Historia de la microbiología

A lo largo de la historia, la humanidad ha aprovechado los microorganismos para diversos usos, si bien en la antigüedad no sabían de la existencia de dichos microbios. En especial destaca la formación de alimentos y bebidas fermentados. Pero también afectaban de forma negativa mediante las enfermedades infecciosas. Hasta antes de 1675 no se sabía de la existencia de los microbios, todo era especulación. Desde 1675 las cosas empezaron a cambiar.

Índice
  1. 1675 - mediados del siglo XIX
    1. Primeros microscopistas
    2. Controversia sobre la generación espontánea
    3. Fermentación y vida anaerobia
  2. Mediados del siglo XIX - Finales del siglo XIX
    1. Avance de la investigación de las enfermedades infecciosas
    2. Cultivo de microorganismos y avances técnicos
  3. Finales del siglo XIX - actualidad
    1. Surgimiento o escisión de algunas especialidades
    2. Multitud de enfoques en el estudio microbiano

1675 - mediados del siglo XIX

Primeros microscopistas

Uno de los factores fundamentales para el desarrollo de la microbiología ha sido la invención del microscopio. El microscopio fue inventado por Zacharias Janssen en 1590. Pero la importancia de este objeto llegaría más adelante. Con un microscopio de creación propia, Robert Hooke pudo ver en una lámina de corcho que ésta estaba formada por pequeñas cavidades, similares a las celdas de un panal de abejas. Por ello, a dicha cavidad la llamó célula. Es la primera vez que se usó ese término. En su obra Micrographia, publicada en 1665, describió diversas observaciones que hizo en el microscopio mediante dibujos. Además, también descubrió a los hongos filamentosos.

Descripción de células vegetales en la obra Micrographia (1665). Fuente: Wikipedia

El descubrimiento de los microorganismos es atribuido a Anton van Leeuwenhoek, considerado Padre de la Microbiología. En 1675, mediante un microscopio simple observó que en una gota de agua habían muchas criaturas, invisibles al ojo humano, a las que el denominó animáculos. Por cierto, el microscopio fue construido por él mismo y estaba basado en el modelo creado por Robert Hooke en su libro Micrographia. Más tarde iría mejorando los diseños de sus microscopios, y, de hecho, hasta los años 50' nadie pudo replicar su diseño de las lentes. En 1683 observa por primera vez bacterias.

Muestra de animáculos descritos a lo largo de la vida de Anton van Leeuwenhoek. Fuente: BBC

Controversia sobre la generación espontánea

Otro de los factores para el avance de la microbiología es la aclaración de la hipótesis de la Generación Espontánea. Antiguamente se pensaba que los microorganismos procedían de la materia orgánica en descomposición. Se llegó a esta conclusión mediante evidencia visual, no por método científico. Esta hipótesis estuvo arraigada durante mucho tiempo; de hecho, Aristóteles fue una de las personas que más la apoyó. Uno de las creencias que tenían los que estaban a favor era que el aire tenía un "fluido vital" que producía la aparición espontánea de los organismos. Y sí, hasta ese entonces, la creencia popular por el gremio científico era esa. Estos son varios de los experimentos que sostenían esta hipótesis.

En el siglo XVII, Johann Van Helmontz hizo un experimento en el que dejó ropa sucia y trigo en un lugar determinado. Tras un período de tiempo, vio como la ropa y el trigo desaparecen y aparecen ratones. Esto lo atribuyó a un proceso de organización de la materia para crear organismos nuevos. Confundió los efectos con las causas.

En el siglo XVIII, John Needham calentó caldo de carne, pensando que todos los microorganismos morían con la ebullición, y colocó la muestra en un sitio cerrado con un tapón de corcho. Vio que aparecían microorganismos en el extracto y dedujo que procedían de la carne.

El primer desmentido vino con Francesco Redi. Este científico vio que, si cogía un trozo de carne, lo hervía y lo dejaba pudrir en contacto con el aire, aparecían gusanos. Sin embargo, si lo tapaba, no. Si se dejaba al aire libre, las moscas dejaban huevos y entonces aparecían gusanos, y tapándolo las moscas no tenían acceso a la carne. Así, desmintió que los insectos se formaran por generación espontánea.

