacin de lentes sencillas de gran aumento era difcil y el manejo de los microscopiossimples, bastante engorroso.

Simultneamente el ingls Robert Hooke (1635-1703) usando microscopioscompuestos, describi los hongos filamentosos (1667), y descubri la estructura celular delas plantas (Micrographia, 1665), acuando el trmino clula. Pero el trabajo conmicroscopios compuestos aplicados al estudio de los animlculos" languideci du rantecasi 200 aos, debido a sus imperfecciones pticas, hasta que hacia 1830 se desarrollaronlas lentes acromticas.

2.3. EL DEBATE SOBRE LA GENERACINESPONTNEA.

La autoridad intelectual de Aristteles por un lado, y la autoridad moralrepresentada por la Biblia, por otro, junto con las opiniones de escritores clsicos comoGaleno, Plinio y Lucrecio, a los que se citaba como referencias incontrovertibles en laliteratura mdica en la Edad Media y Renacimiento, dieron carta de naturaleza a la idea deque algunos seres vivos podan originarse a partir de materia inanimada, o bien a partir delaire o de materiales en putrefaccin. Esta doctrina de la generatio spontanea oabiognesis, fue puesta en entredicho por los experimentos de Francesco Redi (1621-1697),quien haba acuado la expresin Omne vivum ex ovo (1668), tras comprobar que losinsectos y nematodos procedan de huevos puestos por animales adultos de su mismaespecie. Demostr que si un trozo de carne era cubierto con gasa de forma que las moscasno podan depositar all sus huevos, no aparecan gusanos, que l correctamenteidentific como fases larvarias del insecto. Los descubrimientos de Redi tuvieron el efectode desacreditar la teora de la generacin espontnea para los animales y plantas, pero lareavivaron respecto de los recin descubiertos animlculos, de modo que aunque seacept la continuidad de la vida en cuanto a sus formas superiores, no todos estabandispuestos a admitir el ms amplio Omne vivum ex vivoaplicado a los microorganismos.

Hubo que esperar un siglo ms hasta que una serie de naturalistas recomenzaran elataque a la teora preformacionista. Lazzaro Spallanzani (1729-1799) sostuvo una disputacon J.T. Needham (1713-1781) en la que el primero demostr que los infusorios noaparecan en muestras de maceraciones animales o vegetales sometidas durante tiemposuficiente a ebullicin en frascos hermticamente cerrados, pero volvan a aparecer si sepracticaban agujeros en el recipiente. Sin embargo los preformacionistas no se daban porvencidos; el mismo Needham, recogiendo una idea ya expresada por Huygens, amigo deLeeuwenhoek, replic -con argumentos vitalistas muy propios de la poca- que el calorhaba destruido la fuerza vegetativa de las infusiones y haba cambiado la cualidad delaire dentro de los frascos.

Durante el primer tercio del siglo XIX la doctrina de la arquegnesis o generacinespontnea recibi un ltimo refuerzo antes de morir, debido por un lado a razonesextracientficas (el auge del concepto de transmutacin producido por la escuela de la


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filosofa de la naturaleza), y por otro al descubrimiento del oxgeno y de su importanciapara la vida, de modo que los experimentos de Spallanzani se interpretaron como que alcalentarse las infusiones, el oxgeno del aire se destrua, y por lo tanto desapareca lafuerza vegetativa que originaba la aparicin de microorganismos. Theodor Schwann(1810-1882) present en 1836 un mtodo seguro para refutar la teora abiognica: calent

maceraciones en frascos a los que se haba eliminado previamente el aire, pero no continutrabajando en esta lnea.

Para complicar ms las cosas, la publicacin de Sobre el origen de las especiespor Darwin en 1859, fue utilizada por algunos preformacionistas para apoyar susargumentos. El mismo Haeckel, en una fecha tan tarda como 1866, se mostraba escptico

ante las pruebas aportadas por Pasteur.

Louis Pasteur: Fue, efectivamente Louis Pasteur (1822-1895) el queasest el golpe definitivo y zanj la cuestin a favor de la teora biognica. En uninforme a la Acadmie des Sciences de Pars, en 1860 (Expriences rlativesaux gnrations dites spontanes) y en escritos posteriores comunica sussencillos y elegantes experimentos: calent infusiones en matraces de vidrio a los

que estiraba lateralmente el cuello, hacindolo largo, estrecho y sinuoso, y dejndolo sincerrar, de modo que el contenido estuviera en contacto con el aire; tras esta operacindemostr que el lquido no desarrollaba microorganismos, con lo que elimin la posibilidadde que un aire alterado fuera la causa de la no aparicin de grmenes. Antes bien,comprob que los grmenes del aire quedaban retenidos a su paso por el largo cuellosinuoso, en las paredes del tubo, y no alcanzaban el interior del recipiente donde seencontraba la infusin, quedando sta estril indefinidamente. Slo si se rompa el cuellolateral o si se inclinaba el frasco de modo que pasara parte de lquido a la porcin de cuello,los grmenes podan contaminar la infusin y originar un rpido crecimiento.

Frasco con "cuello de cisne" de Pasteur, con elque refut las ideas sobre la generacinespontnea

En 1861 Pasteur publica otro informe en el que explica cmo se pueden capturar loscuerpos organizados del aire con ayuda de un tubo provisto de un tapn de algodn como

filtro, y la manera de recuperarlos para su observacin microscpica. De esta formaquedaba definitivamente aclarado el origen de los microorganismos, y se abra la Edad deOro del estudio cientfico de las formas de vida no observables a simple vista.

Los ltimos escpticos quedaron silenciados cuando en 1877 John Tyndall (1820-1893) aplic su sistema de esterilizacin por calentamiento discontinuo (hoy conocidaprecisamente como tindalizacin), que evidenci la existencia de formas microbianas de


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reposo muy resistentes al calor, lo cual fue confirmado poco ms tarde por Ferdinand Cohnal descubrir las esporas bacterianas.

2.4. EL DEBATE SOBRE LOS FERMENTOS

Un segundo factor contribuyente al nacimiento de la ciencia microbiolgica fue elestablecimiento de la relacin que une ciertas transformaciones qumicas que se dan en lasinfusiones con el crecimiento de los grmenes en ellas existentes. Cagniard-Latour en 1836,y Schwann y Ktzing en 1837 haban sugerido que las levaduras eran las causantes de lafermentacin alcohlica por la que el azcar pasa a alcohol etlico y dixido de carbono,pero se encontraron con la crtica adversa de los grandes qumicos de la poca (Berzelius,Wohler y Liebig). Liebig, hacia 1840, haba realizado importantes confirmaciones a lateora mineral sobre la nutricin de las plantas, enfrentndose a la teora del humussostenida por Thaer, asestando un golpe a las ideas vitalistas heredadas de Leibniz. Puestoque se consideraba a las levaduras como plantas microscpicas, se supona que los procesosde fermentacin y putrefaccin se deban a fenmenos qumicos de descomposicin y

muerte encuadrables en el marco de la teora mineral de la fisiologa vegetal. Suconvencimiento de que toda actividad vital se poda explicar en trminos de qumica yfsica retras por algn tiempo la adscripcin de estos fenmenos a clulas vivas.

Fue Pasteur (que, desde sus primeros estudios sobre las propiedades pticas de loscristales de tartrato, vena suponiendo que estos compuestos tenan un orgen orgnico)quien de nuevo intervino en el debate de forma decisiva. En 1857 demostr que los agentesde la fermentacin lctica eran microorganismos, trabajando sobre un problema que habasurgido entre los destiladores de Lille cuando en sus cubas la fermentacin alcohlica sevio sustituida por una indeseable fermentacin lctica. Este fue el inicio de una larga seriede estudios que habra de durar hasta 1876, en los que Pasteur identific distintos

microorganismos responsables de diferentes clases de procesos fermentativos. As, en 1860adscribe inequvocamente la fermentacin alcohlica a ciertos tipos de levaduras, y en1866, en sus tudes sur le vin resume sus hallazgos al respecto, inaugurando laMicrobiologa Aplicada, una de las primeras derivaciones prcticas no empricas emanadasde la Biologa. A finales del siglo XIX eminentes bilogos como Hansen, en Copenhague,y Beijerink, en Delft, desarrollaban su actividad en industrias y destileras.

Trabajando sobre los agentes de la fermentacin butrica, Pasteur descubri lapresencia de microorganismos que se desarrollaban en ausencia de oxgeno, lo cualdesmenta la creencia de que todas las formas de vida necesitan aire para crecer. Acu lostrminos aerobiosis y anaerobiosis para denominar, respectivamente, a la vida en presencia

y en ausencia de oxgeno.

Tras el descubrimiento de la anaerobiosis, el mismo Pasteur comprendi lasdistintas implicaciones energticas subyacentes a la utilizacin de sustratos orgnicos enpresencia y en ausencia de oxgeno, demostrando que, en el segundo caso el rendimiento(medido como crecimiento microbiano) era siempre menor, al no poder realizarse ladegradacin total de las correspondientes sustancias.


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Una profundizacin en los fenmenos de fermentacin lleg cuando en 1897Buchner obtuvo, a partir de levaduras, una preparacin enzimtica (zimasa) que era capazde realizar la misma transformacin de fermentacin que las clulas vivas. Estedescubrimiento, que evocaba las propuestas de Berzelius y Liebig, supuso en realidad laconfluencia de los enfoques qumico y biolgico: las fermentaciones eran procesos

qumicos catalizados por enzimas presentes dentro de clulas vivas, que podan serestudiados extracelularmente. De esta forma, la Bioqumica, nacida como una rama de laqumica fisiolgica, que se vena especializando en la enzimologa, encontr una alianzafructfera y duradera con la joven Microbiologa.

