MICROBIOLOGIA
 

 
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La microbiologia es una ciencia que estudia los microorganismos y comprende: Bacteriologia, Virologia, Micologia, Ficologia y Parasitologia.
Los microorganismos y su importancia en la conservacion del medio ambiente y en la defensa de nuestro organismo ya que la mayorias de seres vivos presentan su propia flora normal micobiana.
UNIDAD DE TRABAJO Nº 1

MICROORGANISMOS (bacterias, virus, hongos y levaduras)

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS PRINCIPALES

FAMILIAS DE MICROORGANISMOS

(4 HORAS)

Por Gabriel M. Gálvez de la Cruz



Mi E-mail Gabriel Gálvez

Profesor de Análisis Microbiológico

Ciclo Formativo de Análisis y Control
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Title:










1. ECOLOGÍA MICROBIANA. ECOSISTEMA



La ecología se ocupa del comportamiento de los organismos en sus hábitats naturales, de las interrelaciones entre los organismos entre sí, o bien, entre ellos y su ambiente. La ecología de los microorganismos trata únicamente una porción del total del sistema ecológico. Como la ecología es una disciplina compleja en la que cada disciplina biológica se trata desde un punto de vista diferente, incluso los principios básicos no tienen el mismo significado estricto. Por ello, primero definiremos el sentido de los términos usuales para la ecología de los microorganismos.



1.1. CONCEPTOS GENERALES



Ecosistema: Es la unidad básica ecológica. Comprende tanto a los componentes bióticos como los abióticos. El componente biótico es la comunidad de organismos vivos o biocenosis. Por lo general se trata de poblaciones de microorganismos, estando cada población formada por varios clones de una especie o varias especies. Entre los componentes abióticos hay que considerar las condiciones físicas y químicas del ecosistema en el que viven los organismos. Los ecosistemas de los microorganismos son muy distintos desde el punto de vista de su tamaño. Algunos ecosistemas pueden tratarse, por ejemplo, de una laguna o de la región radical de una planta. Los ecosistemas pueden ser también tan pequeños como la cavidad bucal humana, la panza de los rumiantes, el intestino de muchos insectos o una porción intestinal. También la totalidad del espacio habitado de nuestro planeta, la biosfera, puede considerarse como un ecosistema gigante. En relación con el ecosistema se trata también con frecuencia el concepto medio ambiente. El ambiente resulta de las relaciones entre unos organismos determinados (o una población) y sus componentes bióticos y abióticos en el ecosistema.





Hábitat: En los ecosistemas puede describirse para cada especie un hábitat concreto. El hábitat ecológico es el lugar o espacio vital que habita normalmente un organismo determinado (individuo o población). A cada organismo se le puede asignar por lo menos un hábitat en el que se encuentra normalmente, donde se desarrolla y multiplica, y del que puede aislarse con la máxima probabilidad. El hábitat puede ser el sedimento de un lago, el humus de un suelo fértil, la cavidad nasal o el intestino humano. Dentro de un ecosistema determinado el microorganismo tiene por lo general un solo hábitat. No obstante un microorganismo puede tener también varios hábitats, cada uno de ellos en un ecosistema distinto. Por ejemplo, Rhizobium crece tanto en suelos como en plantas; también puede pensarse que una bacteria metanogénica determinada puede tener su hábitat en el sedimento de un lago, en la panza de un rumiante o en los tanques de una depuradora.





Nicho ecológico: En contraposición al hábitat, el término nicho ecológico no hace referencia a una localidad espacial, sino a una función de la especie o población en la comunidad. El nicho ecológico caracteriza la profesión de la especie. Puede partirse de la idea de que cada especie o población desempeña una función determinada que depende de los requerimientos nutritivos y fisiológicos, de las características genéticas, de las capacidades bioquímicas, y de las particularidades estructurales, así como de la tolerancia que presente frente a las condiciones ambientales. De la suma de estas características depende el que una especie desempeñe o no una función en un ecosistema. Téngase en cuenta que la distribución de una especie o población en realidad está más limitada que lo que cabría esperar debido a sus características. Con otras palabras: los nichos reales son por lo general más estrechos que los potenciales. Frecuentemente se debe a factores secundarios el que una especie ejerza en realidad la función que potencialmente podría desarrollar.

