6
INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGIA
de un valor inestimable para aclarar muchos fenómenos biológicos y genéticos.
Los microorganismos tienen un ámbito más
amplio de potencialidades fisiológicas y bioquímicas que todos los demás organismos en total.
Por ejemplo, algunas algas y bacterias son
capaces de fijar nitrógeno atmosférico para sintetizar proteínas y otros compuestos orgánicos
nitrogenados complejos. Otras especies requieren compuestos de nitrógeno inorgánico u orgánico como materia prima para elaborar sus
constituyentes. Algunos microorganismos sintetizan todas sus vitaminas, en cambio otros necesitan que les sean suministradas. Revisando los
requerimientos nutricionales de varios microorganismos es posible que encontremos que algunos
son muy sencillos y otros complejos. La creciente complejidad de estos requerimientos es un
reflejo de la menor o mayor capacidad de síntesis de tales organismos. Además, esta forma de
analizarlos nos informa sobre las etapas en la
síntesis de varios metabolitos, por ejemplo, desde el nitrógeno atmosférico a sales inorgánicas de
nitrógeno a aminoácidos. Los bioquímicos han
tomado microorganismos con diversos grados
de capacidad sintética para investigar esos procesos.
En su alocución presidencial a la Sociedad de
Bacteriólogos Americanos (1942) Selman A.
Waksman aseveró:
No hay campo del desenvolvimiento humano,
ya sea en la industria, en la agricu~tura, en
la preparación de alimentos o relac10n~do con
los problemas de la vivienda o del vestid~,
la conservación de la salud humana y animal, o
la lucha contra la enfermedad, donde el
microbio no desempeñe un papel importante Y
con frecuencia fundamental.
Los microbiólogos han logrado éxitos notables
en la explotación de microorganismos. útiles Y
combatiendo a loo dañinos. Entre esos microorganismos los hay que obtienen el carbono de fuentes inorgánicas u orgánicas; otros con~ienen c_lorofila o carecen de ella. Algunos no tienen bien
definido su aparato nuclear, otros sí; unos son
unicelulares y otros multicelulares. Muchos se
alimentan de materia orgánica muerta y otros
son parásitos.
EL LUGAR DE LOS MICROORGANISMOS
EN EL MUNDO DE LOS SERES VIVOS
T
Como se ha explicado, en Microbiología se est
dian algunos organismos que son predominant
mente del tipo vegetal, otros que son del
animal y otros más que comparten las caracte~
rísticas de ambos. Como hay organismos que no
se pueden clasificar en el reino vegetal, o el an¡.
mal, se han establecido nuevos reinos para clas¡_
fica.rlos.
A
u;·
e
1
EL REINO PROTISTA DE HAECKEL
Una de las más antiguas de estas proposicio.
nes la hizo, en 1886, el zoólogo alemán E. H.
Haeckel, quien sugirió un tercer reino que com.
prendiera los microorganismos ~ni~lulares que
no son típicamente vegetales, m ammales y los
catalogó en este nuevo reino, el Protista. Así
pues, cuando en general se habla de protistas, se
trata de bacterias, algas, hongos y protozoos,
pero no de virus porque éstos no son organismos
celulares.
CÉLULAS PROCARIÓTICAS Y EUCARIÓTICAS
A medida que se profundiza en el conocimiento
de la ultraestructura celular, los microorganismos a su vez se dividen en dos categorías, los
procariotes (también llamados prokaryotes) y
eucariotes (eukaryotes). Esta división se basa en
diferencias (resumidas en la tabla 1-1) en les
detalles de .organización de la estructura celular. Las algas azul-verdosas y las bacteri~ son
organismos procarióticos. Los microorganismos
procarióticos abarcan protozoos, hongos. Y algas. (Las células de las plantas y de ,lo~ animales
son eucarióticas.) Los virus son los umcos, entre
todos los organismos, que quedan fuera d.e este
esquema de organización celular. En las figuras
1-2 a 1-4 se muestran organismos típicos procarióticos y eucarióticos. A veces se usan las ex.pre.
. Jenores
.
supenores
siones protistas
in
y prot·"tas
..,
., .
•
·
,
t
·
eucanoticos,
para los orgamsmos procano 1cos Y
respectivamente.
EL CONCEPTO DE LOS CINCO REINOS
DE WHITTAKER
.
.
de clas1·
Whittaker (1969) propuso otro sistema
.
ficación en cinco reinos, el cual es ahora arn
EL ALCANCE DE LA MICROBIOLOGÍA
Tabla 1-1
7
Aspectos distintivos de c élulas procariótic as y eucarióticas
ASPECTO
CÉ LULAS PROCARI ÓT ICAS
CÉ LULAS EUCARI ÓTICAS
Grupos como unidad de _estructura
Bacterias , algas azul-verdosas
Algas, hongos, protozoos, plantas y
animales
Ta maño del organismo
1-2 por 1-4 µm o menos
Mayores de 5 µm en anchura o
diámetro
Localización
Nucleoide, cuerpo cromatínico o
material nuclear
Núcleo , mitocondrias, cloroplastos
Estructura del núcleo
No delimitado por membrana nuclear
Delimitado por membrana nuclear
Un cromosoma circular
Uno o más cromosomas lineales
El cromosoma no contiene histonas
Los cromosomas tienen histonas
La división no es por mitosis
División nuclear por mitosis
No hay nucleolo
Hay nucleolo
Los genes relacionados funcionalmente suelen estar arracimados
Los genes relacionados funcionalmente no están arracimados
El zigoto es merozigótico (diploide
parcial)
El zigoto es diploide
Citoplasma fluyente
No
Sí
Pinocitosis
No
Sí
Vacuolas gaseosas
Puede haber
No
Mesosoma
Sí
No
Ribosomas
?OS,* distribuidos en el citoplasma
80S, * dispuestos sobre membranas en
un retículo endoplásmico. ?OS en
mitocondrias y cloroplastos
Mitocondrias
No
Sí
Cloroplastos
No
Suele haber
Estructuras de Golgi
No
Sí
Retículo endoplásmico
No
Sí
Vacuolas limitadas por membranas
(verdaderas)
No
Sí
Generalmente no contienen esteroles
Contienen esteroles
Contienen en parte la maquinaria
respiratoria y, en algunos, la
fotosintética
No realizan funciones respiratoria,
ni de fotosíntesis
Pared celular
Peptidoglucano (mureína o mucopéptido) como componente
Carece de peptidoglucano
Órganos de locomoción
Fibrillas simples
Multifibrillas con "9 + 2"
microtúbulos
Sis tema genético:
Sexualidad
Naturaleza del citoplasma y de las
estructuras:
Estructuras celu lares exteriores:
Membranas citoplásmicas
8
INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA
Tabla 1-1
(Continuación)
ASPECTO
Seudópodos
C ÉLULAS EUCARI ÓT ICAS
CÉLULAS PROCARIÓTICAS
En algunos
No
Mecanismo metabólicos
Amplia variedad , sobre todo en las
reacciones anaerobias productoras
de energía . Algunos fijan el nitrógeno gaseoso; algunos acumulan
poli-(Beta)-hidroxibutirato como
material de reserva
Relación DNA como moles % de
guanina + citosina (G + C%)
28
a 73
La glucólisis para la vía del mecanismo
anaeróbic o productor de energía
Alrededor de 40
• S se refiere a la unidad Svedberg, el coeficiente de sedimentación en la ult racentrifuga.
Nota : Las definiciones de las palabras técnicas se dan en el Apéndice C, Glosario de términos.
pliamente aceptado por considerar las relaciones evolutivas y es compatible con los estudios
recientes sobre bioquímica, genética y ultraestr~ctura que hacen suponer que la endosimbiosis hereditaria (vivir juntos, uno dentro de
otro) lleva a la célula eucariótica tal como la
conocemos, a partir de una variedad de procariotes que derivan de un antecesor procariótico común. Este esquema se ilustra en la
figura 1-5.
El sistema de los cinco reinos se basa en tres
niveles de organización celular, así como en los
tipos de organización evolucionados en relación
· con los tres modos principales de nutrición: fotosíntesis, absorción e ingestión. Los procariotes
pertenecen al reino Monera, porque carecen del
modo ingestivo de nutrición. Los microorganismos eucarióticos unicelulares se clasifican dentro del reino Protista; en éstos, los modos de
nutrición son continuos. Como se muestra en la
figura 1-5, el modo de nutrición por fotosíntesis
de las microalgas aparece a la izquierda; los
protozoos, con una forma de nutrición por ingestión, están colocados a la derecha, Los organismos eucarióticos multicelulares y multinucleados se encuentran en los reinos Vegetal
(plantas verdes multinucleadas y algas superiores), Animal (animales multicelulares) y Hongos (hongos superiores multinucleados). Sus mecanismos nutricionales diversificados llevan a
una organización celular más diversificada. Los
microorganismos se encuentran en tres de los
cinco reinos: Monera (bacterias y algas azul-verdosas), Protista (microalgas y protozoos) y Hongos (levaduras y mohos). Los virus, no siendo
celulares, quedan fuera de este esquema de entes vivos.
