1: Introducción a la Microbiología

Obviamente los microbios son pequeños. La definición tradicional describe a los microbios como organismos o agentes invisibles a simple vista, lo que indica que se necesita asistencia para poder verlos. Esa asistencia suele ser en forma de microscopio de algún tipo. El único problema con esa definición es que hay microbios que se pueden ver sin un microscopio. No bien, pero puedes verlas. Sería fácil descartar a estos organismos como no microbios, pero en todos los demás aspectos se ven, actúan/actúan como otros microbios bien estudiados (que siguen la restricción de tamaño).

Entonces, se modifica la definición tradicional para describir a los microbios como agentes/ organismos bastante simples que no están altamente diferenciados, lo que significa que incluso los microbios multicelulares están compuestos por células que pueden actuar de manera independiente— no hay una división establecida del trabajo. Si tomas un hongo gigante y cortas la mitad de las células, las células restantes continuarán funcionando sin obstáculos. Versus si me cortaras la mitad de las células, bueno, eso sería un problema. Los microbios multicelulares, aunque estén compuestos por miles de millones de células, son de diseño relativamente simple, generalmente compuestos de filamentos ramificados.

También se reconoce que la investigación en el campo de la microbiología requerirá de ciertas técnicas comunes, en gran parte relacionadas con el tamaño de la cantera. Debido a que los microbios son tan pequeños y hay tantos alrededor, es importante poder aislar el único tipo que te interesa. Esto implica métodos de esterilización, para evitar la contaminación no deseada, y observación, para confirmar que se ha aislado completamente el microbio que desea estudiar.

Tamaño Microbio

Dado que el tamaño es un poco temático en microbiología, hablemos de mediciones reales. ¿Qué tan pequeño es pequeño? Los microbios celulares se miden típicamente en micrómetros (µm). Una célula bacteriana típica (digamos E. coli) tiene aproximadamente 1 µm de ancho por 4 µm de largo. Una célula protozoaria típica (digamos Paramecium) tiene aproximadamente 25 µm de ancho por 100 µm de largo. Hay 1000 µm en cada milímetro, por lo que eso demuestra por qué es difícil ver la mayoría de los microbios sin ayuda. (Una excepción sería un microbio multicelular, como un hongo. Si juntas suficientes células en un solo lugar, ¡definitivamente puedes verlas sin un microscopio!)

Cuando hablamos de los microbios acelulares tenemos que usar una escala completamente diferente. Un virus típico (digamos virus influenza) tiene un diámetro de aproximadamente 100 nanómetros (nm). Hay 1000 nanómetros en cada micrómetro, así que eso demuestra por qué se necesita un microscopio más potente para ver un virus. Si una bacteria típica (volvamos a recoger E.coli) se inflara para que fuera del tamaño de la Estatua de la Libertad, un virus típico (de nuevo, el virus de la influenza funciona) sería del tamaño de un humano adulto, si mantenemos las proporciones correctas.

http://learn.genetics.utah.edu/content/cells/scale/

El descubrimiento de los microbios

El pequeño tamaño de los microbios obstaculizó definitivamente su descubrimiento. Es difícil conseguir que la gente crea que su piel está cubierta de miles de millones de pequeñas criaturas, si no se la puede mostrar. “Ver es creer”, eso es lo que siempre digo. O alguien dice eso.

En microbiología, hay dos personas a las que se les da el crédito por el descubrimiento de microbios. O al menos aportando la prueba de su descubrimiento, ambos alrededor del mismo periodo de tiempo:

Robert Hooke (1635-1703)

Robert Hooke era un científico que utilizó un microscopio compuesto, o microscopio con dos lentes en tándem, para observar muchos objetos diferentes. Realizó dibujos detallados de sus observaciones, publicándolas en la literatura científica de la época, y se le atribuye la publicación de los primeros dibujos de microorganismos. En 1665 publicó un libro con el nombre de Micrographia, con dibujo de microbios como hongos, así como otros organismos y estructuras celulares. Sus microscopios estaban restringidos en su resolución, o claridad, lo que parecía limitar qué microbios era capaz de observar.

Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)

Antony van Leeuwenhoek era un comerciante de telas holandés, quien también pasó a incursionar en microscopios. Construyó un microscopio simple (que tiene una sola lente), donde la lente se sujetaba entre dos placas plateadas. Al parecer disfrutaba viendo microbios de muchos tipos de muestras diferentes —agua de estanque, materia fecal, raspado de dientes, etc. Hizo dibujos detallados y notas sobre sus observaciones y descubrimientos, enviándolos a la Royal Society of London, la organización científica de esa época. Este invaluable registro indica claramente que vio tanto bacterias como una amplia variedad de protistas. Algunos microbiólogos se refieren a van Leeuwenhoek como el “Padre de la Microbiología”, por sus contribuciones al campo.

Grupos Microbianos

La clasificación de los organismos, o la determinación de cómo agruparlos, cambia continuamente a medida que adquirimos nueva información y nuevas herramientas para evaluar las características de un organismo. Actualmente todos los organismos están agrupados en una de tres categorías o dominios: Bacterias, Archaea y Eukarya. La Clasificación de Tres Dominios, propuesta por primera vez por Carl Woese en la década de 1970, se basa en secuencias de ARN ribosómico (ARNr) y ampliamente aceptada por los científicos de hoy como la representación actual más precisa de la relación con los organismos.

Árbol de la Vida.