Pueden distinguirse dos categorías entre los microorganismos que se encuentran en un ecosistema: los autóctonos y los alóctonos. Los autóctonos son propios de un determinado ecosistema y se encuentran siempre en él. En el suelo las bacterias autóctonas están siempre, independientemente de que lleguen al suelo o no determinados nutrientes externos. Su presencia se debe a la afluencia más o menos constante de nutrientes típicos del ecosistema. Entre los microorganismos alóctonos (o zimógenos) se cuentan aquellos cuya presencia se debe al incremento ocasional de la concentración de nutrientes o de un nutriente determinado. Son, hasta cierto punto, extraños al ecosistema y se presentan únicamente de forma transitoria o bien permanecen en forma de reposo. Entre la flora autóctona de los ecosistemas se cuentan por lo general con microorganismos altamente especializados como los nitrificantes, los habitantes de fuentes termales y otros ecosistemas extremos. Muchas bacterias de los suelos y las agua pertenecen a la flora zimógena.

Bajo condiciones normales se desarrollan en los suelos y en las aguas unas floras compuestas por un gran número de especies. Condiciones normales significan un pH neutro, una riqueza en nutrientes y un alto contenido en agua. Cuanto más se separen de las condiciones normales, esto es, cuanto más extremas sean las condiciones físicas y químicas de un ecosistema, tanto menor será la variabilidad de especies y por tanto el número de individuos de una especie. Esta relación entre número de especies y de individuos por una parte y lo acusado de las condiciones extremas por otra puede verse en muchos ecosistemas, por ejemplo, en las fuentes termales, los lagos salados, en las aguas freáticas ácidas, en el intestino y en los suelos secos. En los ecosistemas extremos predominan aquellos organismos que están adaptados de una forma estricta a su hábitat y no pueden crecer cuando el factor extremo correspondiente es poco acusado. Este es el caso de los microorganismos termófilos, psicrófilos, halófilos, alcalinófilos, osmófilos y otros "extremófilos".

En los ecosistemas naturales es normal la deficiencia en nutrientes. En la naturaleza libre, en los suelos y las aguas, es normal que los microorganismos estén sometidos a una deficiencia extrema de nutrientes. En los ecosistemas acuáticos la concentración de un nutriente es frecuentemente inferior a 10 mg por litro. Por ello, para la mayoría de los microorganismos la situación normal es de hambre. Crecimientos extremadamente lentos o periodos alternativos de crecimiento rápido con periodos de reposo son la norma en las condiciones de vida en la naturaleza. En muchos lugares, el tiempo de generación puede suponer 100 y 200 días. Incluso Escherichia coli tiene que conformarse en el recto humano con tiempos de duplicación de 20 horas. En el estudio de los microorganismos no se toma en general en condiciones que las capacidades potenciales de los microorganismos se exploran tan sólo en una dirección, esto es, bajo el punto de vista de las condiciones óptimas de crecimiento y de las elevadas tasas de crecimiento. Aún están en gran parte sin explorar las normas de reacción de los microorganismos bajo condiciones extremas de deficiencia.

Junto a las condiciones de deficiencia en nutrientes hay que sumar las que se designan bajo el término genérico de estrés. En estados de estrés por causa del incremento de la temperatura desencadena reacciones como la formación transitoria de gran número de proteínas o un incremento en su síntesis, que participan en la degradación parcial del ARN y en otras reacciones. El estrés por deficiencia de nutrientes desencadena reacciones muy semejantes. Aparentemente se forman nuevas enzimas catabólicos que tienen mayor afinidad por sus sustratos que los enzimas producidos en los medios ricos en nutrientes. El desarrollo de un estado de mayor resistencia es la reacción más importante frente a la deficiencia de nutrientes desde el punto de vista ecológico. Las células sometidas a un estrés por deficiencia disponen de una mayor resistencia contra el shock térmico (o estrés térmico), el estrés osmótico o frente a agentes desinfectantes.





