Microbiología/Historia

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Figura 1. Áreas de estudio de la Microbiología
Comparación entre el tamaño de los organismos procariotas y el de otros organismos y biomoléculas

La palabra microbiología deriva de tres palabras de raíz griega, mikro que significa muy pequeño, bios = vida, logos = estudio. Por lo tanto la microbiología se puede definir como la ciencia que estudia los organismos cuyo tamaño es inferior al poder de resolución del ojo humano, es decir organismos que no se pueden ver a ojo desnudo o simple vista. En este grupo se consideran a las bacterias, hongos, virus y protozoos. La microbiología estudia la estructura, fisiología, ecología, genética y las aplicaciones de estos microorganismos. Si bien es cierto los virus poseen características distintas a las células, también son estudiados por la microbiología.

Aunque los conocimientos microbiológicos de que se dispone en la actualidad son muy amplios, todavía es mucho lo que queda por conocer y constantemente se efectúan nuevos descubrimientos en este campo. Tanto es así que, según las estimaciones más habituales, sólo un 1 % de los microbios existentes en la biosfera han sido estudiados hasta el momento. Por lo tanto, a pesar de que han pasado más de 300 años desde el descubrimiento de los microorganismos, la ciencia de la microbiología se halla todavía en su infancia en comparación con otras disciplinas biológicas tales como la zoología, la botánica o incluso la entomología.

Al tratar la microbiología sobre todo los microorganismos patógenos para el hombre, se relaciona con categorías de la medicina como patología, inmunología y epidemiología.

Historia de la Microbiología[editar]

La existencia de microorganismos, y por ende su posterior estudio, pasó desapercibida por siglos. Y efectivamente no fue hasta después de la creación del microscopio donde se comprobó su existencia de forma fehaciente. Pero para llegar a eso, fué necesario derrumbar una teoría que también por siglos se mantuvo indicutida: la teoría de la generación espontánea (también conocida como arquebiosis o abiogénesis).

La generación espontánea es una teoría sobre el origen de la vida, una antigua teoría biológica que sostenía que ciertas formas de vida (animal y vegetal) surgen de manera espontánea a partir ya sea de materia orgánica, inorgánica o de una combinación de las mismas. Las primeras referencias de esta teoría se remontan a Aristóteles quien propuso el origen espontáneo de peces e insectos a partir del rocío, la humedad y el sudor. Explicó que se originaban gracias a una interacción de fuerzas capaces de dar vida a lo que no la tenía con la materia no viva. A esta fuerza la llamó entelequia.

La teoría de la generación espontánea se sustentaba en la observación superficial de procesos naturales como por ejemplo la putrefacción. Es así como se explicaba que de un trozo de carne descompuesta apareciesen larvas de mosca, gusanos del fango, organismos de los lugares húmedos y aún ratones. Generalmente se aplicaba a insectos, gusanos o seres pequeños.

Es sorprendente el impacto que causó sobre occidente la idea creada por Aristóteles sobre la generación espontánea, aunque hoy nos parezca absurda fue tomada en tiempos atrás como única verdad sobre el origen de la vida. Esta idea permaneció durante mil años y en ese lapso sufrió grandes cambios, sobre todo los hechos por la Iglesia, gracias a santo Tomás de Aquino (cuyas ideas aún permanecen vigentes), pero no fue sino hasta después de la creación del microscopio cuando la idea de la generación espontánea fue refutada por completo.

La historia de la microbiología y sus aplicaciones se remontan a cientos de años, tiempo en el cual ocurrieron muchos eventos que marcaron el desarrollo de la microbiología, algunas personas que participaron en hechos importantes, en especial los pioneros, quienes tuvieron que demostrar la oinviabilidad de la teoría de la generación espontánea.

Francesco Redi[editar]

Francesco Redi (1626-1698), naturalista y fisiólogo italiano
Dibujo de la mosca de la cereza en el libro Experimento acerca de la generación de los insectos (1687), de Redi.

Franceso Redi, en una época en la cual se creía en la generación espontánea, él era uno de sus detractores. Demostró que los insectos no nacen por generación espontánea, comprobando que los gusanos no se desarrollaban espontáneamente de la carne descompuesta, sino que las moscas depositaban sus huevos sobre ésta y de esa manera se producía el desarrollo de los “gusanos”.

Su famoso experimento de 1668 es sin duda marca un antes y un después en el desarrollo de la ciencias biológicas. Mediante tres vasos en los que puso respectivamente un pedazo de pescado, anguila y carne de buey, los cerró herméticamente. Preparó luego otros tres vasos con los mismos materiales y los dejó abiertos. Al poco tiempo –dado que algunas moscas fueron atraídas por los alimentos de los vasos abiertos– comenzaron a aparecer larvas. Esto no se verificó dentro de los vasos cerrados ni siquiera después de varios meses. Por tal motivo Redi llegó a la conclusión que los gusanos se originaban gracias a las moscas y no por generación espontánea de la carne en descomposición. Algunos objetaron que en los vasos cerrados había faltado la circulación del aire (el principio activo o principio vital) y eso había impedido la generación espontánea. Redi realizó un segundo experimento: esta vez los vasos del experimento no fueron cerrados herméticamente, sino sólo recubiertos con gasa. El aire, por lo tanto, podía circular. El resultado fue idéntico al del anterior experimento por cuanto la gasa, evidentemente, impedía el acceso de insectos a los vasos y la consiguiente deposición de los huevos.