2.5. LOS AVANCES TCNICOS

La doctrina del pleomorfismo, vigente durante buena parte del siglo XIX, mantenaque los microorganismos adoptaban formas y funciones cambiantes dependiendo de lascondiciones ambientales. A estas ideas se oponan frontalmente investigadores como Koch,Pasteur y Cohn, que estaban convencidos de la especificidad y constancia morfolgica y

fisiolgica de cada tipo de microorganismo (monomorfismo). El pleomorfismo habasurgido como una explicacin a la gran variedad de formas y actividades que aparecan enun simple frasco de infusin, pero ya Pasteur, en sus estudios sobre la fermentacin, sehaba percatado de que los cultivos que aparecan podan considerarse como una sucesinde distintas poblaciones de microorganismos predominantes, que, a resultas de susactividades, condicionaban la ulterior composicin de la comunidad microbiana. Lasolucin definitiva a esta cuestin dependa, de nuevo, de un desarrollo tcnico, que a suvez iba a suministrar una de las herramientas caractersticas de la nueva ciencia: losmtodos de cultivo puro.

Los primeros cultivos puros fueron obtenidos por el miclogo Brefeld, quien logr

aislar esporas de hongos y cultivarlas sobre medios slidos a base de gelatina. Por su menortamao, este mtodo se haca inviable para las bacterias, por lo que se recurri a un mtodobasado en diluciones: Lister, en 1878 realiz diluciones secuenciales de cultivos mixtos,hasta lograr muestras en las que exista una sola clula. Pero la tcnica era larga y tediosa y,adems, normalmente slo se lograban aislar clulas del tipo bacteriano ms abundante enel cultivo original; sin embargo, el experimento sirvi para confirmar la naturalezaparticulada de los agentes de las fermentaciones.

Robert Koch: Por aquella poca Koch buscaba con ahnco mtodosms sencillos de cultivo puro, indispensables para proseguir susinvestigaciones sobre bacterias patgenas. Primero (y quiz de

forma un tanto casual) emple rodajas de patata como sustratoslido nutritivo sobre el que se podan desarrollar coloniasmacroscpicas de bacterias que presentaban morfologacaracterstica, que Koch interpret como resultantes del crecimientoa partir de clulas individuales. Pero enseguida recurri acompactar el tpico caldo de cultivo a base de carne (diseado porLoeffler) aadindole gelatina (1881). El medio slido as logradoera transparente, lo que permita visualizar fcilmente los rasgos


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coloniales, y contena los nutrientes adecuados para el crecimiento de una amplia gama debacterias. stas eran inoculadas en la superficie del medio con un hilo de platino pasadopreviamente por la llama, por la tcnica de siembra en estra. Sin embargo, la gelatinapresentaba los inconvenientes de ser atacada por determinados microorganismos, y de tenerun bajo punto de fusin; ambos problemas se solventaron cuando en 1882 el mdico

alemn Walter Hesse, siguiendo una sugerencia de su mujer Fanny, introdujo el agar-agar(polisacrido extrado de algas rojas) como nuevo agente solidificante. El trabajo de Kochya citado tuvo la trascendental consecuencia de derribar las ideas pleomorfistas, y supuso laprimera propuesta del concepto de especie dentro del mundo bacteriano. En 1887 Petri, unayudante de Koch, sustituy las engorrosas bandejas de vidrio cubiertas con campanas,usadas hasta entonces para los cultivos slidos, por un sistema manejable de placas decristal planas, que se conoce como cajas de Petri.

El desarrollo de los medios selectivos y de enriquecimiento fue una consecuencia delas investigaciones llevadas a cabo por Beijerinck y Winogradsky entre 1888 y los primerosaos del siglo XX, sobre bacterias implicadas en procesos biogeoqumicos y poseedoras decaractersticas fisiolgicas distintivas (quimioauttrofas, fijadoras de nitrgeno, etc.). Estosmedios, donde se aplica a pequea escala el principio de seleccin natural, se disean deforma que su composicin qumica definida favorezca slo el crecimiento de ciertos tiposfisiolgicos de microorganismos, nicos capaces de usar ciertos nutrientes del medio.

Otra importante aportacin a este perodo de cultivo dentro del desarrollo de laMicrobiologa surgi del uso de medios diferenciales, en los que se manifiesta algn rasgobioqumico o metablico, lo que contribuye a la identificacin microbiana. Fue Wrtzquien, en 1892, introdujo el uso de indicadores de pH, incorporados en los medios, lo cualpermita revelar la produccin de acidificaciones por fermentacin en ciertas bacterias.

Mientras tanto, en la ciudad de Jena se haba creado una atmsfera de progresodonde confluan grandes naturalistas como Haeckel, Strassburger o Abb interaccionandocon una pujante editorial especializada en Biologa y Medicina (Gustav Fischer) y con unapoderosa industria ptica y qumica. Estas influencias recprocas se plasmaron ennumerosos proyectos que reflejaban la efervescencia de las ciencias naturales tras la estelade Darwin (cfr. Jahn et al., 1985). Concretamente, la industria ptica de Abb y Zeiss, quese mantena en conexin con la compaa vidriera Schott, pudo satisfacer la necesidad deKoch de perfeccionar el microscopio compuesto, introduciendo lentes acromticas y unailuminacin inferior provista de condensador. El mismo Abb desarroll en 1878 elobjetivo de inmersin en aceite. Por otro lado, la industria qumica BASF, que por aquellapoca se encontraba en pleno auge de patentes de nuevos colorantes, sumistr al laboratoriode Koch una serie de derivados de anilina que tean las bacterias permitiendo su fcilvisualizacin al microscopio en frotis de tejidos infectados. En 1875 Carl Weigert tibacterias con pirocarmn, un colorante que ya vena siendo usado desde haca unos aos enestudios zoolgicos. En aos sucesivos se fueron introduciendo el azul de metileno (Koch,1877), la fuchsina, y el violeta cristal. En 1882-1883 Ziehl y Neelsen desarrollan su mtodode cido-alcohol resistencia para teir Mycobacterium tuberculosis. En 1884 el patlogodans Christian Gram establece una tincin de contraste que permite distinguir dos tiposbacterianos en funcin de sus reaccin diferencial de tincin y que, como se vera muchoms tarde, reflejaba la existencia de dos grupos de bacterias con rasgos estructurales


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distintivos. En 1890 Loeffler logra visualizar flagelos bacterianos por medio de su tcnicade impregnacin argntica. Como veremos ms adelante, la misma industria de colorantesalemana previa a la primera guerra mundial fue decisiva tambin para los comienzos de laquimioterapia.

Iluminacin delmicroscopio, frutode la colaboracinentre Koch y Abbe

Objetivo de

inmersin, fruto de la colaboracin entreKoch y la Industria ptica Carl Zeiss

Estas innovaciones tcnicas (mtodos de cultivo, microscopa y tinciones) fueronfundamentales (junto con los sistemas de esterilizacin abordados en el anterior apartado)para la consolidacin de la Microbiologa como ciencia, permitiendo eliminar las grandesdosis de especulacin que hasta entonces haban predominado.

2.6. EL PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS ENLAS ENFERMEDADES.

Durante el siglo XIX la atencin de muchos naturalistas se haba dirigido hacia lasdiversas formas de animales y plantas que vivan como parsitos de otros organismos. Esteinters se redobl tras la publicacin de los libros de Darwin, estudindose las numerosasadaptaciones evolutivas que los distintos parsitos haban adquirido en su peculiar estilo devida. Sin embargo, la adjudicacin de propiedades de parsitos a los microorganismos vinodel campo mdico y veterinario, al revalorizarse las ideas sobre el origen germinal de lasenfermedades infecciosas.

En 1835 Agostino Bassi (1773-1856) demostr que cierta enfermedad del gusano deseda (mal di segno), que haba hecho su aparicin en Lombarda, se deba a un hongo(Botrytis bassiana). Cuatro aos ms tarde J.L. Schnlein descubri la asociacin de unhongo con una enfermedad humana de la piel. En 1840 Henle, de la escuela fisiolgica deJohannes Mller, plante la teora de que las enfermedades infecciosas estn causadas porseres vivos invisibles, pero de nuevo la confirmacin de estas ideas tuvo que esperar a quela intervencin de Pasteur demostrara la existencia de microorganismos especficosresponsables de enfermedades.


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Hacia mediados del siglo XIX otra enfermedad infecciosa (pebrina) comenz adiseminarse por los criaderos de gusano de seda de toda Europa, alcanzando finalmente aChina y Japn. A instancias de su maestro Jean Baptiste Dumas, Pasteur acept el reto deviajar a la Provenza para investigar esta enfermedad que estaba dejando en la ruina a losindustriales sederos, a pesar de que nunca hasta entonces se haba enfrentado con un

problema de patologa. Es ms que probable que Pasteur viera aqu la oportunidad deconfirmar si sus estudios previos sobre las fermentaciones podan tener una extensin hacialos procesos fisiolgicos del hombre y de los animales. Es sorprendente que, al principio nose mostrara dispuesto a aceptar la idea de que la pebrina fuera una enfermedad ocasionadapor un agente extrao, creyendo durante los dos primeros aos que se trataba dealteraciones meramente fisiolgicas. Tras una serie de tanteos, y en medio de una intensaactividad intelectual que le obligaba a repasar continuamente los experimentos y lasconclusiones extradas, inmerso en el drama personal de la muerte de su padre y de dos desus hijas en un corto lapso de tiempo, Pasteur llega finalmente, en 1869, a identificar alprotozoo Nosema bombyciscomo el responsable de la epidemia, y por medio de una seriede medidas de control, sta comienza a remitir de modo espectacular.

