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Una placa de agar con rayas de microorganismos.

La microbiología (del griego μῑκρος , mīkros , "pequeño"; βίος , bios , " vida "; y -λογία , -logia ) es el estudio científico de los microorganismos , los que son unicelulares ( unicelulares ), multicelulares (colonia de células) o acelulares. (sin células). [1] [2] La microbiología abarca numerosas subdisciplinas que incluyen virología , bacteriología , protistología , micología ,inmunología y parasitología .

Los microorganismos eucariotas poseen orgánulos unidos a la membrana e incluyen hongos y protistas , mientras que los organismos procarióticos , todos los cuales son microorganismos, se clasifican convencionalmente como que carecen de orgánulos unidos a la membrana e incluyen bacterias y arqueas . [3] [4] Los microbiólogos tradicionalmente dependían del cultivo, la tinción y la microscopía . Sin embargo, menos del 1% de los microorganismos presentes en entornos comunes se pueden cultivar de forma aislada utilizando los medios actuales. [5] Los microbiólogos a menudo se basan en la biología molecular.herramientas como la identificación basada en la secuencia de ADN, por ejemplo, la secuencia del gen de ARNr 16S utilizada para la identificación de bacterias.

Los virus se han clasificado de forma variable como organismos [6], ya que se los ha considerado como microorganismos muy simples o como moléculas muy complejas. Sin embargo, los virólogos han investigado los priones , nunca considerados como microorganismos, ya que los efectos clínicos que se les atribuyen se presumieron originalmente debido a infecciones virales crónicas, y los virólogos realizaron una búsqueda y descubrieron "proteínas infecciosas".

La existencia de microorganismos se predijo muchos siglos antes de que fueran observados por primera vez, por ejemplo, por los jainistas en la India y por Marcus Terentius Varro en la antigua Roma. La primera observación microscópica registrada fue de los cuerpos fructíferos de los mohos, por Robert Hooke en 1666, pero el sacerdote jesuita Athanasius Kircher fue probablemente el primero en ver microbios, que mencionó haber observado en la leche y el material pútrido en 1658. Antonie van Leeuwenhoek es considerado un padre de la microbiología cuando observó y experimentó con organismos microscópicos en la década de 1670, utilizando microscopios simplesde su propio diseño. La microbiología científica se desarrolló en el siglo XIX a través del trabajo de Louis Pasteur y en microbiología médica Robert Koch .

Historia [ editar ]

Más información: Proto-microbiólogos (pre-1670) , Historia de la microscopia , microscópico descubrimiento de las bacterias , los microscopios de Van Leeuwenhoek , cartas de Van Leeuwenhoek a la Real Sociedad , el descubrimiento microscópica de Van Leeuwenhoek de la vida microbiana , y los experimentos y descubrimientos microscópicos de Van Leeuwenhoek
Avicenna planteó la hipótesis de la existencia de microorganismos.

La existencia de microorganismos se planteó como hipótesis durante muchos siglos antes de su descubrimiento real. El jainismo postuló la existencia de vida microbiológica invisible, que se basa en las enseñanzas de Mahavira ya en el siglo VI a. C. [7] Paul Dundas señala que Mahavira afirmó la existencia de criaturas microbiológicas invisibles que viven en la tierra, el agua, el aire y el fuego. [8] Las escrituras jainistas describen a las nigodas, que son criaturas submicroscópicas que viven en grandes grupos y tienen una vida muy corta, que se dice que invaden todas las partes del universo, incluso en los tejidos de las plantas y la carne de los animales. [9] El romano Marco Terentius Varrohizo referencias a los microbios cuando advirtió contra la ubicación de una granja en las proximidades de los pantanos "porque se crían ciertas criaturas diminutas que no pueden ser vistas por los ojos, que flotan en el aire y entran al cuerpo por la boca y la nariz y, por lo tanto, causan graves daños". enfermedades ". [10]