1.2. ECOSISTEMAS ACUÁTICOS



Los ecosistemas acuáticos típicos son los océanos, los lagos, las lagunas, las charcas y las aguas corrientes.



1.2.1. Océanos.



Los productores primarios en el mar son las algas unicelulares, el fitoplancton. La cadena alimenticia implica, bacterias protozoos, artrópodos, peces y otros. A pesar de que los océanos son los mayores captadores y almacenadores de energía solar aportan muy poco a la producción de nutrientes; tan sólo el 5-10% de la proteína producida sobre la Tierra procede de los océanos. La productividad está distribuida de forma muy irregular. Esta heterogeneidad entre la producción primaria y secundaria ocasiona que la mayor parte del mar abierto sea técnicamente un desierto mientras que las zonas de afloramiento y las zonas costeras sean las mayores productoras de biomasa. Esta distribución es debida a la limitación de la producción primaria por los nutrientes, principalmente nitrato y fosfato. La captación por los océanos de las aguas ricas en nutrientes no tiene el efecto de una contaminación sino que es una premisa para la producción de biomasa en los océanos.

Las transformaciones bacteriológicamente interesantes tienen lugar en las zonas litorales del mar, en las regiones de desembocaduras, intermareales, las marismas y las zonas de aguas salobres. La presencia constante de sulfato en el agua de mar tiene como consecuencia que en las zonas y microhábitats anaeróbicos se desarrollen bacterias reductoras de sulfatos y produzcan sulfuro de hidrógeno, cuya presencia condiciona el resto de la flora bacteriana. Las bacterias halófilas de las zonas litorales del mar aún no han sido tan intensamente estudiadas como se merecen. En la investigación debería tomarse en consideración también a las bacterias marinas, no sólo para un mayor conocimiento sino también para resolver algunas cuestiones de orientación práctica. Actualmente una parte de la investigación de la flora bacteriana se centra en la flora de las aguas residuales y en la degradación en las aguas de los productos de origen humano. Por lo tanto, las aguas residuales no contienen únicamente estas sustancias orgánicas exógenas, sino también cantidades considerables de sal, que también contienen sulfato. Presentan por tanto condiciones similares a las que se presentan en los ecosistemas marinos. Reflexiones acerca de la biología de las aguas residuales, subrayan, por tanto, la necesidad de prestar mayor atención a las transformaciones microbianas que tienen lugar en los ecosistemas marinos.



Producción primaria de biomasa en los fondos marinos. La vida de todos los microorganismos heterótrofos se basa en la biomasa que los vegetales ponen a su disposición a través de la fotosíntesis. La biomasa producida por las bacterias quimiolitotróficas parece proporcionalmente despreciable. Una excepción la constituye la producción primaria de biomasa en las fosas marinas afóticas. En las zonas de separación de los continentes se forman unas fosas en las que penetra magma desde abajo y agua marina desde arriba. El agua que vuelve a salir del fondo marino contiene gases disueltos (NH3, H2S, H2, CO2, CH4) y minerales (Ca2+, Fe2+, Mn2+, Cu2+). En contacto con las aguas profundas que contienen sulfatos y oxígeno, estos iones forman precipitados, que rodean formando un manto el chorro emergente. Estas rendijas de emergencia se conocen como fumarolas. Esta denominación se basa en las columnas de humo que forma el chorro de agua caliente que sale a 350 ºC cuando se mezcla con el agua profunda del mar. En las proximidades de estas fumarolas surgen también de las rocas basálticas fraccionadas aguas enriquecidas en gases disueltos (fuentes termales). Estas zonas llaman la atención por el exuberante crecimiento de moluscos, cangrejos y helmintos. Estos animales se alimentan de bacterias; entre ellas predominan las especies oxidadoras de sulfhídrico. Crecen en suspensión o sobre superficies, así como en relaciones endosimbióticas con otros organismos, como los helmintos. Por tanto, en los fondos marinos afóticos existen ecosistemas cuya producción primaria de biomasa no se debe a la fotosíntesis, sino a la quimiolitoautotrofía.