Lazzaro Spallanzani, contrario a la generación espontánea, hizo el mismo experimento que Needham, pero aisló el extracto herméticamente. En su caso ya no aparecían microorganismos. Dedujo que los microorganismos que había en el experimento de Needham pasaban desde el exterior a través del corcho. Es la primera persona que demostró que no existe la generación espontánea de la vida, pero para el rechazo definitivo de esta hipótesis aun falta.

¿Recuerdas lo del fluido vital? Esto es lo que tocaba desmentir. Franz Schulze puso los caldos expuestos al aire previamente en contacto con ácido, que eliminaba los microorganismos, y vio que no aparecían microorganismos en el caldo. Mientras, Theodore Schwann consiguió el mismo resultado calentando el aire que entraba en contacto con la muestra. ¿Respuesta de los defensores de la generación espontánea? Que el fluido vital era sensible al ácido y el calor.

Durante el siglo XIX se acabaría de desmentir por completo esta hipótesis. Uno de los experimentos clave fue el llevado a cabo por Georg Friedrich Schroeder y Theodor von Dusch. En su experimento cogieron caldo, lo hirvieron y lo colocaron en un matraz cerrado con algodón estéril, por el cual entraba el aire, pero que retenía a los microorganismos, por lo que éstos no aparecían en el caldo. Este experimento también demostró la efectividad del algodón como material para esterilizar el aire por filtración, algo útil para la preservación de alimentos.

En 1861, Louis Pasteur llevó a cabo una serie de experimentos que acabarían con la generación espontánea. Para empezar, realizó un experimento para demostrar la función del algodón para retener microorganismos: filtró el aire a través de un algodón y observó que habían quedado atrapados partículas semejantes a esporas de plantas, y que si se colocaba un trozo de este algodón en un medio estéril, se producía crecimiento microbiano. Más adelante, introdujo soluciones de nutrientes en matraces y calentó los cuellos de éstos en una llama para darles distintas formas curvadas, manteniendo el extremo de los cuellos abiertos al aire. Luego hirvió las soluciones y las dejó enfriar. No se produjo crecimiento aunque el contenido de los matraces había estado expuesto al aire. Pasteur señaló que no se había producido crecimiento microbiano porque el polvo y los gérmenes habían quedado atrapados en las paredes de los cuellos curvados. Si se rompían los cuellos, o si se inclinaba el matraz hacia los lados, comenzaba el crecimiento inmediatamente. Por aquel entonces se consideraba que la putrefacción era el origen de los microorganismos, cuando en realidad eran ellos los que originaban la descomposición. Se confundían los efectos con las causas.

Experimento de Pasteur que refutó la hipótesis de la generación espontánea. Si al caldo se le aplica calor no aparecen microorganismos; pero si se rompe el cuello del matraz aparecen los microbios del aire. Si se inclina el matraz hacia los lados, los microbios que se quedaban el cuello aparecen y se desarrollan. Fuente: Wikipedia

Ahora bien, hay que reconocer que tuvo algo de suerte. Y es que hay microorganismos que no mueren durante la ebullición, ya que hay microbios termorresistentes, y dio la casualidad de que, durante el experimento que realizó Pasteur, no había este tipo de organismos; sino, su experimento no habría funcionado. Muchas veces, la fortuna es la que acaba determinando evidencias.

Con sus investigaciones, Pasteur consiguió desmentir la generación espontánea definitivamente y cambió el pensamiento científico. A partir de entonces, comienza la creencia de que todo ser vivo procede de un ser vivo, postulado que se acerca a una de las leyes de la teoría celular.

Fermentación y vida anaerobia

Todos los experimentos anteriores constataron la correlación entre el crecimiento de los microorganismos en el medio y los cambios químicos que se producían en éste. Los microorganismos eran la causa de dichos cambios, y no el efecto. Científicos como Cagniard-Latour, Theodore Schwann y Friedrich Kützing vieron que estos cambios, como el cambio de glucosa a alcohol, sólo se producían si había en el medio un determinado tipo de microorganismos, en ese caso las levaduras. De esta se forma se empezó a entender el proceso de fermentación.