REINO PROCARIOTE SEGÚN EL
MANUAL OF DETERMINA TIVE BACTERIOLOG Y
DE BERGEY
El Manual oj Determinative Bacteriology de
Bergey, en su 8a. edición, de amplia aceptación
y uso como referencia estándar para taxonomía
bacteriana, ha reconocido el reino Monera de
Whittaker pero lo ha llamado reino Procariote a
causa de la naturaleza procariótica de las células. Este reino tiene dos divisiones, una para las
algas azul-verdosas o cianobacterias (algunos
microbiólogos consideran como bacterias a las
algas azul-verdosas) y otra para las bacterias u
"organismos procarióticos que no son algas azulverdosas".
GRUPOS DE MICROORGANISMOS
Los principales grupos de protistas y virus se
describen brevemente como sigue: las algas son
organismos relativamente simples. Los tipos más
primitivos son unicelulares, pero otros son conjuntos de células iguales con poca o ninguna diferenciación en su estructura o en su función.
Otras algas, como las marinas pardas, tienen una
estructura corporal compleja con tipos de células
especializadas para funciones particulares. Independientemente del tamaño o la complejidad,
todas las algas contienen clorofila y son capaces
de efectuar la fotosíntesis. Las algas se encuentran generalmente en un medio acuático o en el
suelo húmedo.
EL ALCANCE DE LA MICROBIOLOGÍA
Figura 1-3 A) Fotomicrografía
electrónica del alga Chlamydomonas remhardii (X 15 000), una
célula eucariótica. (Cortesía de
George E. Palade, The Rockefeller University, con el permiso
de Holt, Nueva York, editores
de Ariel G. Leowy y Philip
Seikovitz. Ce// Structure and
.
Function, 1969. B) Una
interpretación artística de A).
9
Vacuola
Pared celular
Membrana plasmática
Pirenoide
con almidón
Membranas cloroplásticas
Envoltura nuclear
Núcleo
Mitocondria
Dictiosoma - ---::"'
(Aparato de Golgi)
A
Las bacterias son organismos procarióticos
unicelulares o simples grupos de células similares. Por lo común, su multiplicación es por fisión binaria.
Los hongos están desprovistos de clorofila.
Por lo regular son multicelulares, no poseen raí-
ces, ni tallos, ni hojas y su tamaño y forma varían desde el de una levadura microscópica de
una sola célula, hasta el de un champiñón o una
seta multinucleada gigante. Aquí nos interesan
sobre todo los organismos comúnmente llamados mohos, levaduras, y hongos patógenos lla-
10
INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA
- M,tocono ria
Gránulos
de almidón
B
Figura 1-4 A) Una célula (eucariótica) del hígado de una
rata recién nacida ( x 1O 800). (Cortesía de Georg e E.
Palade, The Rockefeller University, con permiso de Holt,
Nueva York, editores de Ariel G. Leowy y Philip Seikovitz,
Ce// Structure and Function , 1969.) 8) Interpretación
artística de A).
mados royas y carbones. Los hongos verdaderos
se componen de filamentos y masas de células
que constituyen el cuerpo del organismo, conocido como micelio. Los hongos se reproducen
por fisión, gemación o por medio de esporas en
estructuras fructificantes que son absolutamente
distintivas de determinadas especies.
Los protozoos, que son protistas eucarióticos
monocelulares, se diferencian sobre la base de
características morfológicas, nutritivas y fisiológicas. Su papel en la naturaleza es variable, pero los mejor conocidos son algunos que causan
enfermedad en el hombre y en los animales.
Los virus son muy pequeños, parásitos o patógenos de las plantas, los animales y de algunos
protistas, como las bacterias. Son tan pequeños,
que sólo se vuelven visibles s~ s~ amplific~n m~diante un microscopio electromco. Los virus solo pueden cultivarse en células vivas.
En la figura 1-6 se muestran algunos aspectos
morfológicos de los diversos grupos.
CÓMO SE DISTRIBUYEN LOS
MICROORGANISMOS EN LA NATURALEZA
Como ya se ha visto, los microorganismos se encuentran en todas partes. Son transportados por
l~s corrientes de aire desde la superficie de la
tierra a las partes más altas de la atmósfera.
Aun los que son naturales del océano llegan a
encontrarse a muchos kilómetros en las montañas más elevadas. Se encuentran en los sedimentos de los mares a grandes profundidades.
Abundan en el suelo fértil y son transportados
por los arro~s y los ríos a l?s lagos y a otros
grandes depositas de agua; s1 los desechos humanos, portadores de bacterias dañinas son vertidos en las corrientes de agua, las enfermedades
cunden. Abundan en donde encuentran alimento, humedad y una temperatura adecuada par_a
su desarrollo y multiplicación. Como las condiciones que favorecen la supervivencia y el des_arrollo de muchos mici:oorganismos son las mismas en que viven normalmente las personas, ~
inevitable que vivamos en medio de una multitud de microbios. Se encuentran en el aire qu_e
respiramos y en el alimento que comemos; asimismo, sobre la superficie de nuestro cuerpo,
nuestro conducto digestivo, en la boca, en ª
nariz y en otros orificios corporales. Afortuna-
r
EL ALCANCE DE LA MICROBIOLOG ÍA
damente, la mayor parte de ellos son inocuos
para nosotros y disponemos de recursos para resistir la invasión de los potencialmente dañinos.
CAMPOS DE APLICACIÓN
DE LA MICROBIOLOGÍA
Los microbiólogos suelen especializarse en el estudio de determinados grupos de microorganismos. Hablando con propiedad, la bacteriología
Figura 1-5 Sistema de clasificación de los cinco reinos
de Whittaker basada en tres niveles de organización celular, con divergencias nutricionales en cada nivel. Véase
el texto para explicación adicional. (Cortesía de R.H.
Whittaker. Science , 163:150-160, 1969. Copyright 1969 por
la Amer ican Association far the Advancement of Science.)
Plantee
es el estudio de las bacterias, si bien con frecuencia este término se usa como sinónimo de
Microbiología. La protozoología es una rama
de la parasitología que se ocupa solamente del
estudio de los protozoos. La parasitología abarca el estudio de los protozoos y de otros micro Y
macroorganismos parásitos. La micología es una
rama de la microbiología que trata de hongos
como son las levaduras y los mohos. La virología es la ciencia _que se refiere a los virus. La
ficología se refiere a las algas. No es raro que
exista mayor especialización en algunos aspectos
biológicos de un grupo' específico de microorganismos, como por ejemplo la genética bacteriana, la fisiología de las algas y la citología bacteriana.
Fungi
Animalia
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SINOPSIS
El conce,,to de cutlivo puro
El mh~o90op60
tnmunuación
Qen9rect6n eapont'"8a contra
Homo-nte•
mn amplios
M 1cr0h101rx11 r1 aplic.;id.:1
bto9'neele
810l0<J ;¡ mol'!<,u I;¡ r
La teorla del germen de la
enfennedad
Microbiologfa y aodedad
EVOLUCIÓN DE LA
MICROBIOLOGÍA
La l1istoria de la Microbiología es la relación de los log ros de mu chos
científicos, hombres y mujeres, pero menc iona relativam e nte pocos nombres
y acontecimientos destacados. Muchas cont ribuciones importan te s de
personas notables y sus nombres , han sido olvidadas, ecli psadas por as
sombras de otras que exageraron los cron istas . Se ha dich o que en c ienc •a
el crédito corresponde a quien convence al mundo, no a qui en se le ocu ' -~
por primera vez la idea . Así , en la evo luc ión de la Bact eriol og ía . los norrC' 2s
más famosos suelen ser los de las perso nas que co nvenc ieron a l mundo
desarrollando una técnica, ideando un instrum ento o exponie ndo un
concepto que fue generalmente adop tado o que expli caba sus haIIa:1,10s c.~r
tal claridad o atractivo que la c ienc ia avanzó y fl or eció .
La,; relaciones tan claras que hiciera Leeu-
w e nhoe k snhre la ubicuidad de los microbios,
por eje mplo , pe rmiti e ron a Louis Pasteur , 200
años má s tard e , descubrir la participación de estas criaturas t n la s r<::a<.:cioncs de fermentación,
y a Koch , Smith , y u n1u<.:hos otros descubrir s11
relación con la enferm edad. Koch es recordado
por haber aislado las bacterias qI1c: ca11sun el
carbunco y la tuberculosis y también por el ri -
18
gor de las normas que exi g ió pa r :1 qu t' u na bacteria determinada sea co n.sidt-> rnd a ( '0111 0 la cau sa específica de 11na enfernlc'tL\d . Sus contribuciones importantt'.s pnra In c•1Tflc io n de la cienc ia de la Microbinlo1 rw lt- hi c icru n ac reedor, en
ID05 , al premio Nobd .