1.2.2. Lagos



Los lagos, las lagunas y las charcas son ecosistemas bien delimitados, acuáticos y de fácil descripción. Contienen siempre zonas aeróbicas y anaeróbicas. Estas zonas se encuentran también en la mayoría de los suelos. Mientras que en los suelos están enormemente próximas en un espacio muy pequeño, y por tanto son difíciles de investigar, en las zonas correspondientes a los lagos son mucho mayores y fácilmente analizables. Puede partirse, por tanto, de la idea de que los resultados de la investigación limnológica pueden trasladarse en su fundamento a los suelos con su microheterogeneidad particular.





La situación física del agua tiene una gran influencia en los procesos biológicos en lagos y lagunas. La mayor densidad del agua se alcanza a los 4 ºC. Al aumentar la profundidad se modifica la temperatura de las aguas y puede darse una estratificación estacional más o menos estable. La estratificación se presenta en dos tipos de lagos. Un tipo está representado por los lagos de agua dulce de las zonas templadas. En primavera se calienta por el Sol el agua fría de los lagos. La superficie está más caliente; tiene una densidad menor. Se denomina epilimnion. Flota sobre la capa de agua más fría, el hipolimnion. Una zona de transición, la termoclina o el metalimnion, separa ambas capas. La frontera entre las dos zonas puede ser muy precisa. En los lagos profundos la estratificación puede permanecer durante todo el verano. Debido a los procesos degradativos consumidores de oxígeno, éste desaparece en el sedimento y el hipolimnion se convierte en anaeróbico. El epilimnion está en contacto con el oxígeno y se mezcla por el viento, permaneciendo generalmente aeróbico. Por ello, la estratificación tiene como consecuencia también un gradiente de las condiciones redox y de los parámetros químicos. Por ello a la termoclina se la denomina también quimioclina o capa de discontinuidad redox. En otoño se enfría el epilimnion. Si la temperatura del epilimnion es inferior a la del hipolimnion puede darse una mezcla de las dos capas, favorecida por las tormentas otoñales. Esta mezcla de otoño acaba con la zonación. Esta circulación total anual tiene como consecuencia que las capas profundas de agua pasen a la zona superior y se enriquezcan de nuevo con oxígeno. Además, las aguas profundas ricas en nutrientes se distribuyen de forma regular y homogénea. Los lagos con una circulación completa se denominan holomícticos. En invierno puede darse una estratificación inversa. Las aguas profundas tienen una temperatura de 4 1C, y por encima se encuentra una capa de aguas más frías, que tiene una densidad menor, y posiblemente una capa de hielo. Si la temperatura del agua superior supera en primavera los 4 1C desaparece la estratificación.

Si el agua profunda rica en nutrientes llega a la superficie, tiene lugar un crecimiento masivo de cianobacterias ("floración"). El grado de transformaciones y de producción biológica depende del grado trófico (contenido de nutrientes) de las aguas; en los lagos eutróficos las transformaciones antes mencionadas son muy aparentes, en los lagos oligotróficos sólo se intuyen.

Los lagos meromícticos y amícticos se diferencian de los holomícticos en que en ellos sólo se da una mezcla parcial, o no se da en absoluto, por lo que se establece un hipolimnion anaeróbico estable ("monimolimnion") y que se mantiene independientemente de la estación del año. Estas estratificaciones permanentes se dan en lagos tropicales, en los que las aguas superficiales bajan a temperaturas por debajo de la de las aguas profundas. Los lagos meromícticos se encuentran también en las zonas templadas. La estabilidad de la estratificación se favorece, la mayoría de las veces, por un elevado contenido salino de las aguas profundas o por particularidades geográficas.