Más adelante, Louis Pasteur sería el que aclarara más el tema. Si bien era químico, apoyo en esto a los biólogos; dedujo que sin microorganismos no había cambio, y que además debía ser un determinado tipo de microbio. Además hizo otra contribución, descubriendo la existencia de microorganismos anaerobios. Su deducción era que, fisiológicamente, los microorganismos sacan energía de procesos como el de la transformación de glucosa a alcohol. Secundariamente, el hombre puede sacar provecho de los productos finales.

Mediados del siglo XIX - Finales del siglo XIX

Avance de la investigación de las enfermedades infecciosas

Aparte del papel de estos microorganismos sobre la materia orgánica, también surgía la cuestión sobre si éstos podían estar implicados en las enfermedades infecciosas y que fuesen causa de transmisión.

Ya en el siglo XVI, Girolano Fracastoro de Verona decía que, entre otras opciones, las infecciones podían aparecer por partículas a las que llamó "fomes". No obstante, nadie le hizo mucho caso porque la mayoría de personas en ese entonces pensaba que las causas se debían a otros factores, como fuerzas sobrenaturales o desequilibrios de los fluidos corporales.

En el siglo XVIII, Eugenio Espejo, nacido en Quito, Ecuador (Imperio español en aquel entonces) publicó importantes trabajos de medicina, en especial sobre la viruela. En Reflexiones acerca de un método para preservar a los pueblos de las viruelas (1785), habló acerca de la existencia de microorganismos y de la limpieza y el uso de vacunas como claves para evitar infecciones, además de la posibilidad de infección mediante el contacto con otras personas o con objetos.

Más adelante, los médicos de comenzarían a introducir técnicas sanitarias incluso sin saber que los microorganismos eran la causa de las enfermedades infecciosas. En el siglo XIX, Oliver Wendell Holmes e Ignaz Phillipp Semmelweis vieron por separado que muchas de las mujeres que daban a luz morían posteriormente. Comprobaron que tomando medidas de higiene durante el parto, descendía el riesgo de mortandad tanto de madres como de recién nacidos. No obstante, sus ideas no fueron aceptadas por la mayoría hasta la llegada de Robert Lister y la confirmación de Pasteur de la teoría de los gérmenes como causantes de las infecciones.

Joseph Lister cogió las ideas de Holmes y Semmelweis, y desarrolló un método de cirugía aséptica: los instrumentos se esterilizaban con calor y se trataban los vendajes con fenol, que destruía las bacterias y evitaba las infecciones de las heridas. El resultado fue un éxito, aumentando de forma drástica el número de pacientes sanos. Hoy en día el fenol está en desuso ya que la mayor parte de bacterias es resistente a él.

Casimir Joseph Davaine demostró que Bacillus anthracis podía transmitirse de un animal a otro, viendo además que en todas las lesiones de carbunco (o anthrax) aparecía dicha bacteria. No obstante, no sabía cual era la causa y el efecto; no estaba seguro de la etiología de esta enfermedad. Sería Koch quien lo aclarara.

Heinrich Hermann Robert Koch fue el primero en demostrar la relación entre Bacillus anthracis y el carbunco. En 1876 enunció los conocidos como Postulados de Koch:

  1. El microorganismo causal debe estar presente en cada caso de enfermedad, pero ausente en los organismos sanos.
  2. Hay que aislar y desarrollar en cultivo puro al mismo organismo sospechoso.
  3. Al inocular el microorganismo aislado en un huésped sano, se debe desarrollar la misma enfermedad.
  4. El mismo microorganismo debe aislarse de nuevo a partir del huésped enfermo.

No obstante, hay agentes infecciosos, como los virus, que no se pueden aislar y no cumplen los postulados de Koch. Dea ahí surgieron los Postulados de Rivers, por Thomas Milton Rivers. En esencia, son los mismos que los de Koch, pero modificados para los virus. Además, hay bacterias que no cumplen los postulados de Koch. Por ejemplo, Treponema pallidum, causante de la sífilis, no puede aislarse porque no crece en medios biológicos artificiales; o Mycobacterium leprae, que provoca la lepra. Aunque no cumplen los postulados, se sabe que son los causantes.