La intervencin de bacterias como agentes especficos en la produccin deenfermedades fue descubierta a raz de una serie de investigaciones sobre el carbunco ontrax, enfermedad que afecta a ganado y que puede transmitirse al hombre. C. Davaine,entre 1863 y 1868, encontr que en la sangre de vacas afectadas aparecan grandescantidades de microorganismos a los que llam bacteridios; adems, logr inducir laenfermedad experimentalmente en vacas sanas, inoculndoles muestras de sangre infectada.En 1872 el mdico alemn C.J. Eberth consigui aislar los bacilos filtrando sangre deanimales carbuncosos. Pero fue Robert Koch (1843-1910), que haba sido alumno deHenle, quien con su reciente tcnica de cultivo puro logr, en 1876, el primer aislamiento ypropagacin in vitrodel bacilo del ntrax (Bacillus anthracis), consiguiendo las primerasmicrofotografas sobre preparaciones secas, fijadas y teidas con azul de metileno. Mstarde (1881), Koch y sus colaboradores confirmaron que las esporas son formasdiferenciadas a partir de los bacilos, y ms resistentes que stos a una variedad de agentes.Pero ms fundamental fue su demostracin de que la enfermedad se poda transmitirsucesivamente a ratones sanos inoculndoles bacilos en cultivo puro, obtenidos tras variastransferencias en medios lquidos.

Este tipo de estrategias para demostrar el origen bacteriano de una enfermedad fuellevado a una ulterior perfeccin en 1882, con la publicacin de Die thiologie derTuberkulose, donde se comunica por primera vez la aplicacin de los criterios que Henlehaba postulado en 1840. Estos criterios, que hoy van asociados al nombre de Koch, son lossiguientes:

1.El microorganismo debe de estar presente en todos los individuos enfermos.

2.El microorganismo debe poder aislarse del hospedador y ser crecido en cultivo puro.

3. La inoculacin del microorganismo crecido en cultivo puro a animales sanos debeprovocar la aparicin de sntomas especficos de la enfermedad en cuestin.


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4. El microorganismo debe poder ser reaislado del hospedador infectado de formaexperimental.

Fue asimismo Koch quien demostr el principio de especificidad biolgica delagente infeccioso: cada enfermedad infecciosa especfica est causada por un tipo de

bacteria diferente. Estos trabajos de Koch abren definitivamente el campo de laMicrobiologa Mdica sobre firmes bases cientficas.

Durante las dos dcadas siguientes la Microbiologa experiment una autntica edadde oro, en la que se aislaron y caracterizaron muchas bacterias patgenas. La Alemania delReich, que a la sazn se haba convertido en una potencia poltica y militar, se decidi aapoyar la continuidad de los trabajos del equipo de Koch, dada su enorme importanciasocial y econmica, creando un Instituto de investigacin, siendo Koch su director en elDepartamento de Salud. De esta forma, en la Escuela Alemana se aislaron los agentesproductores del clera asitico (Koch, 1883), de la difteria (Loeffler, 1884), del ttanos(Nicolaier, 1885 y Kitasato, 1889), de la neumona (Fraenkel, 1886), de la meningitis(Weichselbaun, 1887), de la peste (Yersin, 1894), de la sfilis (Schaudinn y Hoffman,1905), etc. Igualmente se pudieron desentraar los ciclos infectivos de agentes deenfermedades tropicales no bacterianas que la potencia colonial se encontr en ultramar:malaria (Schaudinn, 1901-1903), enfermedad del sueo (Koch, 1906), peste vacunaafricana (debida al ingls Bruce, 1895-1897), etc.

Por otro lado, la Escuela Francesa, nucleada en el Instituto Pasteur, se concentr enlos estudios sobre los procesos infectivos, la inmunidad del hospedador, y la obtencin devacunas, sobre todo a raz de la vacuna antirrbica ensayada por Pasteur (1885),contribuyendo al nacimiento de la Inmunologa.

2.7. DESARROLLO DE LA ASEPSIA,QUIMIOTERAPIA Y ANTIBIOTERAPIA

Los avances de las tcnicas quirrgicas hacia mediados del siglo XIX, impulsadospor la introduccin de la anestesia, trajeron consigo una gran incidencia de complicacionespost-operatorias derivadas de infecciones. Un joven mdico britnico, Joseph Lister (1827-1912), que haba ledo atentamente los trabajos de Pasteur, y que crea que estas infeccionesse deban a grmenes presentes en el aire, comprob que la aplicacin de compuestos comoel fenol o el bicloruro de mercurio en el lavado del instrumental quirrgico, de las manos yde las heridas, disminua notablemente la frecuencia de infecciones post-quirrgicas ypuerperales.

Ms tarde, Paul Ehrlich (1854-1919), que haba venido empleando distintassustancias para teir clulas y microorganismos, y que conoca bien el efecto de tincinselectiva de bacterias por ciertos colorantes que dejaban, en cambio, incoloras a clulasanimales, concibi la posibilidad de que algunos de los compuestos de sntesis que laindustria qumica estaba produciendo pudieran actuar como balas mgicas que fuerantxicas para las bacterias pero inocuas para el hospedador. Ehrlich concibi un programaracional de sntesis de sustancias nuevas seguido de ensayo de stas en infecciones


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experimentales. Trabajando en el laboratorio de Koch, prob sistemticamente derivadosdel atoxilo (un compuesto que ya Thompson, en 1905, haba mostrado como eficaz contrala tripanosomiasis), y en 1909 inform de que el compuesto 606 (salvarsn) era efectivocontra la sfilis. Aunque el salvarsn presentaba algunos efectos colaterales, fue durantemucho tiempo el nico agente disponible contra enfermedades producidas por espiroquetas,

y sirvi para ilustrar brillantemente la validez del enfoque de la llamada quimioterapia(trmino acuado por el mismo Ehrlich), de modo que encauz toda la investigacinposterior.

En 1927 Gerhard Domagk, en conexin con la poderosa compaa qumica I.G.Farbenindustrie, inici un ambicioso proyecto de bsqueda de nuevos agentesquimioterpicos, siguiendo el esquema de Ehrlich; en 1932-1935 descubre la accin delrojo de prontosilo frente a neumococos hemolticos dentro del hospedador, pero seala queesta droga es inactiva sobre bacterias creciendo in vitro. La explicacin la sumistra elmatrimonio Trfoul, del Instituto Pasteur, al descubrir que la actividad antibacterianadepende de la conversin por el hospedador en sulfanilamida. El mecanismo de accin delas sulfamidas (inhibicin competitiva con el cido para-aminobenzoico) fue dilucidado porel estadounidense Donald D. Woods. Las investigaciones de ste encaminaron a la industriafarmacutica hacia la sntesis de anlogos de metabolitos esenciales, introduciendo unenfoque ms racional frente a la poca anterior, ms emprica.

En 1874, el mdico ingls W. Roberts haba descrito las propiedades antibiticas deciertos cultivos de hongos (Penicillium glaucum) contra las bacterias, e introdujo enMicrobiologa el concepto de antagonismo. Otros investigadores de finales del siglo XIXrealizaron observaciones similares, pero fue Fleming quien, en 1929, logr expresar ideasclaras sobre el tema, al atribuir a una sustancia qumica concreta (la penicilina) la accininhibidora sobre bacterias producida por el hongo Penicillium notatum. Fleming desarrollun ensayo crudo para determinar la potencia de la sustancia en sus filtrados, pudiendoseguir su produccin a lo largo del tiempo de cultivo, y mostrando que no todas las especiesbacterianas eran igualmente sensibles a la penicilina. Las dificultades tcnicas para suextraccin, junto al hecho de que el inters de la poca an estaba centrado sobre lassulfamidas, impidieron una pronta purificacin de la penicilina, que no lleg hasta lostrabajos de Chain y Florey (1940), comprobndose entonces su gran efectividad contrainfecciones bacterianas, sobre todo de Gram-positivas, y la ausencia de efectos txicos parael hospedador.

Inmediatamente comenz una bsqueda sistemtica de microorganismos del sueloque mostraran actividades antibiticas. En 1944 A. Schatz y S. Waksman descubren laestreptomicina, producida por Streptomyces griseus, siendo el primer ejemplo deantibitico de amplio espectro. Los diez aos que siquieron al trmino de la segundadguerra mundial vieron la descripcin de 96 antibiticos distintos producidos por 57 especiesde microorganismos, principalmente Actinomicetos.

En la dcada de los 60 se abri una nueva fase en la era de los antibiticos alobtenerse compuestos semisintticos por modificacin qumica de antibiticos naturales,palindose los problemas de resistencia bacteriana a drogas que haban empezado a


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aparecer, disminuyndose en muchos casos los efectos secundarios, y amplindose elespectro de accin.

Aparte de la revolucin que supusieron en el campo de la aplicacin clnica, losantibiticos ha permitido notables avances en el desentraamiento de determinados

aspectos de arquitectura y funcin moleculares de las clulas susceptibles (paredescelulares microbianas, ribosomas, sntesis proteica, etc.).