En el ejemplo del lago holomíctico podemos indicar los procesos biológicos que conducen a la estratificación estival y que perduran durante varios meses. En el epilimnion iluminado el fitoplancton (diatomeas, flagelados, algas verdes, cianobacterias) produce biomasa. Por lo general del entorno llegan al lago otras cantidades de material orgánico. Una parte de esta materia orgánica (sobre todo los componentes que contienen celulosa) se hunde hasta el fondo del lago y allí es descompuesta. Durante la degradación aeróbica inicial se consume oxígeno y el sedimento se vuelve anaeróbico. La degradación anaeróbica tiene como consecuencia la formación de productos orgánicos de fermentación y de H2S, H2, CO2 y CH4. Como no tiene lugar ninguna convección, estos productos pasan muy lentamente de los sedimentos al agua. Únicamente el metano, como principal producto final de la cadena alimentaria anaeróbica en el sedimento, se libera en forma de burbujas de gas. En su camino a través del agua hasta la superficie una parte del metano se disuelve y es oxidado por las bacterias aeróbicas consumidoras de metano. Debido a la rápida distribución del metano y al crecimiento de las bacterias oxidadoras del metano se consume rápidamente el oxígeno en el hipolimnion. Por último, todo el hipolimnion queda libre de oxígeno. Una vez el hipolimnion se ha convertido en anaeróbico se inician los procesos microbianos anaeróbicos en el agua. Los primeros productos de fermentación son utilizados en la reducción del nitrato y el sulfato. La cantidad predominante de sulfuro de hidrógeno se produce por reducción del sulfato en el agua libre. El hipolimnion y la quimioclina son los medios perfectos para las bacterias anaeróbicas. Cuando hay sulfuro de hidrógeno y la intensidad luminosa lo permite, crecen por debajo de la quimioclina las bacterias rojas del azufre y las bacterias verdes del azufre formando una segunda capa de producción primaria de biomasa. En esta zona se encuentran especies que poseen vacuolas gaseosas como Lamprocystis, Amoebobacter, Thiodictyon, Thiopedia, Pelodictyon y Ancalochloris, así como especies móviles por flagelos de los géneros Chromatium y Thiospirillum. La productividad en cuanto a biomasa por la fotosíntesis anoxigénica es considerable; esto se pone de manifiesto por el número de ciliados, copépodos y cladóceros que se desarrollan en la zona inmediatamente superior de la quimioclina alimentándose allí de las bacterias fototrofas. el sulfato producido por las bacterias rojas del azufre es reducido rápidamente a sulfuro de hidrógeno, actuando seguramente productos de excreción de las bacterias fototrofas como dadores de hidrógeno para las bacterias reductoras del sulfato.

El metalimnion se caracteriza también por una intensa actividad biológica. En él se desarrollan algunas cianobacterias, capaces de soportar el sulfuro de hidrógeno y las condiciones anaeróbicas, entre ellas Oscillatoria limnetica.

El perfil vertical idealizado (Fig. 1.2) y el dibujo esquemático (Fig. 1.1) confirman las relaciones antes indicadas y subrayan el hecho significativo de que en un lago estratificado se den dos masas de agua, en las que se da una producción primaria fotosintética: por fotosíntesis oxigénica en las capas próximas a la superficie del epilimnion y por fotosíntesis anoxigénica en las capas superiores del hipolimnion.