Lu constrncció n del C anal de Panamá hizo
drumát"i cos los estudi ~.s de \Valter Reed sobre la
epidemiol ogía de la fiebre amarilla, pero los
~
LA EVOLUCIÓN DE LA MICROBIOLOGÍA
historiadores recuerdan que el trabajo de Theobald Smith sobre la transmisión de la fiebre de
Texas señaló el camino para el trabajo subsiguiente d~ Reed._
,
En el diagnóstico por -metodos de laboratorio,
Widal y Wasserman proporcionaron a sus sucesores los instrumentos y las ideas con los que
ellos trabajaron. La determinación de Paul
Ehrlich en el sentido de encontrar un compuesto químico que destruyera a la espiroqueta de la
sífilis en el cuerpo humano sin dañar las células
de los tejidos, abrió el camino para los logros
futuros en el uso de compuestos químicos en el
tratamiento de la enfermedad, lo cual le hizo
compartir con Elie Metchnikoff, en 1908, el
premio Nobel.
Pero la historia no necesariamente trata sólo
del pasado .distante; se hace cada día a medida
que nuestros conocimientos aumentan con cada
nuevo descubrimiento y con cada suceso. No
siempre puede ser apreciada la significación futura de los acontecimientos actuales y, con frecuencia, su ,importancia depende de su semejanza con_~lgunas otras ocurrencias insignificantes
u oscuras o, en la historia de la ciencia, sobre
el efecto acumulativo de varios descubrimientos
aislados.
En consecuencia, el reconocimiento de una
contribución científica se retrasa frecuenteme~te durante años. También a menudo el prem10
Nobel se otorga por contribuciones hec~as con
anterioridad a una década o más. Por e1empl?,
Alexander Fleming publicó en 1929 su ~raba1o
sobre la acción antibácteriana de los cultivos de
Penicillium, pero la import~~cia de este descubrimiento básico de la penicilma no fue reco~?cido hasta 1945 cuando el científico fue tambien
laureado con el premio Nobel.
Son los científicos los primeros en reconocer
el talento y tienen la agudeza de percibir el de
·sus colegas. El talento implica no solai:n_en~e el
dominio de detalles y hechos, Y la famihan~a~
con ellos sino también la capacidad de percib~r
' sentido de las genera¡·izacm~es
·
posie intuir .el
bles para fenómenos sii:nilare,s no relac10na_dos~
La historia de la ciencia esta repleta de e1em
plos de observaciones hechas por aquellos_ que
.
. ·f'icaci·o' n·, las observac10nes
no apreciaron
su sigm
d
· · t os famosos. cuan o
llegaron a ser descu b nmien
llamaron la atención de la pers<?na qu~. pudo
proyectar los hechos observados. Como diJO Pas-
19
teur, "la suerte favorece a las mentes preparadas".
En su curso relativamente breve, la historia
de la Microbiología está llena de logros asombrosos y de la larga y tortuosa preparación para
lograrlos. Hemos ganado muchas batallas con
los microorganismos y hemos aprendido no sólo
a hacerlos trabajar para nosotros sino también
ejercer algún control sobre los que trabajan contra nosotros.
EL MICROSCOPIO
La Microbiología empezó cuando el hombre
aprendió a pulir piezas }e vidrio y a c~mbinarlas para lograr amplifjéaciones l? bastante ~andes para poder ver 10s microbios. En el siglo
XIII Roger Bacon postuló que la enfermedad
era causada por criaturas vivas invisibles. Esta
sugerencia la hicieron nuevamente Fracastoro
de Verona (1483-1553) y von Plenciz en 1762,
pero ninguno de ellos dio prueb~ alguna. ~n
1658, un monje llamado Kircher hizo referencia
a "gusanos" invisibles a simple vista en los cuerpos en descomposición, en la carne, en la l~he
y en los exudados diarreicos. Si bien su descnpción no era precisa, Kircher fue el primero en
reconocer la significación de las bacterias y
otros microbios en la enfermedad. En 1665, Robert Hooke vio y describió células en un pedazo
de corcho. Hooke .estableció el hecho de que los
cuerpos · de "animales y plantas, por complejos
que parezcan, están a su vez c~mpuestos por algunas partes elementales repetidas con_ frecuencia", acotación que no es de Hooke smo de la
descripción de Aristóteles de la estructur~ celular de las cosas vivas que se remonta al siglo IV
A.C.
l .
Aunque probablemente no fuera e pnme~o
en ver las bacterias1 y los protozoos, Antome
van Leeuwenhoek, que vivió en Delft, Holanda,
de 1632 a 1723, fue el primero en c~m~nicar s~s
observaciones con descripciones y d1bu1os precisos (véase Fig. 2-:1). Leeuwenhoe_k tuvo los _medios y la oportunidad de prosegwr su pasatlem1
El término bacterium lo adoptó el científico alemán, C :G. Ehrentipos bactebe rg en 1828 , CO mo nombre genérico para algunos
•
· T
rian¿s representativos. Deriva de una palab_r~ gne~a ~ue s1gm i~a
.. b astonc1·to.. . El térmi'no microbio lo acuno el c1ru1ano frances
Charles Emmanuel Sedillot.
20
INTRODUCC IÓN A LA MI CROB IOLOGIA
Figura 2-1 Antoni e van Leeuwenhoek fu e el prime ro en
ver los mic robios con los
microscopios hechos por él
mismo y comunicó sus observaciones en cartas dirigidas a la
Real Sociedad de Londres .
(Composición reproducida po_r
cortesía de Marshall W. Jenn1son y Syracuse University Rese;:irch lnstitute.)
l
!
?i' j ;,>,. Jf,•,,;;1/
'
1•/)1,,:_!}_i,y !,'
._,___.
po favorito de tallar lentes y hacer un microscopio. Durante su vida hizo más de 250 microscopios que consistían en lentes de tallado casero
montadas en latón y plata, aumentando, los
más poderosos de ellos, unas 200 o 300 veces.
Este microscopio tenía poca semejanza con el microscopio de luz compuesto de hoy, capaz de
aumentos de l 000 a 3 000 veces. El microscopio de Galileo, de 1610, y el de Hooke, de 1665
(véase Fig. 2-2), tenían más semejanza con el
instrumento moderno, pero las lentes de los microscopios de Leeuwenhoek estaban mejor hechas y el observador tenía la mente abierta lo
cual es muy importante en todo investigador.
Sus descripciones de protozoos fueron tan precisas que muchas de las formas se reconocen sin
dificultad.
...... __ .. '
c/l,.ar.;;<:•
I
Leeuwenhoek registró cuidadosamente sus
observaciones en una serie de cartas a la "British Royal Society". En una de las primeras, fechada el 7 de septiembre de 1674, dirigida .ª
Henry Oldenburg, secretario de la " Royal Soc~~
ety" describía los "animalúnculos diminutos
que reconoció como protozoos de vida libre. El
9 de octubre de 1676 escribió:
En el año 1675 descubrí criaturas vivas en el
agua de lluvia que tenía guardada durante unos
pocos días en una olla nueva esmaltada interiormente, lo cual me indujo a mirar esta agua con
gran atención , especialmente aquellos pequeños
animales que me parecieron diez mil veces menores que aquéllos .. . que podían percibirse en el
agua a simple vista .
Figura 2-2 Microscopios antiguos de la colección del Instituto de Patología de las Fuerzas
Armadas, Washington , D .C. A)
Réplica de un microscopio
simple inventado en 1673 por
Leeuwenhoek . El original está
en la Universidad de Utrecht .
Con microscopios como éste,
que ampliaban l1asta 270 veces. Leeuwenhoek observó bacterias, espermatozoides y
muchos otros objetos . B) Un
mic roscopio compuesto usado
por Robert Hooke (compárese
el tamaño con- el del microscopio de Leeuwenhoek) . Hecho
alrededor de 1665 por Christopher Cook ampliaba de 14 a
42 veces y se enfocaba girando
el cuerpo en un anillo. Todas
las fotografías de esta página,
con excepción de A) están a la
misma escala . C) Microscopio
compuesto diseñado por Edmund Culpepper de Londres y
fabricado por Dolland hacia
1735. Se distingue por los espejos de doble reflexión . D) Un
microscopio compuesto diseñado por van Heurick de Amsterdam y fabricado por W . Watson
& Sons, Londres, en 1904.
(Fotografía de J .C. Koukos.)