2.8. AUGE DE LA MICROBIOLOGA GENERAL.

Gran parte de los avances en Microbiologa descritos hasta ahora se debieron a lanecesidad de resolver problemas prcticos. Pero hacia finales del siglo XIX una serie deinvestigadores -algunos de ellos procedentes de reas ms clsicas de la Historia Natural-desarrollaron importantes estudios bsicos que fueron revelando una enorme variedad demicroorganismos y sus actividades metablicas, as como su papel crucial en ciclosbiogeoqumicos, sus relaciones con procesos de nutricin vegetal, etc. El descubrimiento de

la quimioautotrofa, obra del gran microbilogo ruso Sergei Winogradsky (1856-1953),oblig a revisar los conceptos previos, procedentes de la Fisiologa Vegetal, de que elcrecimiento autotrfico dependa de la presencia de clorofila. Winogradsky habacomenzado investigando las bacterias del hierro descubiertas por Cohn en 1875,observando que podan crecer en medios minerales, por lo que supuso que obtenan suenerga de la oxidacin de sales ferrosas a frricas (1888). En 1889, combinando tcnicasde observacin secuencial de cultivos microscpicos con ensayos microqumicos sobrebacterias del azufre (Beggiatoa, Thiothrix), infiri que estos microorganismos oxidabansulfuro de hidrgeno hasta azufre elemental (acumulando ste como grnulos), y luegohasta cido sulfrico, obteniendo de este modo su energa. Estas observaciones puedenhaber sido el arranque del concepto de litotrofa. Pero el descubrimiento de la

quimioautotrofa lleg cuando al ao siguiente Winogradsky y Omeliansky pasaron aestudiar las bacterias nitrificantes, demostrando de manera clara que la energa obtenida dela oxidacin del amonio o del nitrito era usada para fijar CO 2 (1889-1890). Ms tarde elmismo Winogradsky extendi la demostracin a cultivos puros en los que el agentesolidificante de los medios era el gel de slice. La explicacin del proceso de oxidacin delos compuestos de azufre no lleg hasta los estudios de Dangeard (1911) y Kiel (1912).Nuevas capacidades metablicas fueron reveladas al estudiar los procesos respiratorios delas bacterias que oxidan hidrgeno o metano (Shngen, 1906).

El qumico Berthelot haba sealado (1885) que los microorganismos del suelopodan incorporar nitrgeno molecular directamente del aire. Fue igualmente Winogradsky

el primero en aislar una bacteria capaz de fijar nitrgeno atmosfrico (Clostridiumpasteurianum) y en explicar el ciclo del nitrgeno en la naturaleza (1890), siendo elholands Martinus Beijerinck (1851-1931) el descubridor de Azotobacter como bacteriaaerobia fijadora de vida libre (1901). Ms tarde Beijerinck demostr por mtodos qumicosque, en efecto,Azotobacterincorpora nitrgeno de la atmsfera mientras crece (1908). Laimportancia de la fijacin de nitrgeno para la nutricin vegetal lleg con los estudios sobrebacterias formadoras de ndulos en las races de las leguminosas. Ya los experimentoscuantitativos sobre plantas creciendo en recipientes, realizados por Boussingault a


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mediados del siglo XIX, haban indicado que las leguminosas asimilaban nitrgeno de laatmsfera. En 1866 Voronin descubri las bacterias de los ndulos radicales de esta familiade plantas. Frank, en 1879, demostr que los ndulos parecan inducirse por las mismasbacterias albergadas en ellos, y Ward (1887) us bacterias procedentes de ndulosmachacados para inocular semillas, logrando la produccin de ndulos en suelo estril, y

describiendo en un bello trabajo el proceso de infeccin, con su produccin de hifas(cordn de infeccin). Tras la introduccin del concepto de simbiosis por De Bary, en1878, fue Schindler (1884) el primero en describir los ndulos radicales como resultado deuna simbiosis entre planta y bacterias. Los trabajos de Hermann Hellriegel (1831-1895) yde su colaborador Hermann Willfahrt (1853-1904), que trabajaban en la EstacinExperimental de Bernburg, comunicados en primer lugar en un congreso en Berln, en1886, y publicados en un artculo ejemplar en 1888, asociaron la fertilidad nitrogenadanatural de las leguminosas con la presencia de sus ndulos radicales, sealando que estosndulos se inducan por microorganismos especficos; de este modo lograron una brillantesntesis de las observaciones microbiolgicas y qumicas. El mismo ao de 1888 Beijerincklogr el cultivo puro in vitrode las bacterias nodulares (a las que bautiz como Bacillusradicicola), observando que no reducan nitrgeno en vida libre; ms tarde (1890) aport laprueba definitiva de que las bacterias aisladas eran capaces de nodular especficamenteciertas especies de leguminosas, adquirindose de esta forma la facultad de fijar nitrgenoen su asociacin con la raz de la planta. Irnicamente el nombre definitivo para lasbacterias de los ndulos de leguminosas (Rhizobium) fue propuesto por Frank, quiendurante mucho tiempo se haba negado a reconocer los resultados de Hellriegel y Willfahrt,y que haba oscilado en sus opiniones, desde suponer que la fijacin de nitrgeno era unrasgo general de las plantas, hasta creer que las estructuras intranodulares observadas amicrocopio (bacteroides) eran grnulos de reserva (incluidas las que l mismo observ enplantas no leguminosas de los gneros Alnus y Eleagnus, originadas por una bacteriabautizada en su honor -Frankia); incluso cuando se convenci de que los simbiontes eranbacterias (y no hongos o mixomicetes), pensaba que stas slo estimulaban a que lasplantas fijaran nitrgeno en sus hojas; su conversin (y an as incompleta y conreticencias) no lleg hasta 1892. El aislamiento de los bacteroides intranodulares(Prazmowski, 1890), y la relacin entre su formacin y la fijacin de nitrgeno (Nobbe yHiltner, 1893) complet esta primera oleada de investigacin sobre este tema que tantatrascendencia presentaba para la Agronoma. Estos estudios estn en la base de todos losulteriores trabajos de Microbiologa Agrcola, de modo que esta especiliadad fueincorporada tempranamente a los laboratorios cientficos y estaciones experimentales.

Las obras trascendentales de Winogradsky y Beijerinck abrieron un nuevo horizontepara el estudio de la diversidad microbiana. La escuela de Beijerinck, en la UniversidadTcnica de Delft, fue continuada por por A.J. Kluyver y C.B. van Niel, siendo este ltimoel padre de la escuela norteamericana desde su establecimiento en California, ya queform a figuras tan importantes como R.Y. Stanier, R.E. Hungate o M. Doudoroff. Laescuela holandesa fundada por Beijerinck tuvo asimismo otra fructfera colonia en laciudad alemana de Konstanz, donde N. Pfennig continu el trabajo emprendido junto a vanNiel en Delft. Todos estos autores, y sus colaboradores, fueron realizando contribucionesesenciales sobre una amplia diversidad de bacterias, descubriendo la variedad de lasbacterias fotosintticas, los tipos de organismos litotrficos, y profundizando en multitud deaspectos estructurales y fisiolgicos de las bacterias recin descubiertas. Como dice T.D.


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Brock en una recensin de Kluyver (1961) los hombres de la escuela de Delft deMicrobiologa General fueron pioneros en una poca en la que la mayora de losinvestigadores estaban demasiado fascinados por problemas aplicados en medicina,agricultura o industria, como para preocuparse por microorganismos quimiosintticos ofotosintticos, o por aquellos que muestran fermentaciones inusuales.... Pero, como en

tantas otras ocasiones, este enfoque de ciencia bsica ha sido extraordinariamente frtil, yaparte de la profundizacin en la unidad y diversidad de la vida ha dado origen apenetrantes percepciones en multitud de problemas planteados, tarde o temprano, a lasciencias biolgicas.

2.9. DESARROLLO DE LA INMUNOLOGA

La inmunologa es, en la actualidad, una ciencia autnoma y madura, pero sus orgenes hanestado estrechamente ligados a la Microbiologa. Su objeto consiste en el estudio de lasrespuestas de defensa que han desarrollado los animales frente a la invasin pormicroorganismos o partculas extraos, aunque su inters se ha volcado especialmente

sobre aquellos mecanismos altamente evolucionados e integrados, dotados de especificidady de memoria, frente a agentes reconocidos por el cuerpo como no-propios, as como de suneutralizacin y degradacin.

Como tantas otras ciencias, la Inmumologa presenta un prolongado perodo pre-cientfico, de observaciones y aproximaciones meramente empricas. La resistencia aulteriores ataques de una enfermedad infecciosa fue ya recogida en escritos de laantigedad; el historiador griego Tucdides (464-404 a.C.) narra que en una epidemiaacaecida durante la guerra del Peloponeso, los enfermos eran atendidos solo por aquellosque haban sobrevivido previamente a la enfermedad, en la seguridad de que stos novolveran a ser contagiados. Igualmente, en la antigua China se haba observado que las

personas que en su niez haban padecido la viruela no la adquiran ms adelante en suvida. Los mismos chinos, en el siglo XI a. C., fueron los primeros en intentar unaaplicacin de estas observaciones que indicaban la induccin de un estado protector pormedio de una forma suave de la enfermedad: la inhalacin de polvo de escaras de viruelaprovocaba un ataque suave que confera resistencia ante infecciones posteriores. Unamodificacin fue introducida en Occidente en el siglo XVIII por Pylarini y Timoni, y fuepopularizada en Gran Bretaa por Lady Mary Wortley Montagu, esposa del embajadoringls en Constantinopla, tras una serie inicicial de pruebas sobre voluntarios (sic, enrealidad prisioneros). Sin embargo, este tipo de prcticas no llegaron a arraigarampliamente, ya que no estaban exentas de riesgos, entre los cuales figuraba la posibilidadde transmisin de otras enfermedades.

El primer acercamiento a la inmunizacin con criterios racionales fue realizado porel mdico ingls Edward Jenner (1749-1823), tras su constatacin de que los vaqueros quehaban adquirido la viruela vacunal (una forma benigna de enfermedad que slo producapstulas en las manos) no eran atacados por la grave y deformante viruela humana. Enmayo de 1796 inocul a un nio fluido procedente de las pstulas vacunales de SarahNelmes; semanas despus el nio fue inyectado con pus de una pstula de un enfermo deviruela, comprobando que no quedaba afectado por la enfermedad. Jenner public sus


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resultados en 1798 (An enquiry into the causes and effects of the variolae vaccinae...),pronosticando que la aplicacin de su mtodo podra llegar a erradicar la viruela. Jenner fueel primero en recalcar la importancia de realizar estudios clnicos de seguimiento de lospacientes inmunizados, consciente de la necesidad de contar con controles fiables.