Estos postulados fueron comprobados por Pasteur. Pasteur expuso la llamada Teoría germinal de las enfermedades infecciosas, según la cual toda enfermedad infecciosa tiene como origen un microorganismo con capacidad de propagación entre personas. Koch fundó la Escuela de Microbiología de Berlín, y Pasteur fundó el Instituto Pasteur en París, y así la microbiología empezó a funcionar como una ciencia más. Tanto Koch como Pasteur son considerados los padres de la bacteriología.

La Escuela de Microbiología de Koch logra aislar diversos agentes patógenos: tuberculosis en 1882, cólera en 1883, difteria en 1884, tétanos en 1885, neumonía en 1886, meningitis en 1887, peste en 1894, y sífilis en 1905. También averiguan los ciclos infectivos de diversos agentes de enfermedades tropicales no bacterianas tales como la malaria o la enfermedad del sueño. De hecho, Robert Koch recibió el Premio Nobel por sus investigaciones y descubrimientos sobre la tuberculosis en 1905.

Mientras tanto, el Instituto Pasteur estudia los procesos infectivos, la inmunidad del hospedador, y la obtención de vacunas. Todo esto acabaría contribuyendo al nacimiento de la inmunología. Pero esto lo analizaremos más adelante. Debido a sus estudios y hallazgos, tanto como Koch como Pasteur son considerados los padres de la microbiología moderna.

Cultivo de microorganismos y avances técnicos

Existía la idea equivocada de que los microorganismos podían cambiar de forma, ya que cuando una muestra se observaba durante varios días, aparecían distintas formas que los investigadores relacionaban con cambios de forma del mismo microorganismo, naciendo así la Teoría del Pleomorfismo. De hecho, Carl von Linneo, en su Systema Naturae, clasificó a todos los microorganismos en un mismo grupo, llamado Chaos, ya que pensaba que, a causa del pleomorfismo no se podían clasificar. Más tarde se aclaró todo y se descubrió que no cambian de forma ya que presentan un genotipo que determina su forma. De hecho, lo que en realidad sucedía en los experimentos es que unos microorganismos morían y aparecían otros nuevos que se aprovechaban de los productos de desecho de los anteriores, y así sucesivamente, dando un proceso de sucesión microbiana.

Definimos cultivo puro como aquel que contiene una sola clase de microorganismos, que teóricamente derivan sólo de uno, y por lo tanto son totalmente idénticos. Se ingeniaron muchos métodos para conseguirlo y separar unos microorganismos de otros, sobre todo en la Escuela de Berlín de Koch.

Esto permitió rebatir la teoría del pleomorfismo, y contribuyó a desarrollar técnicas de cultivos puros. En 1878 Joseph Lister usaría las diluciones seriadas. También aparecen las placas de Petri, diseñadas en 1887 por el bacteriólogo alemán Julius Richard Petri cuando trabajaba como ayudante de Robert Koch.

Robert Koch introdujo el uso de medios sólidos, con rodajas de patata y gelatina. Además, creó la técnica de siembra en estría, el cultivo en tubo inclinado y el método de vertido en placa. En 1882, Walter Hesse empezó a usar agar-agar como agente para gelificar el caldo de carne. El resultado fue exitoso; con unos 100ºC se fundía y podía mezclarse con el caldo líquido. A temperatura ambiente, este medio se hacía sólido. Además, el hecho de que el agar-agar sea más bien translúcido permitía la identificación de colonias bacterianas y sus propiedades más fácilmente.

A finales del siglo XIX los investigadores se preguntaron si los microorganismos eran capaces de transformar la materia inorgánica. Los principales descubrimientos se atribuyen a Sergei Winogradsky y Martinus Beijerinck.

Winogradsky estudió los procesos de la nitrificación, identificando los géneros Nitrosomonas y Nitrosococcus, que oxidan amonio a nitrito, y Nitrobacter, que oxida nitrito a nitrato. También identificó a Clostridium pasteurianum, capaz de fijar nitrógeno atmosférico. Mientras, Beijerinck descubrió la fijación de N₂ atmosférico de las leguminosas, además de las bacterias reductoras de sulfato, una forma de respiración anaerobia. Estas bacterias son capaces de usar sulfato como aceptador de electrones en vez de oxígeno. También consiguió el aislamiento y descripción de Spirillum desulfuricans, bacteria reductora de sulfito. A ambos científicos se le atribuyen la creación de los medios selectivos y de enriquecimiento. Más adelante, Charles Würtz impulsó el uso de los medios diferenciales, en 1892.