- A
B
e
Leeuwenhoek describió estos pequeños animales
con gran detalle, dejando poca duda de que vio
las bacterias, los hongos y muchas formas de
protozoos. Por ejemplo, el 16 de junio de 1675,
informó que mientras examinaba el agua de un
pozo, en la cual había puesto una pimienta entera el día anterior:
Descubrí, en una gota diminuta de agua, una
cantidad increíble de los pequeños animálculos
22
tN l ROí'I I('( t()I\I /1 1 /1 i.AI [ ll()fW > I ('.lí.1/\
df' d ( , ~ hn-ma.., y tamafu:~ . f..d.05 8ie moví an
Ahton•ndc'll'!ll' romo un• a.n guila , nadando siempTe
mn la t'tlheu al frente y nunca primero la oola;
~ animálcul0& nadaban tanto hacia atrás
como hacia adelante, aunque su movi miento era
muy lento··
Sus cartas, llenas de entusiasmo, fueron leídas
con interés por los clentificos británicos, pero es
claro que la importancia de sus descubrimientos
no fu e debidamente apreciada . El talento y sagacidad de este hombre notable se aprecia mejor cuando se lee la biografía de Leeuwenhoelc
~ita por Dobell.
Antes de la época de Pasteur, los microorganí.-.mos se estudiaban principalmente por un afán
de curiosidad sobre su existencia, morfología y
relaciones taxonómicas con las formas superiores
de vida, sin prestar atención a su importancia
en la fermentación y en la enfermedad.
GENERACION ESPONTÁNEA
CONTRA BIOGtNESIS
El descubrimiento de los microbios espoleó el
interés en el origen de las cosas vivas y despertó
una fiebre de argumentos y especulaciones. Por
lo tocante a las formas superiores de vida, la explicación griega de que la diosa Cea era capaz
de crear personas a partir de piedras y de otros
objetos inanimados había sido ya ampliamente
descartada. Pero aun el sagaz Aristóteles (384322 A.C .) pensó que los animales podrían originarse espontáneamente del suelo, las plantas y
otros animales diferentes y su influencia se dejó
sentir fuertemente en el siglo XVII. Unos 40
años A.C. , Virgilio (79-19 A.C .) dio instrucdones para la propagación artificial de las abej~ . Esto no fue sino una de las muchas leyendas
fantásti.cw; de naturaleza similar que persistieron hasta el siglo XVII. Por ejemplo, se aceptó ~omo un hecho que los gusanos podían prod~c irse por L'XJ>ONición de la carne al calor y al
aire , pero Fran00500 Redi (1626-1697) lo p·uso
en tel d · · i
estaba ~ Juie o y demostró que su ~pticismo
a bien fundado con un oxperlme nto e n el
cual co_locaba ~arne en una vasijQ cubriónclola
con gasa. Atra1das por el olor de la carne las
;oscas de~itaban sus huevos en la oubie;há ~'
e ~tos uevos surgian gusanos . Este experÍmen o y otros en relación con ratones y escor-
piones resolvieron toda ~ud• e---n cu..,mo_~ nci~r -
ne a estas fonnas de vtda , pero l-ot1 m>e'fohm.-:
fueron otro asunto , ¡con toda segwridad e.tas diminutas criatur~ oo oecesitabarl mteceo~-e."1 1
Aparecieron defensores y detraetoffs de la
teoría de ~ l~ Cfflll5 viVIIS pod.ian
ong¡na""
espontáneamentt. ca<hl qmen con una n~eva y.
a veces, fantástica explicación o una p,x.1 d..
prueba experimental . En 17 49. John Needh9m
(1713-1781 ), experimentando ron carne. ~u~
ta a ceniza calientes. obseTV6 la 11panc,6 n c1('
organismos que no estaban presentes al princi pio del experimento y llejl{> .11 le cond1._.1s.i6n de
que }a5 bacteria5 se oril(inaror1 a . pa_rtn d~ ltt
carne. Aproxjmadarnente por eJ rtnsmo tiernµ<1 .
Spallanzani ( 1729-1799) hi.rvi6 caldo de carnt>
durante una hora y después selló los fr a.~ . No
aparecieron microbios . Pero estos r~ultados ,
confirmados en repetidos experimento..-., no convencieron a Needham , tnsistiendo este en que d
aire era esencial para la producción t.>Spontiineu
de seres microscópicos y que aJ ser ~ llados los
frascos se había excluido el afre . Dos invcsti~adores independientes Franz Schulze ( IR 15- 1873)
y Theodor Schwann (1810-1882) rt.-spondiéroo a
este argumento unos 60 o 70 anos desputs.
Schulze pasó aire al interioT de 1.as soluciones
hervidas a través de soluciones ácidas fuertes v
Schwann lo hizo pasando el ai:re por tu~ al roj~
(véase Fig. 2-3A) . En njngún caso apa_recieron
los microbios. Pero los partidarios extremis~
de la generación espontánea a ún no se convencieron; el ácido y el calor, dijeron, alteraba.n el
aire de tal modo que no podría soportar el desarrollo . Hacia 1850, Schroder y '<ºº OlliCb Lle, aron a cabo un experimento más convioct'n te haciendo pasar el aire a través de algodón e11 k,:.
frascos que contenían el caldo calentado ( n'aSt'
Fig. 2-3B) y así los microbios quedaban t'liruinados del aire al ser filtrado por las fibras del
algodón y no hubo desanollo. De t-s.ta mant-ra
se inició la técnica básica dt- proh'gt-r los tubos
de cultivo bacte riano ron tapon-es de algodón .
El concepto de la ~t'ner~ción espontánea fue
resucitado por última vez por Pouchet. quien
public-ó en 185H un ext-enso est.udio ··probando"
su t'Xiste ndn. pero Pouchet careeía del ingenio, el
ímpetu y e) tesón de Louis Pasteur (1822-1895).
1rritudo por la lógica y los datos de Pouchet ,
Pasteur llevó a cabo experimentos que pusieron
punto final a la discusión. Preparó un frasco
LA EVOLUCIÓN DE LA MICROBIOLOGÍA
acabado en cuello de ganso, largo, estrecho y
abierto (Fig. 2-3C). Las soluciones nutritivas se
calentaron en el frasco y el aire, sin tratar y si
filtrar, pudo pasar hacia dentro y hacia fueraº
pero lm gérmenes se sedimentaban en la curva:
tura del cuello de ganso y no aparecieron microbios en la solución.
Pasteur comunicó sus resultados con gran
alarde en la Sorbona de París, el 7 de abril de
1864. Sus frascos no produjeron signos de vi"d
Dijo:
ª·
Porque yo los he preservado (los frascos) y aún los
sigo guardando de eso que no es dado crear al
hombre. Yo los he apartado de los gérmenes que
flotan en el aire. Yo los he apartado de la vida.
En su exuberancia, Pasteur envió algunos dardos a quienes discrepaban con él:
No hay por hoy circunstancia conocida alguna
que permita afirmar que los seres microscópicos
vengan al mundo sin gérmenes, ni antecesores como ellos mismos. Los que lo alegan se han dejado
llevar por espejismos, por experimentos mal
hechos, viciados por errores, que no han sido
capaces de percibir y no han sabido evitar.
Finalmente, John Tyndall (1820-1893) realizó
experimentos en una caja especialmente diseñada para probar que el polvo lleva gérmenes
(véase Fig. 2-3D) . Si no le cae polvo, el caldo
estéril permanecerá libre de desarrollo microbiano por periodos indefinidos.
LA TEORÍA DEL GERMEN
DE LA ENFERMEDAD
Antes de que Pasteur demostrara mediante experimentos que las bacterias son la causa de algunas enfermedades muchos estudiosos observadores habían expresado argumentos sólidos en
favor de la teoría del germen de la enfermedad.
Fracastoro de Verona sugirió que la enfermedad
podría deberse a organismos invisibles transmitidos de una persona a otra. En 1762, von Plenciz de Viena no sólo afirmó que agentes vivos
eran la causa de enfermedades, sino que sospechó que gérmenes diferentes eran la causa de
enfermedades diferentes. El concepto de parasitismo se fue generalizando, como se refleja en
23
la siguiente copla escrita por Jonathan Swift
(1667-1745) a principios del siglo XVIII.
So naturalists observe, a flea
Hath smaller fleas that on him prey;
Ancflhese have smaller fleas to bit'em;
And so proceed ad infinitum . •
Esto es mejor conocido en su versión familiar:
Big bu~ have little bu~.
Upon their backs to bit'em;
And little bu~ have smaller ones,
And so ad infinitum. • •
Oliver Wendell Holmes (1809-1894), destacado médico así como hombre de letras, insistió en
que la fiebre puerperal era contagiosa y que
probablemente la causaba un germen llevado de
una madre a otra por parteras y médicos. En
1842 escribió The Contagiousness of Puerperal
Fever (Lo contagimo de la fiebre puerperal).