La falta de conocimiento, en aquella poca, de las bases microbiolgicas de lasenfermedades infecciosas retras en casi un siglo la continuacin de los estudios de Jenner,aunque ciertos autores, como Turenne, en su libro La syphilization (1878) lograronarticular propuestas tericas de cierto inters.

El primer abordaje plenamente cientfico de problemas inmunolgicos se debi, denuevo, a Pasteur. Estudiando la bacteria responsable del clera aviar (ms tarde conocidacomo Pasteurella aviseptica), observ (1880) que la inoculacin en gallinas de cultivosviejos, poco virulentos, las protega de contraer la enfermedad cuando posteriormente eraninyectadas con cultivos normales virulentos. De esta forma se obtuvo la primera vacuna abase de microorganismos atenuados. Fue precisamente Pasteur quien dio carta denaturaleza al trmino vacuna, en honor del trabajo pionero de Jenner. En los aos siguientesPasteur abord la inmunizacin artificial para otras enfermedades; concretamente,estableci de forma clara que cultivos de Bacillus anthracis atenuados por incubacin a45C conferan inmunidad a ovejas expuestas a contagio por carbunco. Una famosademostracin pblica de la bondad del mtodo de Pasteur tuvo lugar en Pouilly le Fort, eldos de junio de 1881, cuando ante un gento expectante se pudo comprobar la muerte delgrupo control de ovejas y vacas no inoculadas, frente a la supervivencia de los animalesvacunados. Aos despus, abordara la inmunizacin contra la rabia, enfermedad de la quese desconoca el agente causal. Pasteur observ que ste perda virulencia cuando semantenan al aire durante cierto tiempo extractos medulares de animales infectados, por loque dichos extractos se podan emplear eficazmente como vacunas. Realiz la primeravacunacin antirrbica en humanos el 6 de julio de 1885, sobre el nio Joseph Meister, quehaba sido mordido gravemente por un perro rabioso. A este caso siguieron otros muchos,lo que vali a Pasteur reconocimiento universal y supuso el apoyo definitivo a su mtodode inmunizacin, que abra perspectivas prometedoras de profilaxis ante muchasenfermedades. Estos logros determinaron, en buena medida, la creacin del InstitutoPasteur, que muy pronto reuni a un selecto grupo de cientficos, que enfocaran susesfuerzos en diversos aspectos de las inmunizaciones y de sus bases biolgicas. A su vez,los norteamericanos Salmon y Smith (1886) perfeccionaron los mtodos serolgicos dePasteur, lo que les permiti producir y conservar ms fcilmente sueros tipificados contra lapeste porcina.

A finales del siglo XIX existan dos teoras opuestas sobre losfundamentos biolgicos de las respuestas inmunes. Por un lado, el zologoruso Ilya Ilich Mechnikov (1845-1916), que haba realizado observacionessobre la fagocitosis en estrellas de mar y pulgas de agua, estableci, a partirde 1883, su Teora de los fagocitos, tras estudiar fenmenos deenglobamiento de partculas extraas por los leucocitos de conejo y dehumanos. Inform que existan fenmenos de eliminacin de agentespatgenos por medio de clulas devoradoras (fagocitos) que actuaban en

caricatura deMetchnikov


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animales vacunados contra el carbunco, y explic la inmunizacin como una habituacindel husped a la fagocitosis. Ms tarde, ya integrado en el Instituto Pasteur, propugn laidea de que los fagocitos segregan enzimas especficos, anlogos a los fermentosdigestivos (1900). Esta teora de los fagocitos constituy el ncleo de la teora de lainmunidad celular, de modo que la fagocitosis se consideraba como la base principal del

sistema de defensa inmune del organismo.Por otro lado, la escuela alemana de Koch haca hincapi en la importancia de los

mecanisnos humorales. Emil von Behring (1854-1917) y Shibasaburo Kitasato (1856-1931), a resultas de sus trabajos sobre las toxinas del ttanos y de la difteria, observaronque el cuerpo produce antitoxinas (ms tarde conocidas como anticuerpos) que tendan aneutralizar las toxinas de forma especfica, y evidenciaron que el suero que contieneantitoxinas es capaz de proteger a animales expuestos a una dosis letal de la toxinacorrespondiente (1890). La intervencin de Ehrlich permiti obtener sueros de caballo conniveles de anticuerpos suficientemente altos como para conferir una proteccin eficaz, eigualmente se pudo disponer de un ensayo para cuantificar la antitoxina presente ensuero. Ehrlich dirigi desde 1896 el Instituto Estatal para la Investigacin y Comprobacinde Sueros, en Steglitz, cerca de Berln, y, a partir de 1899, estuvo al frente del mejorequipado Instituto de Terapia Experimental, en Frankfurt. Durante este ltimo periodo desu vida, Ehrlich produce una impresionante obra cientfica, en la que va ahondando en lacomprensin de la inmunidad humoral. En 1900 da a luz su Teora de las cadenaslaterales, en la que formula una explicacin de la formacin y especificidad de losanticuerpos, estableciendo una base qumica para la interaccin de stos con los antgenos.Por su lado, R. Kraus visualiza por primera vez, en 1897, una reaccin antgeno-anticuerpo,al observar el enturbiamento de un filtrado bacteriano al mezclarlo con un suero inmuneespecfico (antisuero). En 1898 Jules Bordet (1870-1961) descubre otro componente sricorelacionado con la respuesta inmunitaria, al que bautiza como alexina, caracterizado,frente al anticuerpo, por su termolabilidad e inespecificidad. (Ms tarde se impondra elnombre de complemento, propuesto por Ehrlich). El mismo Bordet desarroll, en 1901, elprimer sistema diagnstico para la deteccin de anticuerpos, basado en la fijacin delcomplemento, y que inici una larga andadura, que llega a nuestros das.

La conciliacin de las dos teoras se debi a Almorth Wrigth y Stewart R. Douglas,quienes en 1904 descubren las opsoninas, anticuerpos presentes en los sueros de animalesinmunizados y que, tras unirse a la superficie bacteriana, incrementan la capacidadfagoctica de los leucocitos.

El rea de la inmunopatologa inicia su andadura con la descripcin del fenmenode anafilaxia producido por introduccin en un animal de un suero de una especie distinta(Portier y Richet, 1902; Arthus, 1903), lo que a su vez abrira la posibilidad de mtodos deserodiagnstico, con aplicaciones mltiples en Medicina, Zoologa, y otras cienciasbiolgicas. En 1905 Pirquet sugiere que la enfermedad del suero (un fenmemo dehipersensibilidad) tiene relacin directa con la produccin de anticuerpos contra el sueroinyectado, introduciendo el trmino de alergia para referirse a la reactividad inmunolgicaalterada.


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La inmunoqumica cobra un gran impulso en las primeras dcadas del siglo XX conlos trabajos de Karl Landsteiner (1868-1943). Su primera contribucin de importanciahaba sido la descripcin, mediante reacciones de aglutinacin, del sistema de antgenosnaturales (ABC0) de los eritrocitos humanos (1901-1902), completada (en colaboracincon Von Dungern y Hirzfeld), con las subdivisiones del grupo A y el estudio de su

transmsin hereditaria. Estos trabajos sirvieron de estmulo para avanzar en eldesentraamiento de la especificidad qumica de los antgenos que determinan la formacinde anticuerpos. Landsteiner estudi sistemticamente las caractersticas deinmunogenicidad y especificidad de reaccin de antgenos con anticuerpos, valindose de lamodificacin qumica de antgenos, denominando haptenos a aquellos grupos qumicos quepor s mismos no desencadenan formacin de anticuerpos, pero s lo hacen tras serconjugados a protenas portadoras.

La cuestin de las reacciones antgeno-anticuerpo se convirti en otra polmicaentre escuelas hasta finales de los aos 20. Mientras Ehrlich y sus seguidores mantenanque estas reacciones tienen una base puramente qumica, Bordet y sus discpulos lasexplicaban como fenmenos fsicos de reacciones entre coloides. La resolucin del debatedebi aguardar hasta finales de los aos 30, al incorporarse avances tcnicos como laelectroforesis, la cromatografa en papel, la ultracentrifugacin y el microscopioelectrnico. Heidelberg y Kendall (1936) purificaron anticuerpos a partir de sueros pordisociacin de precipitados. Tiselius (1939) demostr que los anticuerpos constituyen lafraccin gamma-globulnica del suero. Veinte aos despus R.R. Porter y G.M. Edelmanestablecen la estructura de las inmunoglobulinas. Durante este lapso de tiempo se descubreque la sntesis de anticuerpos ocurre en las clulas plasmticas, aunque stas no son puestasen relacin an con los linfocitos; durante muchos aos se sigui creyendo que loslinfocitos eran clulas pasivas, sin funcin inmune. Por aquella poca se describe, tambin,la diversidad de inmunoglobulinas, llegndose al establecimiento de una nomenclatura.Enseguida comienza la era de los mltiples experimentos sobre timectoma en ratonesneonatos y sobre bursectoma en aves, as como los de reconstitucin de animalesirradiados, con timocitos y clulas de la medula sea, y que permiten afirmar el papelesencial de los linfocitos, encuadrarlos en tipos funcionales T y B, y relacionarlos con lasrespuestas inmunes celular y humoral, respectivamente.