Para conseguir estos avances hacían falta mejoras tanto en la microscopía como en la visión de las muestras.

Para mejorar los microscopios Koch colabora con la industria Schott, además de recibir ayuda de expertos en óptica, como Carl Zeiss y Ernst K. Abbé. Ambos produjeron el objetivo de inmersión en agua. Abbé también mejoró el diseño del microscopio para conseguir una mejor visión, creando el condensador de Abbe, aparato para conseguir iluminación inferior en microscopios, y el refractómetro de Abbe.

La imagen tiene un atributo ALT vacío; su nombre de archivo es 200px-Microscope_Zeiss_1879.jpg
Microscopio de Carl Zeiss en colaboración con Ersnt Abbé. Fuente: Wikipedia

Para una mejor visión de la muestras se desarrollaron tinciones. La tinción es una técnica que ayuda mejorar el contraste en la imagen vista al microscopio. Para su creación, Koch colabora con la industria química BASF. Así, comienza a usar colorantes para observar a las bacterias. En 1882, Franz Ziehl y Friedrich Neelsen describen por primera vez una tinción diferencial para identificar bacterias ácido-alcohol resistentes, como Mycobacterium tuberculosis, llamada tinción de Ziehl-Neelsen. En 1884, Hans Christian Joachim Gram crea la tinción de Gram, que permite distinguir bacterias Gram positivas y Gram negativas, algo especialmente útil a la hora de elegir un tratamiento antibiótico. También en ese mismo año, Charles Chamberland desarrolla los filtros Chamberland, hechos con porcelana y con capacidad de retener bacterias. En 1890, Friedrich Loeffler logra visualizar flagelos bacterianos por medio de su técnica de impregnación argentica.

Finales del siglo XIX - actualidad

Surgimiento o escisión de algunas especialidades

Virología

A finales de siglo había una serie de enfermedades todavía con causa desconocida. Se sabía que el agente que lo causaba era capaz de atravesar todos los filtros bacterianos conocidos entonces, por lo que su tamaño era mucho menor que el de cualquier bacteria. A estos agentes se les llamó virus.

El descubrimiento de los virus se debe a Dimitri Ivanovski y Martinus Beijerinck. La primera observación fue en una enfermedad de plantas, la del mosaico del tabaco. En 1892, Iwanovski demostró que el mosaico del tabaco se puede reproducir experimentalmente, ya que el filtrado de un filtro Chamberland era infeccioso al aplicarlo a plantas sanas. Él pensaba que se trataba de una toxina, y no desarrolló su idea. En 1898, Beijerinck demostró que lo que llamó contagium vivum fluidum se incorporaba al protoplasma del hospedador para lograr su replicación. Más adelante, él introdujo la palabra "virus" para denominar a estos agentes. No lograron ver los virus por microscopía óptica, pero intuían su existencia. Así, a finales del siglo XIX ya estaba establecido el origen de las enfermedades infecciosas y nació una nueva especialidad científica dentro de la microbiología, la virología.

Durante los siguientes años seguirían descubriéndose más virus. En 1898, Friedrich Loeffler y Paul Frosch descubren los virus animales, específicamente un virus que causa la glosopeda o fiebre aftosa del ganado. Walter Reed descubre en 1901 el primer virus humano conocido, el que provoca la fiebre amarilla. Es más, también descubrió que el contagio entre individuos se debía a los mosquitos, que hacían de vectores. Francis Peyton Rous descubrió el virus del sarcoma aviar (virus del sarcoma de Rous) en 1911 con la técnica de multiplicación de virus animales en embriones en pollo. Sus trabajos le darían el premio Nobel en 1966. Más adelante, Frederick Twort descubre los bacteriófagos en 1915, pero es Félix d'Herelle el que desarrolla el trabajo de Twort y acaba acuñando el término bacteriófago. Frank Macfarlane Burnet es quien describe las fases del ciclo de multiplicación de los fagos. J. Border, M. Ciuca y E. Gildemeister describen el fenómeno de lisogenia. En 1950, André Lwoff relaciona los ciclos lítico y lisógenico de los fagos. J. E. Barnard consigue visualizar virus en 1925 mediante un microscopio ultravioleta, si bien se veían solo diminutas partículas y no aparecían estructuras.