Aproximadamente por el mismo tiempo, el médico húngaro lgnaz Philipp Semmelweis (1818186.5) fue el precursor en el u.so de los antisépticos
en la práctica obstétrica. Las muertes debidas a
infecciones relacionadas con los partos se redujeron en los casos manejados de acuerdo con sus
instrucciones, en los cuales las posibilidades de
infección fueron reducidas al mínimo. Como
parte de su cruzada publicó en 1861 The Cause,
Concept, and Prophylaxis of Childbed Fever
(La causa, el: concepto y la profilaxis de la fiebre puerperal). Empero, la mayoría de los médicos pasaron por alto sus consejos y no fue hasta
1890 cuando el trabajo de Lister en Inglaterra
salió a la luz pública, que la importancia de la
antisepsia fue plenamente apreciada por la profesión médica.
Louis Pasteur (véase Fig. 2-4) empezó su brillante carrera como profesor de Química en la
Universidad de Lille, Francia. Siendo una de las
• Como los naturalistas observan, una pulga
tiene pulgas más pequeñas que ella misma;
Y estas pulgas más pequeñas tienen a su vez
otras más pequeñas y así se prosigue ad infinlt11m .
••Chinches grandes tienen chinches pequeñas,
sobre sus espaldas que les pican;
Y las chinches _pequeñas tienen otras más pequeñas,
y así hasta el infinito.
24
INTílODUCC IÓN A LA MI CROBIOLOG ÍA
Figura 2-3 La teoría de la generación espontánea fue refuta da con los dispositivos que se
representan aqul, todos los
cuales eliminaron las bacterias
del aire. N Schwann esterilizó
por calor el aire que fluía a través del tubo de vidrio hacia su
frasco de cultivo. B) Schróeder
y von Dusch filtraron con alger
dón el aire que entraba al frasco de cultivo. C) Pasteur ideó
un frasco con un sencillo cuello
de cisne . D) Tyndall construyó
una cámara de incubación resguardada del polvo.
r~
·
-
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(
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~
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Entrada del aire
Aire esterilizado por calor
AIQOdón
-:1--..:R---·
J -~ - ~
Medio estéril
Caldo estédl
\
Salida del aire
Salida del aire
B
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~ Tubo para llenar
,,
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'\'-:-_ /
/
Tubo en forma de
cuello de cisne
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·.
·r.,
i -__ [
(
" ) - - - _ Caldo estéril
,,....._,__ ~ ~,,,, .,,
e
principales industrias de Francia la producción
de vinos y cerveza, Pasteur estudió los métodos
y procedimientos que intervenían, con objeto
Figura 2·4 Louis Pasteur dictando una nota a su esposa
en Pont-Gisquet, en donde ella estableció su hogar y un
laboratorio para todo el equipo de investigación de las
enfermedades de los gusanos de seda. (Fotografía de G.
Serraz, reproducida por el Instituto Pasteur.)
1
·
~
r,
11 '
Tubos enrollados_por
donde entra el aire
~
- ~ Luz
____ [ ___
nnnn
0 0
0 13----..
Caldo estéril
D
de ayudar a sus vecinos a producir un producto de
buena calidad constante. Observó que la labor
de fermentación de las frutas y de los granos
que daban alcohol, la llevaban a cabo ·los microbios. Al examinar muchas cosechas de "fermento" encontró microbios de diferentes clases.
En los buenos lotes predominaba un tipo y en
los productos malos se encontraba otra clase.
Por la selección adecuada del microbio, el productor podía estar seguro de obtener un producto uniforme y de buena calidad constante. Pero
los microbios estaban ya en los jugos; debían ser
separados y comenzar la nueva fermentación
con un cultivo de un nuevo tanque que había sido satisfactorio. Pasteur señaló que los tipos no
deseables de microbios podían ser eliminados
por calentamiento si bien no lo bastante para
desvirtuar el aroma de los jugos de fruta, pero sí
para hacer inocuos a los microbios. Observó que
manteniendo los jugos a la temperatura de
6_2 ºC durante media hora se lograba lo anterior • Hoy, el proceso de pasterización se emplea
ampliamente en las industrias de fermentación
Y para exterminar en la leche los microorganis. mos causantes de enfermedad.
El éxito de Pasteúr al resolver el problema de
la fermentación hizo que el gobierno francés lo
llamara para investigar la pebrina, una enfe~medad de los gusanos de seda que estaba arruinando una importante industria francesa. Durante varios años Pasteur luchó contra este
LA EVOLUCIÓN DE LA MICROBIOLOGÍA
problema en el que uno tras otro se sucedían los
dolores de cabeza y las frustraciones. Finalmente pudo aislar el parásito causante de la enfermedad y fue aún más lejos al demostrar que los
granjeros podían eliminar la enfermedad tornando como pie de cría, sólo gusanos sanos.
Pasando de la seda a la lana, Pasteur tropezó
con el problema del carbunco, enfermedad de
bovinos, de ovejas y a veces de seres humanos.
Cultivó los microbios en frascos de laboratorio
después de aislarlos a partir de la sangre de animales víctimas de la enfermedad. Mientras tanto, Robert Koch (1843-1910) estaba ocupado
con el problema del carbunco . en Alemania.
Koch fue un médico meticuloso y tranquilo, que
a veces se olvidaba del ejercicio de la Medicina
para jugar con ,la nueva ciencia fascinante de la
bacteriología. El fue quien descubrió los bacilos
típicos con puntas angulosas en la sangre de
bovinos que habían muerto de carbunco. Desarrolló estas bacterias en cultivos en su laboratorio, los examinó microscópicam.ente para asegurarse de que sólo había una clase y los inyectó
a otros animales para ver si se infectaban y presentaban los síntomas clínicos del carbunco. De
estos animales de experimentación aisló el microbio encontrado originalmente eri las ovejas
que habían muerto de carbunco. Fue la primera
vez que se había comprobado que una bacteria
era la causa de una enfermedad en animales.
(El problema de la fermentación concierne a las ·
levaduras y la pebrina es causada por un protozoo y no por una bacteria.) Así se establecieron
los postulados de Koch que señalan: a) El organismo específico ha de encontrarse siempre asociado a la enfermedad. b) El organismo ha de
ser aislado y obtenido en cultivo puro en el laboratorio. e) Este cultivo puro inoculado a un
animal susceptible produce la enfermedad. d)
Debe recuperarse el organismo en cultivo puro
del animal infectado experimentalmente.
EL CONCEPTO DE CULTIVO PURO
Joseph Lister, en 1878, obtuvo por primera vez
cultivos puro~ de bacterias por diluciones se2
'
La expresión cultivo axénico es más propia que cultivo puro . Un
cu lti vo axénico es aquél en que un organismo (bacteria , hongo, al~a,
protozoo o formá.s más altas) se cría en un medio libre de algun
otro organismo vivo . La diferencia es que la expresión cultivo
P11ro implica pureza genética; cultivo axénico no .
25
riadas en medios líquidos. Con una jeringa especialmente construida diluyó un líquido (probablemente leche) que contenía una mezcla de
bacterias hasta que quedara un solo organismo
en el recipiente de la leche estéril. Después de la
incubación, las bacterias de este recipiente eran
de un solo tipo, obteniéndose así un verdadero
tipo. Lister llamó al organismo Bacterium
lactis.
Mientras tanto Koch estaba perfeccionando
cuidadosamente sus métodos para el estudio de
las bacterias. Observó que si se extienden las
bacterias en una capa delgada sobre una lámina
de vidrio y se le añaden algunos colorantes, las
células individuales se veían con mayor claridad
con el microscopio. Añadió gelatina y otras sustancias solidificantes, como el agar, a los medios
para obtener desarrollos aislados de los organismos, llamados colonias, cada una de las cuales
contiene millones de bacterias individuales, estrechamente acumuladas. De estas colonias, se
transfieren a otros medios cultivos puros. El
descubrimiento de medios de cultivo sólidos fue
de importancia fundamental y debe ser considerado como una de las más grandes contribuciones de Koch.
Mediante técnicas ideadas por él, Koch estudió con gran esmero material tomado de pacientes con tuberculosis pulmonar y después de
una serie de pruebas rigurosas, como lo había
hecho con el bacilo del carbunco, anunció el
descubrimiento · del microorganismo que causa
la tuberculosis.
