¿Le temes a los microorganismos?
Probablemente si le temes a los microorganismos es porque has oído de las enfermedades que muchos de ellos producen, o porque finalmente has sido afectado por alguna de dichas enfermedades. Aunque muchos atacan no solo a los seres humanos sino a otros organismos, los microorganismos constituyen la base de la mayoría de los ecosistemas y ambientes, y permiten su balance gracias a que descomponen y sintetizan gran cantidad de sustancias utilizadas por otros seres vivos.
¿Que son?
Los microorganismos son seres vivos unicelulares que incluyen grupos tan diversos como bacterias, hongos, algas y protozoos. En general pueden ser procariotas como las bacterias (donde el material genético no se encuentra en un compartimiento específico), o eucariotas como los hongos y los protozoos (donde un núcleo contiene el material genético con las instrucciones para los principales procesos celulares). Las bacterias, hongos y protozoos, juegan un rol central en la interacción con los seres humanos. Un grupo adicional también clasificado dentro de los microorganismos son los virus. Los virus son agentes infecciosos que necesitan de un hospedero para reproducirse, y no tienen un metabolismo celular (de hecho las partículas víricas no pueden clasificarse realmente como células) por lo cual su carácter de organismo es puesto a veces en duda [1]. Aunque son un grupo importante por su relación con los seres humanos, dos artículos previos en el blog sobre AH1N1 [2] y el HIV [3] dan información detallada de sus característica, y no ahondaremos en ellos en este artículo.
Las bacterias
Las bacterias son exclusivamente unicelulares y no poseen un núcleo, son probablemente los organismos más antiguos de la tierra [4], y aunque hasta el momento las especies caracterizadas de este grupo están en el rango de miles, se cree que probablemente están en el orden de millones [5], [6]. Si a esto le sumamos el hecho de que un gran número de poblaciones bacterianas pueden, en teoría, duplicar sus poblaciones en menos de una hora, la abundancia de estos seres sobre la tierra es abrumadora. Por ejemplo, se estima que el numero de bacterias en un solo estornudo puede oscilar entre 10.000 y 100.000 [1].
Los distintos grupos de bacterias han sido capaces de colonizar todo tipo de ambientes, gracias a que pueden utilizar como fuentes nutricionales gran diversidad de compuestos orgánicos, inorgánicos, además de ser autótrofas (producen su propio alimento) en algunos casos [1], y a que pueden sobrevivir en ambientes extremos en los cuales la mayoría de organismos no logran sobrevivir [7], [8]. Hay reportes de bacterias que pueden vivir en temperaturas tan altas como 121°C y tan bajas como -20°C [7]. El descubrimiento de la posibilidad de vida en dichos ambientes tan extremos ha dado más fuerza a discusiones tan interesantes como la de la posibilidad de vida en otros planetas [8].
Debido a la diversidad de ambientes colonizados por las bacterias y a que pueden degradar un sinnúmero de sustancias, muchos compuestos en la tierra e incluso en el cuerpo humano existen y se procesan gracias a ellas. De hecho varios de estos microorganismos presentes en el sistema digestivo (Figura 1), ayudan a procesar los alimentos e incluso a la producción de algunas vitaminas. Al parecer su presencia en el cuerpo humano también evita que otros microorganismos causantes de enfermedades graves se establezcan debido a que la microflora natural del sistema digestivo generalmente es más eficiente en utilizar los recursos que otros microorganismos oportunistas. Varios experimentos han demostrado que cuando se producen animales libres de microorganismos, estos son mucho más susceptibles a infecciones bacterianas oportunistas causantes de enfermedades [1].
Figura 1. La bacteria Escherichia coli. Algunas cepas de esta bacteria se encuentran naturalmente en la flora intestinal, pero otros tipos pueden causar infecciones serias. Imagen tomada de: http://en.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli.