Una importante faceta de la inmunologa de la primera mitad del siglo XX fue laobtencin de vacunas. Se lograron toxoides inmunognicos a partir de toxinas bacterianas,en muchos casos por tratamiento con formol: toxoide tetnico (Eisler y Lowenstein, 1915)y toxoide diftrico (Glenny, 1921). En 1922 se desarrolla la vacuna BCG contra latuberculosis, haciendo uso de una cepa atenuada de Mycobacterium tuberculosis, el bacilode Calmette-Gurin. La utilizacin de coadyuvantes se inicia en 1916, por LeMoignic yPiroy.

La inmunogentica nace cuando Bernstein describe en 1921 el modelo detransmisin hereditaria de los cuatro grupos sanguneos principales, basndose en elanlisis estadstico de sus proporciones relativas, y con el descubrimiento por Landsteiner yLevne (1927) de los nuevos sistemas MN y P. Los experimentos de transfusionessanguneas interespecficas permitieron distinguir la gran complejidad de los antgenossanguneos, explicables segn unos 300 alelos mltiples.


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Una contribucin esencial a las ideas sobre el mecanismo de formacin de losanticuerpos la realiz el australiano Macfarlane Burnet (1899-1985), al establecer su teorade la seleccin clonal; sta argumenta que cada linfocito B sintetiza un nico tipo deanticuerpo, especfico para cada antgeno (determinante antignico), de modo que la unindel antgeno causa la proliferacin clonal del linfocito B, con la consecuente sntesis

incrementada de anticuerpos especficos. Igualmente, Burnet lanz una hiptesis sobre elmecanismo subyacente a la auto-tolerancia inmunolgica, que fue confirmadaexperimentalmente por Peter Medawar. Ms recientemente Niels Jerne ha realizado nuevasaportaciones y refinamientos a la teora de la seleccin clonal, proponiendo un modelo deregulacin inmune conocido como teora de las redes idiotpicas.

Los avances en Inmunologa durante los ltimos aos han sido espectaculares,consolidando a sta como ciencia independiente, con su conjunto propio de paradigmas, yarelativamente escindida de su tronco originario microbiolgico. Entre los hitos recienteshay que citar la tcnica de produccin de anticuerpos monoclonales a partir de hibridomas,desarrollada originalmente por Csar Milstein y Georges Kohler en 1975, y que presentauna enorme gama de aplicaciones en biomedicina, o el desentraamiento de los fenmenosde reorganizacin gentica responsables de la expresin de los genes de inmunoglobulinas,por Susumu Tonegawa.

2.10.ORIGEN Y DESARROLLO DE LAVIROLOGA

La Virologa ha sido la ciencia microbiolgica de origen ms tardo, habiendosurgido como resultado del hallazgo de enfermedades infecciosas en las que lademostracin de implicacin de microorganismos se demostraba esquiva con los medioshabituales disponibles a finales del siglo XIX. La euforia que se viva en los mbitoscientficos y mdicos, al socaire de la edad de oro de aislamiento de bacterias patgenas, seplasm en el prejuicio de que la incapacidad de hacer crecer los agentes causantes deciertas enfermedades se deba a una tcnica inapropiada o mal aplicada.

El botnico ruso Dimitri Iwanovski haba observado (1892) que la enfermedad delmosaico del tabaco poda ser reproducida experimentalmente usando el fluido queatravesaba los filtros de porcelana que normalmente retenan a las bacterias, pero siendoincapaz de aislar y crecer el supuesto microorganismo, abandon la investigacin. Pocosaos ms tarde (1898), y probablemente sin tener noticias del trabajo de Iwanovski,Beijerink realiz experimentos similares con el mismo sistema, y en otro rasgo de su genio,enfrentndose a los conceptos de la poca, avanz la idea de que el agente filtrable (uncontagium vivum fluidum, segn su expresin), deba de incorporarse al protoplasma vivodel hospedador para lograr su reproduccin. Este tipo de agentes infectivos que atravesabanlos filtros de porcelana fueron llamados en principio virus filtrables, quedando ms tardesu denominacin simplemente como virus. Aquel mismo ao de 1898 Loeffler y Froschdescubren los virus animales al comprobar que un virus filtrable es responsable de laglosopeda del ganado. En 1901 Reed descubre el primer virus humano, el de la fiebreamarilla, y en 1909 Landsteiner y Pope detectan el de la poliomielitis. A comienzos de


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siglo Copeman desarrolla su tcnica de multiplicacin de virus animales en embriones depollo, con la que P. Rous aisla y cultiva el virus del sarcoma aviar (1911).

Los virus bacterianos fueron descubiertos en 1915 por F.W. Twort, si bien sutrabajo no alcanz la elegancia y claridad del desarrollado poco ms tarde por el canadiense

Flix d'Hrelle (1917); fue ste quien acu el trmino bacterifago, y supusocorrectamente que el fenmeno de lisis por estos agentes deba de estar ampliamentedifundido entre las bacterias. Aunque su esperanza en la aplicacin de los fagos comoelementos bactericidas para uso mdico no pudo satisfacerse, la contribucin de los virusbacterianos al avance de la gentica y biologa moleculares ha sido decisiva: de hecho, losprimeros estudios cuantitativos sobre replicacin virsica se realizaron sobre fagos deEscherichia coli, lo que suministr modelos aplicables a otros virus, incluidos los deanimales. En 1925 Bordet y Bal describen por primera vez el fenmeno de lisogenia,pero las relaciones entre los ciclos ltico y lisognico de los fagos no fueron aclaradas hastalos estudios de Andr Lwoff (1950).

La primera visualizacin de un virus se debe a las observaciones a microscopioultravioleta del bacterilogo ingls Barnard (1925), y en 1939 se realiza la primerafotografa de un virus a microscopio electrnico. Pero los avances ms significativos en elestudio de la composicin y estructura de los virus se inician con la purificacin ycristalizacin, por Wendell M. Stanley, del virus del mosaico del tabaco -TMV- (1935),aplicando procedimientos tpicos de la cristalizacin de enzimas. Inicialmente Stanleycomprob que el TMV contena gran proporcin de protena, pero poco ms tarde detecta,adems, la presencia de cido nucleico. A partir de aqu, la Virologa entra en una fase deciencia cuantitativa, en la que participan numerosos fsicos, bioqumicos y genetistas, en unesfuerzo interdisciplinar que da origen a la moderna Biologa Molecular.

Un importante avance metodolgico para el estudio de los virus animales se debi aEnders, Weller y Robbins (1949), al desarrollar por primera vez un mtodo para lamultiplicacin virsica sobre cultivos de tejidos de mamferos, tcnica que fueperfeccionada ms tarde por el equipo de Renato Dulbecco.

Los recientes progresos en las numerosas tcnicas de biologa molecular hanpropiciado una autntica explosin de descubrimientos sobre la biologa de los virus y desus clulas hospedadoras; baste citar la replicacin del genomio de ARN de los retroviruspor reversotranscripcin a ADN, los fenmenos de transformacin oncognica virsica y suaplicacin a los estudios generales del cncer, el diseo de vacunas recombinantes pormanipulacin in vitrode genomios virsicos, la prxima aplicacin clnica de la primerasterapias gnicas en humanos recurriendo a vectores virsicos, etc. En el terreno de lasnecesidades urgentes, la metodologa existente ha permitido la rpida identificacin ycaracterizacin del virus de la inmunodeficiencia humana, lo que se est traduciendo en unaintensa y racional bsqueda de procedimientos para prevenir y eliminar la inesperadaepidemia de SIDA.

En aos recientes han sido descubiertos dos nuevos tipos de entidades infectivas,subvirsicas: T.O. Diener describi en 1967 la existencia de ARN desnudos infectivos enplantas, a los que llam viroides, y en 1981 Prusiner puso de manifiesto que determinadas


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enfermedades de mamferos se deben a partculas proteicas aparentemente desprovistas dematerial gentico, a las que bautiz comopriones.

2.11.RELACIONES ENTRE LA MICROBIOLOGA

Y OTRAS CIENCIAS BIOLGICAS.El auge de la microbiologa desde finales del siglo XIX se plasm, entre otras cosas,

en el aislamiento de gran variedad de cepas silvestres de microorganismos, lo quesuministr un enorme volumen de nuevo material biolgico sobre el que trabajar,aplicndose una serie de enfoques que eran ya habituales en las ciencias naturales msantiguas; as, haba que crear un marco taxonmico (con sus normas de nomenclatura) paraencuadrar a los organismos recin descubiertos, era factible desarrollar trabajos sobremorfologa y fisiologa comparadas, sobre variabilidad y herencia, evolucin, ecologa, etc.De este modo la joven Microbiologa fue objeto, en pocos aos, de la utilizacin, a un ritmoacelerado, de los mtodos taxonmicos y experimentales que haban ido surgiendo ymadurando desde el siglo XVIII en los mbitos de la Historia Natural clsica.

Aunque nos referiremos en otro apartado (vase cap. 2)a los avances de TaxonomaMicrobiana, vale la pena resear aqu los esfuerzos tempranos para lograr un clasificacinbacteriana por parte de Cohn (1875) y Migula (1894), que sustentaban su concepto deespecie predominantemente sobre caracteres morfolgicos. Pero hacia 1900 era evidente laarbitrariedad e insuficiencia de este tipo de clasificaciones, de modo que los intentosposteriores hicieron uso de caracteres bioqumicos (Orma Jensen, 1909), o de una mezclade rasgos morfolgicos, bioqumicos, patognicos y de tincin (Buchanan, 1915). Elsistema de taxonoma bacteriana adquiri un nuevo impulso a partir de la 1 edicin delBergey's Manual of Determinative Bacteriology(1923), y de las propuestas de Kluyver yvan Niel (Prospects for a natural system of classification of bacteria, 1936). En cuanto ala nomenclatura, no fue hasta 1958 en que cuaj un Cdigo Internacional de NomenclaturaBacteriolgica, aunque ya se vena aplicando desde haca tiempo el procedimientotipolgico para los microorganismos, con criterios similares a los de la Zoologa y laBotnica.