En 1939 conseguiría hacer fotografía a un virus, observado por un microscopio electrónico. En 1935, Wendell M. Stanley purifica y cristaliza el virus del mosaico del tabaco. Observa que está compuesto principalmente por proteínas, y que los cristales inanimados causan enfermedad en plantas sanas. Sus trabajos sobre los virus le darían el premio Nobel en 1946. En 1949, John Enders, Thomas Weller y Frederick Robbins descubren el virus de la polio, y lo consiguen multiplicar in vitro usando cultivos de tejido humano. Este trabajo sobre la polio les da el premio Nobel en 1954. Renato Dulbecco mejoraría la técnica, además de observar que los virus animales pueden formar placas de manera similar a los fagos. Fue de los primeros que pensó que algunos virus desempeñan un papel destacado en la formación del cáncer. David Baltimore y Howard Temin descubrirían la acción de la enzima transcriptasa inversa, encontrada en retrovirus. Sus investigaciones les harían compartir a los tres el premio Nobel en 1975.

Durante la segunda mitad del siglo XX se descubren otras entidades subvíricas, agentes infecciosos más pequeños que los virus. En 1971, Theodor Otto Diener describe los viroides: un agente patógeno que afecta a plantas constituido únicamente por ácido nucleico, en vez de ácido nucleico y proteínas como los virus. En 1981, Stanley B. Prusiner descubre los priones (proteinaceous infectious particle), partículas proteicas desprovistas de material genético que afectan a animales. Por ese descubrimiento recibiría el premio Nobel en 1997.

Inmunología

Muchos de estos descubrimientos iniciales se estudiaron porque las enfermedades que producían tenían impacto económico o en el hombre. Y es que los microorganismos tenían una gran capacidad destructiva. Así que había que buscar soluciones. De ahí aparecen dos líneas de investigación: la inmunización (inmunología) y la quimioterapia.

La inmunización se basa en el tratamiento preventivo. El inicio de estas prácticas es antiguo, ya que comenzaron con las observaciones de Edward Jenner en el siglo XVIII. Observó que la viruela era una enfermedad tanto humana como vacuna. Se dio cuenta de algo extraño: las personas que ordeñaban a las vacas afectadas de viruela no adquirían la viruela humana, de algún modo se hacían resistentes. Para intentar conseguir esa resistencia, cogió muestras de las heridas de la viruela vacuna y las inoculó en humanos sanos. Nacía de esta forma la primera vacuna, denominada así por Pasteur, en honor a Jenner y sus estudios con las vacas. Actuaba contra enfermedades no sólo de origen viral, sino también de origen bacteriano, como el carbunco.

Pasteur desarrollaría la vacuna contra la rabia. La rabia es un virus que ataca al sistema nervioso, primero actuando sobre los músculos de la zona de la garganta. Se le llamaba hidrofobia porque los afectados, aun teniendo sed, no pueden beber agua porque no controlan la epiglotis. La rabia es la única enfermedad en la cual se puede vacunar al paciente después de haberse infectado, si es que el virus no ha llegado al sistema nervioso. Esto fue clave en la primera persona vacunada, Joseph Meister. Su madre lo llevó a Pasteur tras recibir una mordedura de perro. La vacuna aun no había sido probada, pero accedió a que le vacunaran, lo que salvo la vida de su hijo. Como agradecimiento, trabajó para el toda su vida. Es más, la fama que le dio esta primera vacunación exitosa ayudo a la creación del Instituto Pasteur. Además de la rabia, Pasteur desarrolló vacunas contra el cólera aviar y el carbunco.

Otro descubrimiento importante en el área de la inmunología fue el de la fagocitosis. En 1884, Ilia I. Mechnikov formula la teoría de la inmunidad celular, que explica que la fagocitosis es la base principal del sistema de defensa de nuestro organismo, y muestra la capacidad del cuerpo de resistir y vencer enfermedades. Además de la fagocitosis, también hizo estudios importantes sobre la sífilis que más tarde ayudarían a Ehrlich a encontrar una cura.