Los hongos
Aunque existen hongos multicelulares y bastantes conspicuos, una gran cantidad de los hongos son bastante pequeños (en el rango de micrómetros) y se hacen imperceptibles debido a sus hábitos nutricionales que incluyen relaciones simbióticas y parasíticas con animales y plantas, y en gran medida, descomposición de materiales orgánicos. Los hongos constituyen con las bacterias una fracción importante del suelo y ayudan a mantener y procesar sus nutrientes y biomasa (masa producida por organismos vivos en un área específica) [9]. Los hongos microscópicos pueden construir estructuras celulares filamentosas multinucleadas como las hifas pero también pueden encontrarse como células individuales o levaduras (Figura 2) [1]. Las levaduras en si, pueden constituir solo una de las etapas de desarrollo de ciertos hongos, pero también pueden existir por si solas y aunque solo constituyen 1% de todas las especies de hongos, algunas de sus especies se han convertido en las más relevantes por su uso en la fabricación de bebidas alcohólicas y el pan. Cientos de cepas (las cepas son variantes genéticas de una misma especie) han sido usadas históricamente para la producción de vino, cerveza y pan, y su estudio genético ha demostrado por ejemplo, que muchas cepas utilizadas para el procesamiento del pan pueden estar más relacionadas con cepas de vino que con otras de pan [10].
Otra particularidad de los hongos es que muchas veces desplazan a las poblaciones bacterianas gracias a la producción de compuestos que inhiben el crecimiento de las bacterias o las destruyen (antibióticos). De hecho uno de los antibióticos más famosos (la penicilina) es producido por hongos del género Penicillium [1].
Figura 2. La levadura Saccharomyces cerevisae. La levadura utilizada para la fermentación en la producción de cerveza. Imagen tomada de: http://en.wikipedia.org/wiki/Saccharomyces_cerevisiae.
Los protozoos
Los protozoos son eucariotas y un gran número de ellos son de un tamaño notorio (en el rango de milímetros) [1]. La movilidad de los protozoos es una de las características sobresalientes de la mayoría de estos organismos, lo cual logran utilizando estructuras conocidas como pseudópodos (Figura 3), cilios y flagelos [1]. A nivel ecológico los protozoos son importantes pues al alimentarse de otros microorganismos controlan sus poblaciones y pueden liberar componentes importantes para otros organismos. Tal es el caso de los protozoos que se alimentan de poblaciones bacterianas, luego de lo cual liberan nutrientes que benefician el crecimiento de las plantas [11].
Figure 3. El protozoo Amoeba proteus. Las proyecciones en forma de dedos son conocidas como pseudópodos, y se utilizan para la movilidad del organismo. Tomado de: http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artsep01/amoeba.html.
¿Tener o no tener miedo?
Como vemos una gran cantidad de microorganismos hacen parte esencial de los ecosistemas, e incluso pueden ser utilizados para el beneficio de la humanidad. El cuerpo de un animal es rico en nutrientes que pueden ser procesados por los microorganismos y por eso es que los humanos poseemos poblaciones naturales en distintas partes del cuerpo [1]. Las secreciones de la piel, los restos de comida acumulados en nuestras bocas y los productos de la digestión en el sistema digestivo hacen que estas partes del cuerpo contengan poblaciones de microorganismos estables, las cuales son en la mayoría de las ocasiones benéficas. Sin embargo cuando nuestro sistema inmune esta débil, las condiciones higiénicas o los niveles de nutrición no son los adecuados, las poblaciones de microorganismos que no son perjudiciales normalmente se pueden disparar, ciertas bacterias oportunistas pueden competir con las poblaciones benéficas, y microorganismos agresivos pueden instaurarse, crear infección e incluso generar enfermedades severas. De este modo, y hasta cierto punto, nuestro miedo a contraer una infección o enfermedad, esta posiblemente bien fundamentado.