Huelga subrayar la importancia de los cultivos puros para el desarrollo de la ciencia de la
microbiología por cuanto utilizando las técnicas
del cultivo puro se han aislado y clasificado los
agentes de muchas infecciones y los microorganismos responsables de algunas fermentaciones,
de la fijación del nitrógeno y otros. Sin embargo, el apego estricto a las técnicas del cultivo
puro y a los postulados de Koch lleva a veces a
los investigadores a callejones sin salida. Los
primeros investigadores no sabían de los virus,
ni del sinergismo de dos o más microorganismos
para causar enfermedad, ni provocar fermentación deseable como la que se observa en la maduración del queso. Hoy estamos tanto o más
interesados en las poblaciones microbianas mixtas y en los efectos que producen como en los
cultivos puros. Un mayor avance en microbiolo-
26
INTRODUCCIÓN A LA MICAOBIOLOGIA
Inoculó pollos sanos con sus cultivos puros, pero
ante su consternación, ¡los pollos no enfermaron
ni murieron! Revisando cada paso del experimento , Pasteur .o bservó que había usado
accidentalmente cultivos de varias semanas de
antigüedad en lugar de otros frescos cultivados
especialmente para la demostración. Al cabo de
algunas semanas repitió el experimento con dos
grupos de pollos. Uno de estos grupos había sido
inoculado en la primera demostración con los
cultivos viejos que habían resultado ineficaces;
los del segundo grupo no habían sido previamente expuestos. A ambos grupos se aplicaron
bacterias de los cultivos jóvenes, recientes. Esta
vez los pollos del segundo grupo enfermaron y
perecieron; en cambio, los del primero permanecieron fuertes y sanos. Esto intrigó a Pasteur,
mas no tardó en hallar la explicación. De alguna manera las bacterias podrían perder su capacidad de ·producir enfermedad, es decir, perder
su virulencia con el envejecimiento de los cultivos. Ahora bien, estas bacterias atenuadas (de
virulencia disminuida) retenían aún la capacidad de estimular al huésped a producir sustancias, los anticuerpos que protegían contra la exposición subsiguiente a organismos virulentos.
Esta demostración explicaba el principio en
que.se fundam~nta el éxito de Jenner al aplicar
el v1~us de la v1ruela bovina, en 1798, para inmumzar a las personas contra la viruela human~. A continuac!?n, Pasteur aplicó este principio a la prevenc1on del carbunco y otra vez dio
resultado. A los cultivos atenuados los llamó vacunas, término derivado de la palabra vaca en
gía marina, microbiología de la panza, microbiología del conducto intestinal, dependerá
primero del conocimiento de la fisiología de microorganismos individuales en cultivo puro y
después de las relaciones ecológicas de la totalidad de las poblaciones microbianas en un medio
dado. Quienes han estudiado protozoos, especialmente los tipos parásitos, han tropezado con
la dificultad de ser incapaces de cultivar
muchos de los protozoos en cultivo axénico.
INMUNIZACIÓN
Pasteur continuó con sus investigaciones para
descubrir la causa y la prevención de las enfermedades infecciosas. Alrededor de 1880 aisló el
germen causante del cólera de las gallinas, desarrollando la bacteria en cultivo puro. Aquí de
nuevo, el práctico Pasteur hizo uso de las técnicas fundamentales ideadas por el más teórico
Koch. Para probar que en realidad había aislado el organismo causal del cólera de las gallinas! ~asteur dispuso una demostración pública,*
repitiendo un experimento (véase Fig. 2-5) que
había tenido éxito en muchos ensayos previos.
Figura 2·5 Pasteur demostró el principio de la inmunización cuando inoculó pollos con cultivos de bacterias del
cólera de las gallinas después de varias semanas y. los
animales se conservaron sanos. Estas aves no se enfermaron ni siquiera cuando varias semanas después fueron
i~<>?uladas con un cultivo rec iente, a pesar de que este
ultimo mató a los pollos que no habían sido inoculados
con el cultivo viejo atenuado.
A
B
Pollo inoculado en A,
re inoculado
Se conserva sano
'
Gallina
inoculada
1
1~
<U
.QIE
<U Q)
2:: 1
CI)
CI)
~
g¡
=t~
Cultivo puro de ocho
semanas de bacterias del cólera
de las gallinas
·-:-'/)\':·/
'
IQ)
Se conserva sana
1u Cultivo fresco
""'-.
virulento
de bacterias
del cólera
de las gallinas
Pollo no inoculado
Muere
• L a famosa demostración pública d p
previamente
.,,
.
e asteur la hizo inmunizando corderos c
. ontra el carbunco, en Puilly-de-Fort , en 1881 (No ta del R . T.).
LA EVOLUCIÓN DE LA MICROBIOLOGÍA
Saliva del perro
rabioso
~
~
.
,,\
ij
--
_j
ª'
Inyectado al paciente
expuesto a la rabia
Contrae la rabia
Y muere
---~
,~~~-- ·z
___., ~~;!~:: ~
-_
27
conejo
Figura 2-6 La vacuna de la rabia
_
un conejo con saliva de un err se prepara inoculando
yectarlo al paciente el virus s~ tº r_
ab,oso. Antes de in~ enua en el extracto de
la medula espinal del conejo.
honor
. vacuna.,
1de . J enner* y aplicó el t,ermmo
c10n a a mmunización con cultivos de bacterias
atenuadas aunque no tengan relación 1
con las vacas.
a guna
La fama _de Pasteur quedó bien establecida en
toda Francia, llegando a prevalecer la creencia
de qu~ Pasteur podría hacer milagros con las
bactenas Y_en el control de las infecciones. No
fue, pues, sorprendente que entonces se enfrentara a un mayor reto; se le pidió que trabajara
sobre una enfermedad que afectaba a los seres
humanos. Como químico, había estudiado enfermedades del vino, de la cerveza, de los gusanos
de seda, del ganado y de las aves de corral. Al
no ser médico, estudiar enfermedades humanas
suponía un riesgo, pero otra vez Pasteur aceptó
el reto por ser un servicio para la humanidad y
se puso a trabajar en una vacuna para la hidrofobia, o rabia, enfermedad transmitida al hombre por mordeduras de perros, gatos y otros a~imales. Como casi siempre era mortal, cuando a
un muchacho llamado Joseph Meister lo mordió un lobo rabioso, su familia no dudó en probar una posibilidad entre miles de que Pasteur
podría hacer una vacuna que lo salvara.
Había quedado establecido que el virus de la
rabia era demasiado pequeño para ser visto ni
siquiera con el microscopio, que nunca había sido cultivado en el laboratorio y que no era una
bacteria. La enfermedad pudo producirse en
• Como el producto usado por primera vez por Jenner para inmunización procedía de la vaca, se acuñaron los términos vacuna y vacunación. Desde Pasteur se conocieron como vacunadón todos los
procedimientos de inmunización activa sea cual fuere su origen
(N. del T.).
-
-
-
Extracto de cerebro
Y médula espinal
atenuado
Pac iente prot egido
c~nejos inoculándolos con saliva de perros rabi~os. Después se extraía el cerebro y la médula
espmal de los conejos infectados, se desecaban
durante varios días, se pulverizaban y mezclaban con glicerina. Esta mezcla, inyectada a los
perros los protegía contra la r.abia (véase Fig.
2-6). Pero vacunar perros era muy diferente que
tratar a un muchacho enfermo. Tal vez el preocupado Pasteur quedó tan sorprendido como
cualquier otro cuando después del ensayo decisivo,. en el cual. ,tardó varias semanas, Joseph
Me1ster no muno. Como con la vacunación de
Je?ner contra la viruela, los principios del tratamiento preventivo de la rabia no habían cambiado.
HORIZONTES MÁS AMPLIOS
MICROBl(\LOGÍA APLICADA
Los éxitos de Pasteur y de Koch les reportaron
honores y premios por parte de sus agradecidos
compatnotas. Koch llegó a ser Profesor de Higiene y Director del Instituto de Enfermedades
Infecciosas que fue fundado por él en la Universidad de Berlín. Francia demostró su gratitud
con el establecimiento del Instituto Pasteur en
París en 1888. A estos hombres acudieron estudiosos de todo el mundo y sus discípulos llevaron el espíritu y el conocimiento de estos maestros a América y por toda Europa. Nuevas bacterias se iban descubriendo casi cada día y su
capacidad patógena se comprobaba por los postulados de Koch.
·
Estas observaciones fueron extendiéndose a
otras enfermedades. Después de que Edwin
Klebs y Frederick Leoffler descubrieron el bacilo de la difteria y los hicieron producir sus venenos en un frasco de laboratorio, Emil von
Behring y Shibasaburo Kitasato idearon el mé-
28
INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGiA
todo de producir inmunidad para las infecciones causadas por estos organismos por la inyección de sus toxinas (venenos) en animales y
así obtener una antitoxina (sustancia que
neutraliza la toxina). De igual manera, Kitasato
cultivó Clostridium tetani y con von Behring hizo la antitoxina para la prevención y tratamiento del tétanos. Von Behring fue honrado con el
premio Nobel en Fisiología y Medicina en 1901.