Emil von Behring y Shibasaburo Kitasato descubrieron las antitoxinas (hoy les llamamos anticuerpos) neutralizantes del tétanos en 1890, y de la difteria en 1891. De ahí desarrollaron la teoría de la inmunidad humoral; a diferencia de la inmunidad celular, ésta implica el uso de anticuerpos. Su pensamiento era que en el suero de animales inmunizados había lo que llamo "antitoxinas" con capacidad de eliminar a las bacterias. von Behring recibiría en 1901 el premio Nobel por sus estudios sobre la difteria. Paul Erlich logró desarrollar un suero, sacado de caballos, para combatir la difteria, además de conseguir la cuantificación de la antitoxina presente en el suero, y así, normalizar estos sueros para uso terapéutico. Su trabajo en inmunología le daría el premio Nobel en 1908.

Seguirían habiendo más avances. En 1975, César Milstein y Georges Kohler desarrollarían la técnica de producción de anticuerpos monoclonales a partir de hibridomas. Un hibridoma consta de un linfocito tumoral y un linfocito normal. La unión de ambos reúne sus características: rapidez en el crecimiento y producción del anticuerpo deseado. Esta investigación les daría el premio Nobel en 1984. Susumu Tonegawa descubrió fenómenos de reorganización genética que eran responsables de la expresión de los genes de las inmunoglobulinas. Su pensamiento era que la respuesta inmune está condicionada genéticamente. Sus trabajos ayudaron a descubrir cuantos genes de inmunoglobulinas tenemos y como se forman los anticuerpos específicos. Por su estudio de la inmunología recibió el premio Nobel en 1987.

Quimioterapia

La otra opción es la quimioterapia, pero ésta se aplica cuando ya se ha enfermado. Ambas opciones lograron aumentar la esperanza de vida del hombre al doble. Partió de Paul Ehrlich, quien creó el concepto de balas mágicas, sustancias químicas con toxicidad selectiva, capaces de dañar a las bacterias pero no a las células. Así, tanto Ehrlich como Sahachiro Hata empezaron a probar sustancias dañinas para la bacteria Treponema pallidum (bacteria de la sífilis) pero que eran inofensivas o causaban efectos leves en las células del cuerpo humano. Después de 605 ensayos encontraron la sustancia correcta, arsfenamina, a la que llamaron Salvarsan 606, por el número de ensayos hechos hasta entonces. Se disparó toda una línea de investigación.

Salvarsan 606

Gerhard Domagk comenzó a buscar agentes quimioterápicos desde 1927. Unos años más tarde descubrió una sustancia a la que llamó Prontosil Rubrum, con capacidad de proteger de Streptoccocus pyogenes. Más adelante, Thérèse y Jacques Tréfouël descubren la sustancia efectiva contra los estreptococos del prontosil, la sulfanilamida. De hecho, también demostraron su efectividad contra otras bacterias, como neumococos y gonococos. En 1940, Donald Devereux Woods y Paul Fildes descubren cómo funciona la sulfanilamida; compite con el ácido p-aminobenzoico (PABA) por una enzima bacteriana llamada dihidropteroato sintasa. Esta unión inhibe la formación de ácido fólico bacteriano, y con ello, la síntesis de purinas y pirimidinas, lo que lleva a la muerte de las bacterias.

Antibiosis

La antibiosis consiste en el uso de agentes quimioterápicos naturales, a diferencia de las sulfamidas, que son artificiales. Su etapa comienza con el descubrimiento de la penicilina. Si bien es Fleming quien hace oficial este hallazgo, diversos científicos como André Gratia, Sarah Dath, Ernest Duchesne o Clodomiro Picado Wight ya hablaron anteriormente de penicilinas con capacidad antibacteriana. Pero por diversas razones, ninguno de ellos logró formalizar sus estudios. En 1926, Alexander Fleming estudiaba el Staphylococcus aureus cuando se dio cuenta de que su placa se había contaminado al caer una espora de Penicillium notatum, un hongo que secretaba alguna sustancia que impedía el crecimiento del estafilococo en sus alrededores. No obstante, su producción a larga escala era difícil. Fue en los años 40 cuando Ernst Chain y Howard Florey produjeron, por primera vez, la penicilina. Estos tres científicos compartirían el premio Nobel de 1945. Selman Waksman descubrió la actinomicina en 1940, pero no pudo usarla debido a su alta toxicidad. Unos años más tarde, uno de sus alumnos, llamado Albert Schatz, descubre la estreptomicina, pero es Waksman quien se atribuye el mérito. Acabaría reconociendo más adelante el mérito como conjunto, pero el premio Nobel de 1952 por ese descubrimiento lo recibiría en solitario.