El establecimiento de relaciones taxonmicas precis el recurso a mtodos cada vezms amplios y afinados de anlisis gentico, estructural o fisiolgico. En un apartadoanterior ya vimos las conexiones tempranas entre la Bioqumica y la Microbiologa apropsito del descubrimiento de la base enzimtica de las fermentaciones, lo cual abri elcamino para dilucidar el metabolismo energtico microbiano, y para demostrar su similitudqumica con rutas metablicas de organismos superiores. Otro paso importante en lapercepcin de la unidad bioqumica del mundo vivo deriva del descubrimiento de lasvitaminas (trmino acuado por Funk en 1911), al establecerse que determinados factoresde crecimiento requeridos por algunos microorganismos eran qumicamente similares a lasvitaminas necesarias en la dieta de los animales, y que este tipo de compuestos representaprecursores biosintticos de coenzimas del metabolismo celular. As pues, este tipo deinvestigaciones sent claramente la idea de la unidad qumica de los seres vivos,independientemente de su encuadre taxonmico, y encauz una buena parte de los trabajos


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bioqumicos hacia los microorganismos, dadas sus cualidades de facilidad de manejo ycultivo en laboratorio.

En cuanto a las conexiones de la Microbiologa con la Gentica, ya Beijerink, en1900, tras analizar la teora de la mutacin de De Vries, haba predicho que los

microoganismos podran convertirse en objetos de investigacin ms adecuados que lossistemas animales o vegetales. Pero las primeras conexiones entre ambas ciencias arrancande la necesidad que hubo, a principios del siglo XX, de determinar la sexualidad de loshongos con fines taxonmicos. En 1905 Maire demostr la existencia de meiosis en laformacin de ascosporas, y Claussen (1907) evidenci fusin de ncleos en Ascomicetos,mientras que Kniepp, hacia finales de los aos 30 haba recogido un gran volumen deinformacin sobre procesos sexuales en Basidiomicetos. El sueco Lindegren (1936) realizalas primeras cartografas genticas en cromosomas deNeurospora, durante su estancia en ellaboratorio californiano de Morgan; este ltimo, propugnador de la teora de los genes(1926), confiaba desde haca aos en ampliar sus xitos, logrados en Drosophila, hacia elestudio de la gentica microbiana. En 1941, otros dos discpulos de Morgan, Beadle yTatum, aislan mutantes auxotrficos de Neurospora, con lo que se inicia el estudio de labase bioqumica de la herencia, y convierten a este hongo en una valiosa herramienta detrabajo en esta lnea de investigacin.

Las estrategias diseadas por Beadle y Tatum fueron aplicadas por Luria y Delbrck(1943) a cultivos bacterianos, investigando la aparicin de mutaciones espontneasresitentes a fagos o estreptomicina. La conexin de estos experimentos con lasobservaciones previas de Griffith (1928) sobre la transformacin del neumococo, llev aAvery y colaboradores (1944) a demostrar que el principio transformante portador de lainformacin gentica es el ADN. En 1949 Erwin Chargaff demuestra bioqumicamente latransmisin gentica mediante ADN en Escherichia coli , y en 1952 Alfred Hershey yMartha Chase, en experimentos con componentes marcados de fagos, ponen un elegantecolofn a la confirmacin de la funcin del ADN, con lo que se derribaba el antiguo yasentado paradigma de las protenas que hasta mediados de siglo intentaba explicar labase de la herencia. De esta forma, la Microbiologa experimental se sita en pleno centrodel nacimiento de la Gentica molecular, de la mano de los avances paralelos enBioqumica (anlisis por rayos X de la estructura del ADN debido a Maurice Wilkins yRosalind Franklin, modelo de Watson y Crick de la doble hlice del ADN, etc.), dandoorigen esta confluencia a lo que se ha llamado la Edad de Oro de la Biologa Molecular.


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3.OBJETO DE ESTUDIO DE LAMICROBIOLOGA

El objeto de estudio de una ciencia se puede desglosar en dos apartados: objetomaterial y objeto formal.

3.1. OBJETO MATERIAL: LOSMICROORGANISMOS

La Microbiologa es la ciencia que se ocupa del estudio de los microorganismos, esdecir, de aquellos organismos demasiado pequeos para poder ser observados a simplevista, y cuya visualizacin requiere el empleo del microscopio. Esta definicin implica queel objeto material de la Microbiologa viene delimitado por el tamao de los seres queinvestiga, lo que supone que abarca una enorme heterogeneidad de tipos estructurales,funcionales y taxonmicos: desde partculas no celulares como los virus, viroides y priones,hasta organismos celulares tan diferentes como las bacterias, los protozoos y parte de lasalgas y de los hongos. De esta manera la Microbiologa se distingue de otras disciplinasorgansmicas (como la Zoologa y la Botnica) que se centran en grupos de seres vivosdefinidos por conceptos biolgicos homogneos, ya que su objeto de indagacin se asientasobre un criterio artificial que obliga a incluir entidades sin ms relacin en comn que supequeo tamao, y a excluir a diversos organismos macroscpicos muy emparentados conotros microscpicos.

A pesar de esto (o incluso debido a ello), la Microbiologa permanece como unadisciplina perfectamente asentada y diferenciada, que deriva su coherencia interna del tipode metodologas ajustadas al estudio de los organismos cuyo tamao se sita por debajo dellmite de resolucin del ojo humano, aportando un conjunto especfico de conceptos quehan enriquecido la moderna Biologa.

Podemos definir, pues, a los microorganismos como seres de tamao microscpicodotados de individualidad, con una organizacin biolgica sencilla, bien sea acelular ocelular, y en este ltimo caso pudiendo presentarse como unicelulares, cenocticos,coloniales o pluricelulares, pero sin diferenciancin en tejidos u rganos, y que necesitanpara su estudio una metodologa propia y adecuada a sus pequeas dimensiones. Bajo estadenominacin se engloban tanto microorganismos celulares como las entidadessubcelulares.

3.1.1. MICROORGANISMOS CELULARES

Comprenden todos los procariotas y los microorganismos eucariticos (losprotozoos, los mohos mucosos, los hongos y las algas microscpicas). El encuadre de todosestos grupos heterogneos ser abordado en el prximo captulo.


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3.1.2. VIRUS Y PARTICULAS SUBVIRASICAS

Otro tipo de objetos de estudio de la microbiologa son las entidades no celulares, que apesar de no poseer ciertos rasgos atribuibles a lo que se entiende por vida, cuentan conindividualidad y entidad biolgica, y caen de lleno en el dominio de esta ciencia.

Los virusson entidades no celulares de muy pequeo tamao (normalmente inferioral del ms pequeo procariota), por lo que debe de recurrirse al microscopio electrnicopara su visualizacin. Son agentes infectivos de naturaleza obligadamente parasitariaintracelular, que necesitan su incorporacin al protoplasma vivo para que su materialgentico sea replicado por medio de su asociacin ms o menos completa con lasactividades celulares normales, y que pueden transmitirse de una clula a otra. Cada tipo devirus consta de una sola clase de cido nucleico (ADN o ARN, nunca ambos), concapacidad para codificar varias protenas, algunas de las cuales pueden tener funcionesenzimticas, mientras que otras son estructurales, disponindose stas en cada partculavirsica (virin) alrededor del material gentico formando una estructura regular (cpsida);

en algunos virus existe, adems, una envuelta externa de tipo membranoso, derivada enparte de la clula en la que se desarroll el virin (bicapa lipdica procedente de membranascelulares) y en parte de origen virsico (protenas).

En su estado extracelular o durmiente, son totalmente inertes, al carecer de lamaquinaria de biosntesis de protenas, de replicacin de su cido nucleico y de obtencinde energa. Esto les obliga a un modo de vida (sic) parasitario intracelular estricto o fasevegetativa, durante la que el virin pierde su integridad, y normalmente queda reducido a sumaterial gentico, que al superponer su informacin a la de la clula hospedadora, logra serexpresado y replicado, producindose eventualmente la formacin de nuevos viriones quepueden reiniciar el ciclo.

Los viroidesson un grupo de nuevas entidades infectivas, subvirsicas, descubiertasen 1967 por T.O. Diener en plantas. Estn constituidos exclusivamente por una pequeamolcula circular de ARN de una sola hebra, que adopta una peculiar estructura secundariaalargada debido a un extenso, pero no total, emparejamiento intracatenario de bases porzonas de homologa interna. Carecen de capacidad codificadora y muestran ciertasemejanza con los intrones autocatalticos de clase I, por lo que podran representarsecuencias intercaladas que escaparon de sus genes en el transcurso evolutivo. Sedesconocen detalles de su modo de multiplicacin, aunque algunos se localizan en elnucleoplasma, existiendo pruebas de la implicacin de la ARN polimerasa II en sureplicacin, por un modelo de crculo rodante que genera concatmeros lineares. Esta

replicacin parece requerir secuencias conservadas hacia la porcin central del viroide. Losviroides aislados de plantas originan una gran variedad de malformaciones patolgicas. Elmecanismo de patogenia no est aclarado, pero se sabe que muchos de ellos se asocian conel nucleolo, donde quiz podran interferir; sin embargo, no existen indicios de que alterenla expresin gnica (una de las hiptesis sugeridas); cada molcula de viroide contiene unoo dos dominios conservados que modulan la virulencia.


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En 1986 se descubri que el agente de la hepatitis delta humana posee un genomiode ARN de tipo viroide, aunque requiere para su transmisin (pero no para su replicacin)la colaboracin del virus de la hepatitis B, empaquetndose en partculas similares a las deeste virus. A diferencia de los viroides vegetales, posee capacidad codificadora de algunasprotenas.