En la edad de oro de la civilización islámica, los científicos persas plantearon la hipótesis de la existencia de microorganismos, como Avicena en su libro El canon de la medicina , Ibn Zuhr (también conocido como Avenzoar), que descubrió los ácaros de la sarna , y Al-Razi, que dio la descripción más antigua conocida. de la viruela en su libro La vida virtuosa (al-Hawi). [11]

En 1546, Girolamo Fracastoro propuso que las enfermedades epidémicas eran causadas por entidades transferibles similares a semillas que podían transmitir la infección por contacto directo o indirecto, o transmisión por vehículo. [12]

Como el primer microscopista y microbiólogo reconocido en la historia, Antonie van Leeuwenhoek fue el primero en descubrir (observar) , estudiar, describir y realizar experimentos científicos indiscutiblemente con una gran variedad de organismos microscópicos (incluidas las bacterias , a las que llamó " animálculos ") y relativamente determinar su tamaño, utilizando microscopios de lente única de su propio diseño . [13] [14] [15] [16] [17] [18]
Microscopios de Van Leeuwenhoek de Henry Baker [18]
Martinus Beijerinck , el padre fundador de la Escuela de Microbiología de Delft, en su laboratorio. Beijerinck se considera a menudo como uno de los fundadores de la virología , la microbiología ambiental y la microbiología industrial . [19]

En 1676, Antonie van Leeuwenhoek , que vivió la mayor parte de su vida en Delft , Países Bajos, observó bacterias y otros microorganismos utilizando un microscopio de lente única diseñado por él mismo . [17] [2] Se le considera un padre de la microbiología, ya que fue pionero en el uso de microscopios simples de lente única de su propio diseño. [17] Aunque a menudo se cita a Van Leeuwenhoek como el primero en observar microbios, Robert Hooke hizo su primera observación microscópica registrada de los cuerpos fructíferos de los mohos en 1665. [20]Sin embargo, se ha sugerido que un sacerdote jesuita llamado Athanasius Kircher fue el primero en observar microorganismos. [21]

Kircher fue uno de los primeros en diseñar linternas mágicas con fines de proyección, por lo que debe haber estado familiarizado con las propiedades de las lentes. [21] Escribió "Concerniente a la maravillosa estructura de las cosas en la naturaleza, investigada por Microscopio" en 1646, afirmando "quién creería que el vinagre y la leche abundan en una innumerable multitud de gusanos". También señaló que el material pútrido está lleno de innumerables animálculos rastreros. Publicó su Scrutinium Pestis (Examen de la peste) en 1658, afirmando correctamente que la enfermedad fue causada por microbios, aunque lo que vio probablemente fueron glóbulos rojos o blancos en lugar del propio agente de la peste. [21]

El nacimiento de la bacteriología [ editar ]

La cristalería de laboratorio innovadora y los métodos experimentales desarrollados por Louis Pasteur y otros biólogos contribuyeron al joven campo de la bacteriología a finales del siglo XIX.

El campo de la bacteriología (más tarde una subdisciplina de la microbiología) fue fundado en el siglo XIX por Ferdinand Cohn , un botánico cuyos estudios sobre algas y bacterias fotosintéticas lo llevaron a describir varias bacterias, incluidas Bacillus y Beggiatoa . Cohn también fue el primero en formular un esquema para la clasificación taxonómica de bacterias y en descubrir endosporas . [22] Louis Pasteur y Robert Koch fueron contemporáneos de Cohn y, a menudo, se los considera los padres de la microbiología moderna [21] y la microbiología médica., respectivamente. [23] Pasteur es más famoso por su serie de experimentos diseñados para refutar la entonces ampliamente aceptada teoría de la generación espontánea , solidificando así la identidad de la microbiología como ciencia biológica. [24] Uno de sus estudiantes, Adrien Certes, es considerado el fundador de la microbiología marina. [25] Pasteur también diseñó métodos para la conservación de alimentos ( pasteurización ) y vacunas contra varias enfermedades como el ántrax , el cólera aviar y la rabia . [2] Koch es mejor conocido por sus contribuciones a la teoría de los gérmenes de la enfermedad., lo que demuestra que enfermedades específicas fueron causadas por microorganismos patógenos específicos. Desarrolló una serie de criterios que se conocen como los postulados de Koch . Koch fue uno de los primeros científicos en centrarse en el aislamiento de bacterias en cultivo puro, lo que dio como resultado su descripción de varias bacterias nuevas, incluida Mycobacterium tuberculosis , el agente causante de la tuberculosis . [2]