Anton van Leeuwenhoek[editar]

Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), comerciante y científico neerlandés
Replica de un microscopio de van Leeuwenhoek.

Anton van Leeuwenhoek se dedicaba a la producción y comercio de telas. Construyó para la observación de la calidad de las telas lupas de mejor calidad que las que se podían conseguir en ese momento, tras aprender por su cuenta soplado y pulido de vidrio. A través de esas lupas podía observar objetos, que montaba sobre la cabeza de un alfiler, ampliándolos hasta doscientas veces (potencia visual que excedía con mucho la de los primeros microscopios de lentes múltiples). Los microscopios simples con lentes le proporcionaron a Leeuwenhoek un poder de resolución mayor que los existentes en esa época creando las primeras descripciones exactas de la mayoría de los microorganismos unicelulares.

En una carta fechada el 7 de septiembre de 1674, evoca por primera vez las minúsculas formas de vida que observó en las aguas de un lago cerca de Delft, la ciudad de tda su vida. Una nueva carta fechada del 9 de octubre de 1676, describe lo que actualmente denominamos protozoarios, especialmente los ciliados de los que se alimentan de las algas (Euglena y Volvox). En 1677 menciona por primera vez los espermatozoides en una carta enviada a la Royal Society, en la que habla de animálculos muy numerosos en el esperma. Leeuwenhoek fue consciente de que sus observaciones mostraban que en la semilla contenida en los testículos estaba el principio de la reproducción de los mamíferos.

El interés de van Leeuwenhoek se dirige hacia objetos muy variados, y aparentemente no sigue un plan predefinido. Sus observaciones en el campo de la zoología son numerosos, pero también en botánica, química, microbiología, física, fisiología y medicina. Aunque al principio de sus observaciones no parece estar en contra de la teoría de generación espontánea, realiza estudios a mediados de los años 1670 diseca piojos y observa pequeñas crías de estos insectos (pulgas) en los huevos que se encuentran en el cuerpo de las hembras. Estudia los glóbulos rojos de numerosos animales y del ser humano, así como el riego sanguíneo y los capilares de la cola de los renacuajos, de las patas de las ranas, de la aleta caudal de las anguilas y del ala de los murciélagos. Como otros microscopistas de su época, estudia la anatomía de numerosos insectos como las abejas, moscas pequeñas, pulgas, chinches o gusanos de seda. Es el primero en observar las diferentes posturas de las larvas de los mosquitos (Culex y Anopheles).

Dibujos realizados por Leeuwenhoek:

Lazzaro Spallanzani[editar]

Lazzaro Spallanzani (1729-1799), biólogo italiano

Biólogo italiano, considerado uno de los fundadores de la biología experimental quien demostró que calentando las infusiones bajo condiciones controladas se previene la aparición de vida microscópica.

Spallanzani demostró que no existe la generación espontánea de la vida, abriendo camino a Pasteur, en 1769. Tras rechazar la teoría de la generación espontánea, Spallanzani diseñó experimentos para refutar los realizados por el sacerdote católico inglés John Turberville Needham, que había calentado y seguidamente sellado caldo de carne en diversos recipientes. Debido a que se habían encontrado microorganismos en el caldo tras abrir los recipientes, Needham creía que esto demostraba que la vida surge de la materia no viviente. No obstante, prolongando el periodo de calentamiento y sellando con más cuidado los recipientes, Spallanzani pudo demostrar que dichos caldos no generaban microorganismos mientras los recipientes se mantuvieran herméticamente cerrados y habiendo sido esterilizados.

La disputa entre Needham y Spallanzani fue larga y enconada, pues el inglés afirmaba que las cocciones del italiano destruían el espíritu vital y Spallanzani demostró que lo único que la cocción destruía eran las esporas de las bacterias, no un principio de vida de índole místico.

Se percató de que la digestión es un proceso químico y no mecánico como se creía. También trabajó en la inseminación artificial y la demostró llevándola a la práctica en un experimento realizado con un par de perros: inyectó con una jeringa espermatozoides a una perra y esta quedó preñada. Al mismo tiempo y gracias a este experimento se demostró la importancia del espermatozoide en el proceso de la fecundación.

Louis Pasteur[editar]

Louis Pasteur en su laboratorio realizando un experimento
Louis Pasteur (1822–1895) biólogo francés
Esquema del experimento llevado a cabo por Louis Pasteur

El químico y bacteriólogo francés Louis Pasteur es considerado el precursor de la microbiología demostró que los organismos aparecían transportados por el aire y que no surgían espontáneamente. Logró explicar la acción general de los microorganismos, realizó diversas investigaciones sobre las fermentaciones (láctica, alcohólica, butírica). Postuló y demostró la existencia de los gérmenes, con estos estudios logra argumentos en contra de la teoría de la generación espontánea. Desarrolló una vacuna contra el carbunco y posteriormente una vacuna contra la rabia entre otras grandes contribuciones.