Las bacterias, los hongos, los protozoos y los virus están por todos lados, y muchos de ellos están en busca de un hospedero donde preservar sus poblaciones y aumentar sus números. Por ejemplo, poblaciones normales de la bacteria Streptococcus pneumoniae se encuentran en el cuerpo de cualquier adulto, pero cuando las defensas del cuerpo se debilitan, la bacteria puede reproducirse agresivamente y producir un tipo de neumonía [1].
Los virus producen un sinnúmero de enfermedades, desde el resfriado común y la influenza causadas por dos virus distintos, hasta el virus de inmunodeficiencia humana (VIH) causante del síndrome de inmunodeficiencia adquirida [3]. Debido a que los virus no son realmente organismos (el tratamiento con antibióticos es inútil), y a que su material genético les permite cambiar tan rápidamente, los tratamientos contra ellos son generalmente poco efectivos y por eso ha sido imposible erradicar muchas de las enfermedades producidas por ellos.
Por otro lado, mientras que el número de hongos patogénicos (causantes de enfermedades) en los humanos no es muy alta, los protozoos han sido causantes de algunas de las enfermedades más famosas históricamente. La malaria, causada por el parásito de género Plasmodium (Figura 4) es un claro ejemplo. El parásito causante de la malaria es transmitido por mosquitos del género Anopheles, y las células que se reproducen en el hígado, son luego liberadas en la sangre e infectan y destruyen las células sanguíneas. De acuerdo con la organización mundial de la salud en el año 2008 había 247 millones de casos de Malaria y casi un millón de personas (la mayoría en Africa) murieron a causa de la enfermedad [12].
En conclusión podríamos decir que aunque hay microorganismos benéficos y perjudiciales para los seres humanos, las poblaciones microbianas constituyen posiblemente los organismos más exitosos sobre la tierra en hábitos de vida, abundancia y diversidad (mucha de esta aún esta por ser descubierta). Posiblemente lo mejor que podemos hacer para combatir las infecciones microbianas es mantener un estilo de vida sano y ayudarnos de nuestros avances científicos. Sin embargo de algo podemos estar seguros, los microorganismos estuvieron en el planeta antes que nosotros, y muy posiblemente seguirán viviendo luego de que nuestra especie se extinga.
Figure 4. El protozoo Plasmodium falciparum. El parásito se distingue de las demás células sanguineas por su forma ovalada. Tomado de: http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmodium_falciparum.
References
[1]Brock TD, Madigan MT: Biology of Microorganisms, Fifth edn. New Jersey: Prentice Hall; 1984.
[2]http://biogenic-colombia.blogspot.com/2009/12/ah1n1-vacunarse-o-no-vacunarse.html
[3]http://biogenic-colombia.blogspot.com/2010/10/el-genoma-del-virus-del-sida.html
[4]Zimmer C: On the Origin of Life on Earth. Science 2009, 323(5911):198-199.
[5]Schloss PD, Handelsman J: Status of the microbial census. Microbiology and Molecular Biology Reviews 2004, 68(4):686-+.
[6]Torsvik V, Ovreas L, Thingstad TF: Prokaryotic diversity - Magnitude, dynamics, and controlling factors. Science 2002, 296(5570):1064-1066.
[7]Canganella F, Wiegel J: Extremophiles: from abyssal to terrestrial ecosystems and possibly beyond. Naturwissenschaften 2011, 98(4):253-279.
[8]Rothschild LJ, Mancinelli RL: Life in extreme environments. Nature 2001, 409(6823):1092-1101.
[9]Joergensen RG, Wichern F: Quantitative assessment of the fungal contribution to microbial tissue in soil. Soil Biol Biochem 2008, 40(12):2977-2991.
[10]Legras JL, Merdinoglu D, Cornuet JM, Karst F: Bread, beer and wine: Saccharomyces cerevisiae diversity reflects human history. Molecular Ecology 2007, 16(10):2091-2102.
[11]Bonkowski M: Protozoa and plant growth: the microbial loop in soil revisited. New Phytologist 2004, 162(3):617-631.
[12]http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs094/en/index.html