Si bien Pasteur y Koch a menudo se consideran los fundadores de la microbiología, su trabajo no refleja con precisión la verdadera diversidad del mundo microbiano debido a su enfoque exclusivo en los microorganismos que tienen relevancia médica directa. No fue hasta finales del siglo XIX y el trabajo de Martinus Beijerinck y Sergei Winogradsky que se reveló la verdadera amplitud de la microbiología. [2] Beijerinck hizo dos contribuciones importantes a la microbiología: el descubrimiento de virus y el desarrollo de técnicas de cultivo de enriquecimiento . [26] Mientras que su trabajo sobre el virus del mosaico del tabacoestableció los principios básicos de la virología, fue su desarrollo del cultivo de enriquecimiento lo que tuvo el impacto más inmediato en la microbiología al permitir el cultivo de una amplia gama de microbios con fisiologías tremendamente diferentes. Winogradsky fue el primero en desarrollar el concepto de quimiolitotrofia y así revelar el papel esencial que juegan los microorganismos en los procesos geoquímicos. [27] Fue responsable del primer aislamiento y descripción de bacterias nitrificantes y fijadoras de nitrógeno . [2] El microbiólogo franco-canadiense Felix d'Herelle co-descubrió los bacteriófagos en 1917 y fue uno de los primeros microbiólogos aplicados.[28]

Joseph Lister fue el primero en usar desinfectante de fenol en las heridas abiertas de los pacientes. [29]

Ramas [ editar ]

Un laboratorio universitario de microbiología alimentaria.
Artículo principal: Ramas de la microbiología.

Las ramas de la microbiología pueden clasificarse en ciencias aplicadas o dividirse según la taxonomía, como es el caso de la bacteriología , la micología , la protozoología , la virología , la psicología y la ecología microbiana . Existe una superposición considerable entre las ramas específicas de la microbiología entre sí y con otras disciplinas, y ciertos aspectos de estas ramas pueden extenderse más allá del alcance tradicional de la microbiología [30] [31] Una rama de investigación pura de la microbiología se denomina microbiología celular .

Aplicaciones [ editar ]

Si bien algunos temen a los microbios debido a la asociación de algunos microbios con diversas enfermedades humanas, muchos microbios también son responsables de numerosos procesos beneficiosos como la fermentación industrial (por ejemplo, la producción de alcohol , vinagre y productos lácteos ), la producción de antibióticos y actúan como vehículos moleculares para transferir ADN a organismos complejos como plantas y animales. Los científicos también han aprovechado su conocimiento de los microbios para producir enzimas importantes desde el punto de vista biotecnológico , como la polimerasa Taq , [32] genes informadorespara su uso en otros sistemas genéticos y nuevas técnicas de biología molecular, como el sistema de dos híbridos de levadura . [ cita requerida ]

Las bacterias se pueden utilizar para la producción industrial de aminoácidos . Corynebacterium glutamicum es una de las especies bacterianas más importantes con una producción anual de más de dos millones de toneladas de aminoácidos, principalmente L-glutamato y L-lisina. [33] Dado que algunas bacterias tienen la capacidad de sintetizar antibióticos, se utilizan con fines medicinales, como Streptomyces, para producir antibióticos aminoglucósidos . [34]