Durante aquel tiempo, D.E . Salmon y Theobald
Smith demostraron que la inmunidad contra
muchas infecciones se lograba por la inoculación de cultivos muertos de microorganismos.
Trabajando en el laboratorio de Pasteur, Elie
Metchnikoff, ruso, describió cómo ciertos leucocitos (células blancas de la sangre) "comían"
dentro del cuerpo bacterias productoras de enfermedad; llamó fagocitos (" células que
comen") a estos defensores especiales contra la
infección (véase Fig. 2-7).
En Alemania, uno de los discípulos de Koch
tenía un concepto diferente de cómo el cuerpo
destruye las bacterias. Paul Ehrlich explicaba
la inmunidad sobre la base de la presencia en la
sangre de determinadas sustancias solubles. Hoy
sabemos que ambos argumentos son muy meritorios y que los dos mecanismos desempeñan sus
partes. Ehrlich hizo otro importante descubríFigura 2-7 Los microorganismos patógenos suelen ser
engullidos por determinadas células del cuerpo (fagocitos). En esta representación , los leucocitos polinucleares
neutrófilos han fagocitado a diplococos patógenos. Éste
es uno de los mecanismos naturales de defensa del organismo contra la enfermedad.
miento que abrió la puerta al futuro de la
quimioterapia y de los antibióticos; observó que
el compuesto 606 de la serie ensayada, un arsenical orgánico, destruía el microbio de la sífilis
dentro del cuerpo. Aquélla fue la primera sustancia quimioterapéutica descubierta y evaluada científicamente. El periodo de 1880 a
1900 fue en verdad una época de oro para la
Microbiología3 , por cuanto esta ciencia pasó de
la infancia a la adolescencia durante aquellos
años. Los discípulos de Koch y de Pasteur continuaron descubriendo los agentes causales de enfermedades y formulando nuevos métodos de 1
diagnóstico, como la reacción de Widal para la
fiebre tifoidea y la de Wassermann para la sífilis
que hicieron el diagnóstico de estas enfermedades en forma rápida y precisa.
Mientras sucedía todo esto en el continente
europeo, un cirujano inglés, Joseph Lister intentaba combatir los microbios que causaban infecciones postoperatorias y de las heridas, ya que
los fallecimientos, por estas causas eran frecuentes en el siglo XIX. Lister buscó un modo de
apartar las bacterias de las heridas y de las incisiones hechas por los cirujanos. Los desinfectantes no se conocían como tales, pero como el ácido fénico mataría a las bacterias, Lister usó una
solución diluida de este ácido para empapar los
apósitos quirúrgicos. Las heridas, protegidas de
este modo, no se infectaron y la curación fue rápida. Tan notable fue este éxito que la técnica
se aceptó rápidamente y esta práctica antiséptica quirúrgica estableció los principios de las técnicas asépticas (sin infección) de hoy.
Los microbiólogos empezaron a aparecer en
América a principios de siglo. Algunos habían
estudiado con Koch, otros habían visitado el
Instituto Pasteur, otros más habían observado
operar a Lister en una neblina de vapores de
ácido fénico o de pulverizaciones de bicloruro
de mercurio. En cualquiera de los casos, recibieron, en verdad, su entrenamiento en los "laboratorios de los grandes maestros"; la primera
y segunda generación de bacteriólogos en Euro3 Otra época .de oro de la Microbiología empezó hucia 1!)45 y conti núa hasta nuestros d ías. La primt•rn época de oro se designa así
por los gra ndes ~- rápidos a,·anccs con referencia II las enfermedades infecciosas. La pre.~ente empezo cuando bacterias v virus
fueron reint roducidos en la corril'nte pri ncipal de la Biología. Los
fundame ntos dl' la biología moderna. la biología mole<.·ular. descansan en gru n nlt'dicla en los conocimientos logradm por el estudio con min oorga nismos.
LA EVOLUCIÓN DE LA MICROBIOLOGIA
pa y en América
fueron muy infl Ul'das por ellos
·
Estos amencanos que realmente estudi
.·
Pasteur y Koch -William Welch arot baJo
Hopkins, Harold Clarence Ernst
e~ e John
H.L. Russell en Wisconsin p en _arvard y
..
, or e1emplo
fueron, como d iJera p · F · Clark "d'irecta o indi~ectam~~te , responstbles del desarrollo de la
d~c!er1i° ogit ~~ , os Estados Unidos". Sus
_1scipu ~s ~l os iscipulos de sus discípulos consh_tuy~n da l oMr~ nabta entre los que forjaron la
ciencia e a icro iología4.
El éxito de los americanos en la e t
.,
d le
ld
,
ons rucc10n
r 1 e _ana'f' e Padnaml a se debió a la conquista de
os
. cienh
t icos
h b' e a fiebre amarilla q ue, previamen e, a ia malogrado todos los intentos
pa_r~ lograr esa gran proeza de la ingeniería. El
mento en la lucha contra la fiebre amarilla debe s~r .compartido ?ºr los voluntarios que se
c?nvirheron en cone1illos de indias para el expen_mento, por el equ~po de médicos, por los ingenieros y por los asistentes, así como el mayor
Walter Reed, del Cuerpo Médico de la Armada
de E:U.A., que dirigió el estudio y observó que
el virus era transmitido a los seres humanos por
mosquitos y no se contagiaba directamente de
un enfermo a una persona sana.
A grandes rasgos, en la historia de la bacteriología es natural que se haga hincapié en los
descubrimientos que han influido notablemente
en la salud de la humanidad. Sin embargo, descubrimientos como los de Pasteur y Koch fueron
casi inmediatamente aplicados en los campos de
la agricultura y de la industria. Aquí podemos
describir sólo brevemente algunas de estas aplicaciones y los científicos que las hicieron.
El campo de la Microbiología del suelo lo inició a fines del siglo XIX el ruso Sergio Winogradsky quien demostró la importancia de las
bacterias que absorben el nitrógeno de la atmósfera, combinándolo con otros elementos y haciéndolo disponible como alimento de las plantas y éstas como alimento de los animales. En
1888, Hellriegel y Wilfarth demostraron la relación benéfica mutua, o simbiótica, entre las
4 La lista de los que contribuyeron a su desarrollo sería demasiado
larga para consignarla de manera completa. Remitimos al _estudiante al trabajo clásico The ffütory of Bal'll'riolog1/, de W1lb a rn
Bulloch, si desea una refere ncia completa de quienes pusier? n
los primeros c imientos de la Micro bio logía. Entre las referencias
históricas que se hallan al final de este capítulo hay algunas excelentes.
29
bacterias y las plantas leguminosas, como el trébol ~ _la alfalfa. En 1901 , Beijerinck, famoso microb10~ogo holandés (1851-1931) encontró las
bactenas de vida libre fijadoras del nitrógeno
(Azotobacter) y describió su utilidad para promover la fertilidad del suelo. (Véase Cap. 34.)
Un da?,és, Em~l Christian Hansen (18421909) abno el cammo para el estudio de las fermentaciones industriales y fomentó el estudio en
cultivo puro de levaduras y bacterias utilizadas
en_
fabricación del vinagre; no tardaron en
utilizarse cultivos puros conocidos como iniciadores, los cuales alentaron el estudio de los
~rocesos ~e fermentación. Por ejemplo el científ~co austnaco Adametz (1889) , hizo uso de cultivos puros en la fabricación del queso; H. W.
Conn, en Connecticut y H. Weigmann en Alemania idearon iniciadores de cultivo puro para
la pr~ducción d~ la mantequilla (1890-1897) .
A fmales del siglo XIX , Burrill, trabajando en
Illinois encontró que una enfermedad conocida
como tizón de las peras era causada por una
bacteria. Este descubrimiento abrió un nuevo
campo, el d~ la patología de las plantas, en el
cual hubo científicos que hicieron otras contribuciones importantes. En 1886, Mayer describió ·
una enfermedad jaspeante de la planta del tabaco, transmisible a las plantas sanas eón la
savia de una planta infectada. Por el mismo tiempo, Erwin F. Smith, del Departamento de Agricultura de E.U.A., transmitió la mancha del
durazno, una enfermedad de las plantas, de las
enfermas a las sanas, por medio de injertos. Con
tales antecedentes para proseguir el trabajo,
I wanowski demostró la naturaleza viral de los
agentes infectantes de estas enfermedades de las
plantas. En 1894, un observador agricultor japonés llamado Hashimoto e independientemente, en 1907, los investigadores americanos Ball,
Adams y Shaw supusieron que las enfermedades
virales de las plantas eran transmitidas por insectos portadores. En 1915, E. Smith y Bonquet
probaron que los insectos podían alojar y transmitir los virus desde plantas enfermas a plantas
sanas. El virus del mosaico del tabaco fue aislado en forma cristalina en 1935 por Wendell M.