En la segunda mitad del siglo XIX, Louis Pasteur realizó una serie de experimentos que probaron definitivamente que también los microbios se originaban a partir de otros microorganismos. Estudió de forma independiente el mismo fenómeno que Spallanzani. Siguiendo la recomendación de Balard,3 utilizó dos frascos de cuello de cisne (similares a un Balón de destilación con boca larga y encorvada). Estos matraces tienen los cuellos muy alargados que se van haciendo cada vez más finos, terminando en una apertura pequeña, y tienen forma de "S". En cada uno de ellos metió cantidades iguales de caldo de carne (o caldo nutritivo) y los hizo hervir para poder eliminar los posibles microorganismos presentes en el caldo. La forma de "S" era para que el aire pudiera entrar y que los microorganismos se quedasen en la parte más baja del tubo.

Pasado un tiempo observó que ninguno de los caldos presentaba señales de la presencia de microorganismos y cortó el tubo de uno de los matraces. El matraz abierto tardó poco en descomponerse, mientras que el cerrado permaneció en su estado inicial. Pasteur demostró así que los microorganismos tampoco provenían de la generación espontánea. Gracias a Pasteur, la idea de la generación espontánea fue desterrada del pensamiento científico y a partir de entonces se aceptó de forma general el principio que decía que todo ser vivo procede de otro ser vivo. Aún se conservan en el Museo Louis Pasteur de París 4 algunos de estos matraces que el científico utilizó para su experimento.

Avances[editar]

Schroeder y Von Dusch en 1853 descubrieron que después de hervir una infusión de carne y cerrar los frascos con tapones de algodón se impedía la entrada de microorganismos. Introdujeron el uso del tapón de algodón, que se usa todavía para impedir la entrada de microorganismos del aire a tubos.

G. Fracastorus (1483-1553) sugirió que las enfermedades podían deberse a organismos invisibles transmitidos de una persona a otra.

Berkeley (1845) demostró que un moho era el causante del tizón de la papa de Irlanda.

I. Semmelweis (1818-1865), obstreta húngaro que a mediados del siglo XIX descubrió la naturaleza infecciosa de la fiebre puerpural, logrando controlar su aparición con una medida de antisepsia.

Robert Koch[editar]

Robert Koch (1843–1910) médico alemán
Etiología, disciplina que estudia la causa de las enfermedades, de la Tuberculosis según Koch

R. Koch (1843-1910) Médico alemán. Descubrió el agente causal del carbunco, el bacilo causante de la tuberculosis, y el vibrión causante del cólera. Con sus notables trabajos sentó las bases de la teoría microbiana de las enfermedades y formuló los Postulados de Koch, en los cuáles se establecen las condiciones que debe reunir un microorganismo para ser considerado como agente causal. Los postulados son los siguientes:

Postulado 1 El microorganismo patógeno sospechoso debe estar presente en todos los casos de la enfermedad y ausente de animales sanos.

Postulado 2 El microorganismo debe ser aislado y cultivado en forma pura (cultivo puro) en el laboratorio.

Postulado 3 La inoculación de animales susceptibles con ese cultivo puro, debe causarles la enfermedad.

Postulado 4 El microorganismo debe ser reaislado de esos animales y cultivado en forma pura en el laboratorio, después de lo cual debe ser el mismo que el microorganismo original.

Paul Ehrlich[editar]

A finales del siglo XIX ya se sabía que las bacterias causaban muchas enfermedades, no existían tratamientos antibacterianos para combatirlas. En 1910, Paul Ehrlich desarrolló el primer antibiótico, por medio de unos colorantes capaces de teñir y matar selectivamente a las espiroquetas de la especie Treponema pallidum, la bacteria causante de la sífilis. Erlich recibió el premio Nobel en 1908 por sus trabajos en el campo de la inmunología y por ser pionero en el uso de colorantes para detectar e identificar bacterias, base fundamental de las posteriores tinciones de Gram y tinción de Ziehl Neelsen.

Carl Woese[editar]

Carl R. Woese (1928-2012), profesor de microbiología y facultativo del Institute for Genomic Biology de la Universidad of Illinois at Urbana-Champaign
Figura 2. Árbol filogenético de la vida. Dominios Bacteria, Archaea y Eucarya

Un gran avance en el estudio de la clasificación de las bacterias fue el descubrimiento realizado por Carl Woese en 1977, quien demostró que las arqueobacterias presentan una línea evolutiva diferente a las bacterias. Esta nueva taxonomía filogenética se basaba en la secuenciación del ARN ribosómico 16S y dividía a los procariotas en dos grupos evolutivos diferentes, en un sistema de tres dominios: Arquea, Bacteria y Eukarya.

Los seres vivos se dividen actualmente en tres dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya. En los dominios Archaea y Bacteria se incluyen los organismos procariotas, esto es, aquellos cuyas células no tienen un núcleo celular diferenciado, mientras que en el dominio Eukarya se incluyen las formas de vida más conocidas y complejas (protistas, animales, hongos y plantas) (Figura 2).