Bacterias

El dominio Bacteria contiene algunos de los ejemplos microbianos más conocidos (E. coli, ¿alguien?). La mayoría de los miembros son unicelulares, las células carecen de un núcleo o cualquier otro orgánulo, la mayoría de los miembros tienen una pared celular con una sustancia particular conocida como peptidoglicano (¡no se encuentra en ningún otro lugar sino en bacterias!) , y los humanos están íntimamente familiarizados con muchos miembros, ya que son comunes en el suelo, el agua, nuestros alimentos y nuestros propios cuerpos.

Archaea

Archaea es un dominio relativamente nuevo, ya que estos organismos solían agruparse con las bacterias. Hay algunas similitudes obvias, ya que en su mayoría son unicelulares y las células carecen de núcleo o cualquier otro orgánulo. Pero tienen paredes celulares completamente diferentes que varían notablemente en composición (pero notablemente carecen de peptidoglicano) y sus secuencias de ARNr han demostrado que no están estrechamente relacionadas con la Bacteria en absoluto. De hecho, ¡parecen estar más estrechamente relacionados con los eucariotas! Estos organismos se encuentran en el suelo, el agua, incluso a veces en el cuerpo humano, pero también se encuentran en algunos ambientes muy extremos en la Tierra —muy fríos, muy calientes, muy salados, muy presurizados, muy ácidos, ganándoles el nombre comúnmente utilizado “los extremófilos”, u organismos amantes de los extremos.

Eukarya

El Dominio Eukarya incluye muchos no microbios, como animales y plantas, pero también hay numerosos ejemplos microbianos, como hongos, protistas, mohos de limo y mohos de agua. El tipo de célula eucariota tiene un núcleo, así como muchos orgánulos, como las mitocondrias o el retículo endoplásmico.

Virus

Los virus no forman parte de la Clasificación de Tres Dominios, ya que carecen de ribosomas y por lo tanto carecen de secuencias de ARNr para su comparación. Se clasifican por separado, utilizando características específicas de los virus. Los virus se describen típicamente como “parásitos intracelulares obligados”, una referencia a su estricto requisito de una célula hospedadora con el fin de replicarse o aumentar en número. Estas entidades acelulares suelen ser agentes de enfermedades, resultado de su invasión celular.

Rangos taxonómicos

Los rangos taxonómicos son una forma para que los científicos organicen la información sobre los organismos, determinando la relación. Los dominios son la agrupación más grande utilizada, seguida de numerosas agrupaciones más pequeñas, donde cada agrupación más pequeña consiste en organismos que comparten características específicas en común. Cada nivel se vuelve cada vez más restrictivo en cuanto a quién puede ser miembro. Finalmente llegamos a género y especie, los agrupamientos utilizados para la formación de un nombre científico. Esta es la nomenclatura binomial ideada por Carl Linnaeus en la década de 1750.

Rangos taxonómicos. Por Annina Breen (Obra propia) [CC BY-SA 4.0], vía Wikimedia Commons

Nomenclatura binomial

Al referirse al nombre científico real asignado a un organismo, es importante seguir convención, por lo que es claro para todos que se está refiriendo al nombre científico. Hay reglas en la ciencia (al igual que en la clase de inglés, donde nunca te referirías a “mr. robert louis stevenson”, o al menos no sin esperar recuperar tu papel con rojo por todas partes).

Un nombre científico está compuesto por un género y una especie, donde el género es un nombre genérico y la especie es específica. El nombre de la especie, una vez asignado, es permanente para el organismo, mientras que el género puede cambiar si se dispone de nueva información. Por ejemplo, la bacteria anteriormente conocida como Streptococcus faecalis es ahora Enterococcus faecalis porque la información de secuenciación indica que está más estrechamente relacionada con los miembros del género Enterococcus. Es importante señalar que es inapropiado referirse a un organismo solo por la especie (es decir, nunca debe referirse a E. coli como “coli” sola. Otras bacterias también pueden tener la especie “coli”.)

Ahora por las reglas: El género siempre está capitalizado. La especie es siempre minúscula. Y tanto el género como la especie están cursiva (comunes si mecanografiados) o subrayados (comunes si escritos a mano). El género puede acortarse a su letra inicial, pero sólo si el nombre ha sido referido en el texto en su totalidad al menos una vez primero (la excepción a esto es E. coli, debido a su carácter común, donde ya casi nadie deletrea el género Escherichia).

Palabras clave

microbiología, microorganismos, microbios, unicelulares, multicelulares, diferenciación, esterilización, observación, micrómetros (µm), nanómetros (nm), Robert Hooke, microscopio compuesto, Antony van Leeuwenhoek, microscopio simple, Royal Society of London, Padre de la Microbiología, Clasificación de tres dominios, ribosomal ARN (ARNr), Bacterias, Archaea, Eukarya, parásitos intracelulares obligados, rangos taxonómicos, género, especie, nomenclatura binomial

Preguntas de Estudio

1. ¿Quiénes son los miembros del mundo microbiano?
2. ¿Cuál es la definición completa de microbiología? ¿Qué características son relevantes?
3. ¿De qué tamaño son los diferentes grupos de microbios?
4. ¿Cuáles fueron las contribuciones de Hooke y Van Leeuwenhoek al campo de la microbiología? ¿Cómo hicieron estas aportaciones?
5. ¿Cuál es la base de la clasificación de Woese y cuáles son los tres dominios?
6. ¿Cuáles son las características básicas de los miembros de los tres dominios? ¿Dónde encajan los microbios?
7. ¿Cuáles son las características básicas de los virus? ¿Por qué no se clasifican en uno de los tres dominios?
8. ¿Qué son los rangos taxonómicos? ¿Cuál es el sistema de nomenclatura binomial? ¿Cuáles son las reglas básicas? ¿Cómo se nombra a las bacterias? ¿Qué es un género y una especie? Ser capaz de escribir un nombre bacteriano correctamente.