Stanley y John H. Northrup. Por su contribución valiosa al conocimiento de la naturaleza de
los virus y por la contribución al conocimiento
de la proteína viral, se les otorgó el premio Nobel de Química en 1946.
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INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA
Con estos cuantos ejemplos es posible apreciar
que la ciencia de la Microbiología se desarrolló
en menos de un cuarto de siglo. Sus primeros
años fueron estimulantes, pero en los primeros años del siglo XX se popularizaron los conocimientos sobre las bacterias, lo que podría hacerse por ellas y se aprendió a combatirlas.
Desde 1900, la Microbiología llegó a formar
parte, como una de sus ramas, en el campo más
amplio de la Biología. Hay pocas enfermedades
infecciosas cuyos agentes causales no sean conocidos. El hecho de que algunas infecciones
microbianas no sean controladas probablemente
se deba a la imposibilidad de reconocer factores
que _predisponen al huésped o a otros aspectos
de la enfermedad tales como la acción sinérgica de los microorganismos. Se ha aprendido que
los microorganismos pueden aprovecharse en la
industria para obrar cambios químicos que redundan en productos valiosos de comercio y nos
hemos dado cuenta de su importancia en la
agricultura. Hemos aprendido a exterminar los
microorganismos dañinos e indeseables, a veces
mediante sus propios productos metabólicos
para lograr nuestra finalidad.
BIOLOGÍA MOLECULAR
Los microorganismos han servido también en
otros caminos muy importantes aunque menos
obvios para aumentar el conocimiento de las eosas vivas. La sencillez relativa de los organismos
monocelulares y la rapidez con que proliferan
los hacen casi ideales para el estudio del complejo proceso de la vida. Por ello, el estudio de
los microorganismos, aunque no sea por otro
motivo que la de entenderlos, y a la vida , de
manera más completa, probablemente constituya uno de los aspectos más importantes y controvertidos de la microbiología. Por ejemplo, el
premio Nobel otorgado a Enders , Robbins y
Weller (véase el Cap. 19) fue por el triunfo en
la investigación sobre el cultivo del virus de la
poliomielitis que hizo posible que Salk, Cox,
Koprowski y Sabin (véase Fig. 2-8) obtuvieran
vacunas aplicadas para la prevención de esta
enfermedad.
Fritz Lipman (véase Fig. 2-9) y Hans Krebs
hicieron avances sobre Fisiología y metabolismo
y, en 1953, fueron distinguidos con el premio
Nobel por sus estudios fundamentales sobre céFigura 2·8 A) Jonas Salk; 8)
Herald R. Cox; C) Hilary
Koprowsk i; O) Alber t B. Sabin
Figura 2-9
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Fritz Lipman.
I_A EVOLUCIÓN D E LA MI CROBIOLOG ÍA
31
Figura 2-10 A) Joshua Lederberg y su esposa . B) Edward
Tatum y C) George Beadle que
compartieron el premio Nobel
de Fisiología y Medicina,
en 1958.
lulas vivas. Los microorganismos les proporcionaron los instrumentos necesarios para
desentrañar los complejos mecanismos que intervienen en el crecimiento celular lo mismo en
organismos independientes que en los tejidos
y órganos de las plantas y animales superiores.
En 1958, el premio Nobel de Medicina y
Fisiología honró a Joshua Lederberg, George
Beadle y Edward Tatum (véase Fig. 2-10) por
sus descubrimientos en el sentido de que los genes actúan regulando procesos químicos específicos a nivel celular y que los genes en las bacterias están organizados en tales formas que pueden
ser alterados por un proceso llamado recombinación. Esta información proporcionó algunas
de las pistas necesarias para la comprensión del
proceso de la herencia en las formas de vida superiores.
En 1944, Avery y sus colaboradores demostraron, basándose en experimentos de transjor-
macion que antes había hecho F . Griffith con
neumococos que el ácido desoxirribonucleico
(DNA) es portador de la información genética.
No fue sino h~sta que Ochoa y Kornberg-(véase
Fig. 2-11) obtuvieron por síntesis ácido ribonucleico (RNA) y DNA, las entidades portadoras
de la información hereditaria, que fue posible
pensar seriamente en manipular el dispositivo
genético de un organismo. Los ácidos RNA y
DNA se tratan de manera más amplia en un capítulo posterior. Por sus investigaciones, Ochoa
y Kornberg fueron acreedores al premio Nobel
en 1959.
El premio Nobel en Fisiología y Medicina para 1968 fue compartido por Robert W. Hollev,
H~r Gobind Khorana y Marshall \\' . Nirenbe~g
(F1g. 2-12) por sus contribuciones para la comprensión del código genético v su función en la
síntesis de las proteínas. Holl~y, en el Instituto
Salk , determinó la estructura química de una
32
INTRODUCCIÓN A LA M ICROBIOLOGiA
Figura 2-11
A) Severo Ochoa;
B) Arthur Kornberg .
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molécula de RNA de transferencia. Khorana, en
la Universidad de Wisconsin, comprobó por síntesis de ácidos nucleicos que tienen una secuencia conocida de bases, que el código genético está formado por tripletes. Nirenberg, en el Instituto Nacional de Sanidad, descifró el código genético que determina la elaboración de proteínas.
En 1969, el premio Nobel de Medicina fue
otorgado a otros norteamericanos: Max Delbrück del Instituto Tecnológico de California,
Alfred D. Hershey del Carnegie Institute en
Cold Spring Harbor, Nueva York, y Salvador E.
Luria del Massachusetts Institute of Technology
Figura 2·12
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A) Robert W. Holley; B) Har Gobind Khorana ; C) Marshall W. Nirenberg.
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(véase el Cap. 20) quienes estudiaron procesos
vitales en los bacteriófagos y ayudaron a establecer la moderna biología molecular.
En 1972, dos inmunólogos, Gerald M. Edelman, de Estados Unidos, y Rodney Porter, de
Gran Bretaña, compartieron el premio Nobel
por sus contribuciones al conocimiento de la
estructura química de los anticuerpos.
Dos años después el premio Nobel de Fisiología y Medicina correspondió a Albert Claude
del Instituto Jules Bordet de Bruselas, a George
Emil Palade, de Estados Unidos (Universidad de
Yale) y Christian René de Duve, quienes trabajaron en la Universidad Rockefeller (Estados
Unidos) y en la Universidad de Lovaina en Bélgica. Claude fue la primera persona en ver par-
tículas virales de cáncer en células tum
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ora1es.
Su con t n'b uc1on
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1 1zac~on _e a centnfugación diferencial para el
a1slam1ento de partes celulares para estudiar la
estructura Y la química de las células individuales. Pal,ad~ y Duve extendieron y perfeccion~ron las tecmcas para el análisis bioquímico de
celulas ~ ~e sus componentes, lo cual llevó a sus
descubnm1entos de ribosomas y lisosomas.
. En 1975, el premio Nobel en Fisiología y Medicin~ fue adjudi~ado a Renato Dulbecco por
los pnm~ros traba1os hechos en California (ahora trabaJa en la Imperial Cancer Research Fund
en Londres), a Howard M. Temin en la Universidad de Wisconsin, y a David Baltimore en el
Massachusetts Institute of Technology (véase
el_ Ca~. 19). Los tres investigaron aspectos de la
b10log1a molecular. Sus observaciones acumularon pruebas que demuestran la presencia de una
enzima específica en partículas de virus tumorales RNA que puede hacer una copia DNA a partir del RNA. Es posible que a partir de ésta y
de futuras investigaciones se descubran más conexiones entre virus y cáncer.
Como puede apreciarse, la historia de la Microbiología es un libro sin final y permanecerá
inconcluso mientras haya hombres y mujeres inquisitivos y de talento que sean adiestrados en
los principios fundamentales. Para ellos los
secretos de la naturaleza les plantean una tentación irresistible.
MICROBIOLOGÍA Y SOCIEDAD
De todo lo anterior resulta evidente que en menos de un siglo la microbiología ha llegado a ser
una poderosa influencia en nuestra soci:dad y
se ha convertido en una de las de mayor importancia entre las ciencias de la vida. Los microbiólogos han hecho sus contribuciones con el
pensamiento puesto en la cie_ncia de la s~lud y
de la medicina, en la industna, en la agncultura y en la ciencia en general. Es s~gur~ qu~, a
los diligentes investigadores con 1magmac1on
y las mentes preparadas les espera? ~ún mayo~es
logros. La aplicación de los conoc1m1entos y tecnicas recientes de la Química, la Física y las
Matemáticas ha de abrir nuevos caminos que
han de ser seguidos por los microbiólogos en la
búsqueda de una comprensión más completa de
la vida.