Los ARNs satlitesson pequeas molculas de tamao similar al de los viroides deplantas (330-400 bases), que son empaquetados en cpsidas de determinadas cepas de virus(con cuyos genomios no muestran homologas). Se replican slo en presencia del viruscolaborador especfico, modificando (aumentando o disminuyendo) los efectos patgenosde ste.

Los virusoidesconstituyen un grupo de ARNs satlites no infectivos, presentes enel interior de la cpsida de ciertos virus, con semejanzas estructurales con los viroides,replicndose exclusivamente junto a su virus colaborador.

Los priones son entidades infectivas de un tipo totalmente nuevo y original,descubiertas por Stanley Prusiner en 1981, responsables de ciertas enfermedadesdegenerativas del sistema nervioso central de mamferos (por ejemplo, el scrapie oprurito de ovejas y cabras), incluyendo los humanos (kuru, sndrome de Gerstmann-Strassler, enfermedad de Creutzfeldt-Jakob). Se definen como pequeas partculasproteicas infectivas que resisten la inactivacin por agentes que modifican cidos nucleicos,y que contienen como componente mayoritario (si no nico) una isoforma anmala de unaproteina celular. Tanto la versin celular normal (PrPC) como la patgena (PrPScen el casodel scrapie) son glicoprotenas codificadas por el mismo gen cromosmico, teniendo lamisma secuencia primaria. Se desconoce si las caractersticas distintivas de ambasisoformas estriban en diferencias entre los respectivos oligosacridos que adquieren porprocesamiento post-traduccional.

A diferencia de los virus, los priones no contienen cido nucleico y estncodificados por un gen celular. Aunque se multiplican, los priones de nueva sntesis poseenmolculas de PrP que reflejan el gen del hospedador y no necesariamente la secuencia de lamolcula del PrP que caus la infeccin previa. Se desconoce su mecanismo demultiplicacin, y para discernir entre las diversas hiptesis propuestas quiz haya quedilucidar la funcin del producto normal y su posible conversin a la isoforma patgenainfectiva.

Recientemente se ha comprobado que, al menos algunas de la enfermedades porpriones son simultneamente infectivas y genticas, una situacin inslita en la Patologahumana, habindose demostrado una relacin entre un alelo dominante del PrP y laenfermedad de Creutzfeldt-Jakob. El gen del prin (Prn-p) est ligado genticamente a ungen autosmico (Prn-i) que condiciona en parte los largos tiempos de incubacin hasta eldesarrollo del sndrome.

3.2. OBJETO FORMAL


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Todos los aspectos y enfoques desde los que se pueden estudiar losmicroorganismos conforman lo que denominamos objeto formal de la Microbiologa:caractersticas estructurales, fisiolgicas, bioqumicas, genticas, taxonmicas, ecolgicas,etc., que conforman el ncleo general o cuerpo bsico de conocimientos de esta ciencia. Porotro lado, la Microbiologa tambin se ocupa de las distintas actividades microbianas en

relacin con los intereses humanos, tanto las que pueden acarrear consecuenciasperjudiciales (y en este caso estudia los nichos ecolgicos de los correspondientes agentes,sus modos de transmisin, los diversos aspectos de la microbiota patgena en susinteracciones con el hospedador, los mecanismos de defensa de ste, as como los mtodosdesarrollados para combatirlos y controlarlos), como de las que reportan beneficios(ocupdose del estudio de los procesos microbianos que suponen la obtencin de materiasprimas o elaboradas, y de su modificacin y mejora racional con vistas a su imbricacin enlos flujos productivos de las sociedades).

Finalmente, la Microbiologa ha de ocuparse de todas las tcnicas y metodologasdestinadas al estudio experimental, manejo y control de los microorganismos, es decir, detodos los aspectos relacionados con el modo de trabajo de una ciencia emprica.

4.IMPORTANCIA DE LAMICROBIOLOGALa Microbiologa es una ciencia biolgica extraordinariamente relevante para la

humanidad, dado que los microorganismos estn presentes en todos los hbitats yecosistemas de la Tierra y sus actividades presentan una gran incidencia en numerossimosmbitos de inters:

Los microorganismos han sido los primeros en aparecer en la evolucin, y constituyenseguramente la mayor parte de la biomasa de nuestro planeta. Se calcula que slo hemosdescrito menos del 10% de los microorganismos existentes, por lo que los bilogostienen una gran tarea por delante para estudiar esta parte de la biodiversidad.Las actividades microbianas sustentan los ciclos biogeoqumicos de la Tierra: los ciclosdel carbono, del nitrgeno, del azufre o del fsforo dependen de modo fundamental delos microorganismos.Las actividades metablicas microbianas son excepcionalmente variadas, siendo algunasde ellas exclusivas del mundo procaritico. La biolologa bsica tiene aqu un grancampo de estudio.El aspecto aplicado y la incidencia econmica y social de los microorganismos esingente, y aqu daremos unas breves pinceladas:

Aspectos beneficiosos:

Todas las culturas desarrollaron de modo emprico multitud de bebidas y alimentosderivados de fermentaciones microbianas: vino, cerveza, pan, verduras fermentadas,etc.Produccin de multitud de productos industriales: alcoholes, cidos orgnicos,


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antibiticos, enzimas, polmeros, etc.La ingeniera gentica empez con los microorganismos, que siguen desempeandoun papel fundamental en la nueva generacin de medicamentos recombinantes y deterapias novedosas

En su aspecto perjudicial, la Microbiologa dedica una especial atencin a los

microorganismos patgenos, sobre todo a los que afectan a la humanidadLas enfermedades microbianas han sido causa de grandes males a nuestra especie.Baste recordar que la peste (muerte negra) caus a mediados del siglo XIV la muertede la tercera parte de la poblacin europea, y ya en la primera mitad del siglo XVlleg a afectar a ms del 75%. Basta leer la literatura o ver las pinturas de la pocapara darse cuenta del impacto terrorfico que supuso, lo que a su vez supuso un factoresencial en el surgimiento de las ideas del Renacimiento.Desde la poca del descubrimiento de Amrica, las exploraciones han conllevado elintenso trasiego de agentes patgenos de un lugar a otro. La desaparicin de buenaparte de la poblacin indgena se debi en buena parte a no tener defensas frente a laviruela europea, pero a su vez los descubridores importaron la sfilis a Europa.No hace falta resaltar el papel que ha tenido la microbiologa mdica, desde la pocade Pasteur y Koch, en la lucha contra las enfermedades infecciosas (antisepsia,desinfeccin, esterilizacin, quimioterapia). Y aunque ahora tengamos nuevos retos(SIDA, fiebres hemorrgicas, etc.), no cabe duda de que la Microbiologa estcontribuyendo a no perder esta permanente batalla contra los grmenes patgenos.Aparte de todas estas actividades de los microorganismos sobre los humanos, hay quetener en cuenta que existen grmenes que afectan a animales, plantas, instalacionesindustriales, que afectan a alimentos, etc., representando otras tantas reas deatencin para la Microbiologa.

5.UBICACIN DE LOSMICROORGANISMOS EN EL

MUNDO VIVOTras el descubrimiento de los microorganismos, a los naturalistas de la poca les

pareci normal intentar encuadralos dentro de los dos grandes reinos de seres vivosconocidos entonces: animales y plantas. De este modo, a finales del siglo XVIII las algas ylos hongos quedaron en el reino Plantae, mientras que los llamados infusorios seencuadraron en el reinoAnimalia.

A mediados del siglo XIX se empez a ver que esa clasificacin era demasiadosencilla, y que el grupo de los infusorios era muy heterogneo. En 1866 Haeckel, seguidorde Darwin, propone un famoso rbol filogentico con tres reinos:

AnimaliaPlantaeProtista: todos los seres vivos sencillos, sean o no fotosintticos o mviles. Dentro de l


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consideraba los siguientes grupos:

ProtozoosProtozoosAlgas

HongosMoneras (=bacterias)

Pero esta clasificacin iba a ser puesta en entredicho a mediados del siglo XX,cuando las tcnicas de microscopa electrnica y bioqumicas demuestran la gran diferenciade las bacterias respecto del resto de organismos. De hecho, ya en los aos 60 se reconoceque esta diferencia representa la mayor discontinuidad evolutiva del mundo vivo. En 1974,el Manual Bergeys (la biblia oficiosa de la clasificacin bacteriana) considera que laclasificacin al mximo nivel del mundo vivo debe reconocer la existencia de dosReinos:

Procaryotae (material gentico no rodeado de membrana nuclear)Eucaryotae (ncleo autntico)

Pero en los aos recientes, la incorporacin a la taxonoma de los mtodos de biologamolecular, especialmente la secuenciacin de ARN ribosmico y la genmica,estobligando a nuevos planteamientos. Para resumir, hoy se asume lo siguiente:

Existen dos tipos de organizacin celular, la procaritica y la eucaritica.Dentro de los seres vivos con organizacin procaritica, existen dos grandes dominioso imperios:Bacteria(las eubacterias o bacterias clsicas) y Archaea(antes llamadasarqueobacterias)A su vez, el dominio eucaritico comprende numerosas lneas filogenticas, muchas deellas de microorganismos. Los mismos Protozoos es un grupo muy heterogneo, quecomprende lneas filogenticas diversas y a veces muy separadas en el tiempo evolutivo.

El alumno ampliar todo esto cuando comience su estudio de la taxonoma microbiana.

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Sitios webs recomendados

Sitios sobre A. van Leeuwenhoek

http://www.spaceship-earth.org/Biog

tema 1_introduccion a la microbiología

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