Tanques de fermentación con levadura que se utilizan para elaborar cerveza

Los microorganismos producen una variedad de biopolímeros , como polisacáridos , poliésteres y poliamidas . Los microorganismos se utilizan para la producción biotecnológica de biopolímeros con propiedades personalizadas adecuadas para aplicaciones médicas de alto valor, como la ingeniería de tejidos y la administración de fármacos. Los microorganismos se utilizan, por ejemplo, para la biosíntesis de xantano , alginato , celulosa , cianoficina , poli (ácido gamma-glutámico), levano , ácido hialurónico , ácidos orgánicos, oligosacáridos polisacáridosy polihidroxialcanoatos. [35]

Los microorganismos son beneficiosos para la biodegradación microbiana o la biorremediación de desechos domésticos, agrícolas e industriales y la contaminación del subsuelo en suelos, sedimentos y ambientes marinos. La capacidad de cada microorganismo para degradar los desechos tóxicos depende de la naturaleza de cada contaminante . Dado que los sitios suelen tener múltiples tipos de contaminantes, el enfoque más eficaz para la biodegradación microbiana es utilizar una mezcla de especies y cepas bacterianas y fúngicas, cada una específica para la biodegradación de uno o más tipos de contaminantes. [36]

Las comunidades microbianas simbióticas confieren beneficios a la salud de sus huéspedes humanos y animales, incluida la ayuda a la digestión, la producción de vitaminas y aminoácidos beneficiosos y la supresión de microbios patógenos. Se puede conferir algún beneficio al ingerir alimentos fermentados, probióticos (bacterias potencialmente beneficiosas para el sistema digestivo) o prebióticos (sustancias consumidas para promover el crecimiento de microorganismos probióticos). [37] [38] Las formas en que el microbioma influye en la salud humana y animal, así como los métodos para influir en el microbioma, son áreas activas de investigación. [39]

La investigación ha sugerido que los microorganismos podrían ser útiles en el tratamiento del cáncer . Varias cepas de clostridios no patógenos pueden infiltrarse y replicarse dentro de tumores sólidos . Los vectores clostridiales se pueden administrar de forma segura y su potencial para administrar proteínas terapéuticas se ha demostrado en una variedad de modelos preclínicos. [40]

Algunas bacterias se utilizan para estudiar el mecanismo fundamental. Un ejemplo de bacterias modelo utilizadas para estudiar la motilidad [41] o la producción de polisacáridos y el desarrollo es Myxococcus xanthus . [42]

Ver también [ editar ]

  • Bioseguridad
  • Microbios y hombre
Organizaciones profesionales
  • Sociedad Americana de Microbiología
  • Federación de Sociedades Microbiológicas Europeas
  • Sociedad de Microbiología Aplicada
  • Sociedad de Microbiología General
Revistas
  • Revisiones críticas en microbiología
  • Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva
  • Revista de bacteriología
  • Nature Reviews Microbiología

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

  • Kreft, J.-U .; Plugge, CM; Grimm, V .; Prats, C .; Leveau, JHJ « Mighty small: Observar y modelar microbios individuales se convierte en una gran ciencia »   Actas de la Academia Nacional de Ciencias , 110, 45, 05-11-2013, pág. 18027–18028. DOI : 10.1073 / pnas.1317472110. ISSN : 0027-8424. PMC : PMC3831448. PMID : 24194530.
  • Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV., Clark DP 2009. Brock. Biología de los microorganismos. Pearson Educación, Madrid, págs. 1296

Enlaces externos [ editar ]

Recursos de la biblioteca sobre
microbiología
  • Recursos en su biblioteca
  • Medios relacionados con la microbiología en Wikimedia Commons
  • nature.com Últimas investigaciones, reseñas y noticias sobre microbiología
  • Microbes.info es un portal de información sobre microbiología que contiene una amplia colección de recursos que incluyen artículos, noticias, preguntas frecuentes y enlaces relacionados con el campo de la microbiología.
  • Microbiología en In Our Time en la BBC
  • Inmunología, Bacteriología, Virología, Parasitología, Micología y Enfermedades Infecciosas
  • Revisión anual de microbiología