Con el descubrimiento de estos dos antibióticos comienza la Era De Los Antibióticos. No obstante, los microorganismos tienen métodos para adquirir resistencia también, mediante mutaciones. La aparición de bacterias resistentes a a antibióticos es uno de los grandes problemas presentes y futuros de la ciencia. Una aproximación a una posible solución se ha encontrado este año, con la aparición de la halicina, y especialmente por la forma en la que se ha encontrado este compuesto. El desafío sigue en marcha.

Multitud de enfoques en el estudio microbiano

La microbiología actual estudia a los microorganismos y sus actividades, tanto de los patógenos como los no patógenos. También comprende conocimientos de distintos campos como la ecología, la inmunología, genética o la bioquímica entre otros. A su vez, la microbiología se puede dividir en otros campos; ahora mismo estas son sus especialidades:

  • Bacteriología. Estudio de las bacterias y las arqueas. Si bien las arqueas son un dominio diferente al de las bacterias, la bacteriología comprende el estudio de ambos dominios.
  • Parasitología. Estudio de organismos parásitos. Se incluyen a microorganismos eucariotas como los helmintos, los protozoos y los artrópodos. Ademas, se estudian las enfermedades que provocan dichos parásitos en humanos, animales y plantas.
  • Protozoología. Estudio de los protozoos, rama de la parasitología.
  • Micología. Estudio de los hongos: levaduras y mohos.
  • Virología. Estudio de los virus.
  • Ficología. Estudio de las algas.

En esencia, las aplicaciones de la microbiología son dos: clínica e industrial. La aplicación clínica es para el control de las bacterias, virus y hongos y de su impacto en la salud humana y animal. La aplicación industrial saca provecho de las actividades de los microorganismos. Dentro de la microbiología existen estás disciplinas:

  • Microbiología médica. Estudio de los microorganismos que causan enfermedades en el ser humano. Se analiza la transmisión del patógeno, su nivel de infectividad y su tratamiento.
  • Microbiología veterinaria. Se dedica al estudio de los microorganismos que causan enfermedades en los animales, con especial interés en los animales domésticos y de ganadería.
  • Microbiología sanitaria. Es el estudio de los microorganismos que contaminan y estropean los alimentos. Abarcan a los microbios que pueden transmitir enfermedades mediante los alimentos a quienes los consumen.
  • Fitopatología. Es el estudio de las enfermedades que determinados microorganismos causan en las plantas.
  • Microbiología agrícola. Es un enfoque diferente al de las anteriores disciplinas. En este caso, se estudia a los microorganismos de los suelos (especialmente hongos y bacterias) destinados al cultivo ciertas plantas y de cómo su interacción en conjunto resulta beneficiosa.
  • Fisiología microbiana. Se dedica al estudio del crecimiento, metabolismo y regulación de los microorganismos a nivel bioquímico.
  • Genética microbiana. Es el estudio de la organización y regulación de los genes de los microorganismos.
  • Microbiología ambiental. Se dedica al estudio de la función y diversidad de los microbios en sus entornos naturales.
  • Ecología microbiana. Relacionado con la anterior, esta disciplina estudia el comportamiento de las poblaciones de microorganismos y la interacción con su ecosistema.
  • Microbiología evolutiva. Se dedica al estudio de la evolución de los microbios. Abarca la taxonomía bacteriana; esta disciplina es determinante para la clasificación de los microorganismos.
  • Microbiología industrial. Abarca la explotación de los microorganismos para su uso en procesos industriales, tales como la fermentación industrial o el tratamiento de aguas residuales.

Artículos relacionados

Subir

Esta página usa cookies para asegurar que damos la mejor experiencia al usuario en nuestra web. ¿Las aceptas? Leer Más