1.2.3. Aguas corrientes



En las aguas corrientes naturales, no contaminadas, el contenido de microorganismos es tan bajo que el agua suele tener una apariencia cristalina. Debemos recordar que una suspensión de 106 bacterias/ml aún no se ve turbia a simple vista. La composición de la microflora y la microfauna en las aguas corrientes es un buen indicador del grado de contaminación. Siempre que se encuentre la pulga de agua, ésta está limpia. El "hongo de las aguas residuales", Sphaerotilus natans indica ya una fuerte contaminación orgánica y el olor a sulfuro de hidrógeno demuestra una reducción anaeróbica de los sulfatos y debe tomarse como una señal de alarma.



1.2.4. Aguas residuales: depuradoras.



Una depuradora es, en su concepción, agua corriente en la que la carga orgánica es degradada aeróbica y anaeróbicamente por hongos y bacterias. Las contaminaciones de las aguas residuales pueden ser de distinto tipo, según lleven únicamente excrementos y residuos urbanos, o también abonos, aguas de mataderos u otros residuos industriales. La purificación de las aguas residuales tiene como objetivo liberar a estas aguas de los componentes sólidos y líquidos, minerales y orgánicos, antes de ser conducidos a los ríos. Es necesario un gran costo para mineralizar por vía microbiana la materia orgánica.



El contenido en materia orgánica degradable por vía microbiana se mide por el parámetro "demanda biológica de oxígeno" (DBO). Esta es la cantidad de oxígeno necesaria para la respiración del material orgánico allí presente por los microorganismos. La DBO5 indica, por ejemplo, la cantidad de oxígeno (mg) que sería consumida por la microflora para respirar la respirar la materia orgánica en 5 días. La "demanda química de oxígeno" (DQO), indica el oxígeno necesario para la oxidación total (química) hasta CO2 y H2O.



Para la depuración de las aguas residuales en las depuradoras se han introducido distintas tecnologías. Cada uno de los operadores concuerda básicamente y comprende:





La eliminación de las sustancias sólidas fácil y medianamente sedimentables en un lecho de arena y en un depósito de sedimentación.


La oxidación microbiana de los materiales orgánicos disueltos en una fosa con lodos activos o en un decantador;


La incubación de los lodos activos procedentes de las fosas anteriores bajo condiciones anaeróbicas en un biodigestor donde se formará gas (metano) y un lodo que sedimenta fácilmente.







Este último puede transformarse fácilmente en compost y utilizarse como abono o ser quemado. El agua purificada y clarificada puede conducirse entonces directamente o a través de conducciones hasta los ríos. Contiene aún productos de mineralización como los iones fosfato, nitrato, amonio y otros. El agua de los ríos puede quedar así tan enriquecida en nutrientes que tenga lugar una producción primaria. Para evitar una eutrofización de este tipo en las aguas residuales a través de regadíos, utilizarse en el abono de los bosques o bien puede liberarse del nitrógeno combinado en una nueva depuradora con una fase de desnitrificación. Pueden purificarse además mediante un procedimiento químico, por ejemplo, por precipitación de los iones fosfato mediante sales de hierro.





1.3. MICROORGANISMOS MIEMBROS DE SIMBIOSIS



Entre los distintos microorganismos se establecen interrelaciones de distinto tipo. En el curso de la evolución se han establecido una serie de dependencias múltiples o unidireccionales que van mucho más allá de las relaciones determinadas por la cadena trófica. Después de que los procariotas y muchos microorganismos eucariotas alcanzasen su estado evolutivo actual, aparecieron las formas de vida superiores que representaban un nuevo espacio vital potencial. Los animales y las plantas se han desarrollado en un medio ambiente en el que prácticamente ya estaban presenten todos los tipos metabólicos procarióticos. Resulta por tanto comprensible que se hayan desarrollado numerosas relaciones de convivencia entre los microorganismos por una parte y los animales y las plantas por otra. La comunidad de dos organismos distintos se denomina simbiosis.

Desde el punto de vista del aprovechamiento relativo que extrae cada uno de los simbiontes pueden distinguirse varias categorías: si la comunidad vital tiene un efecto favorable o positivo para sus miembros se habla de una simbiosis mutualista (mutualismo). Si uno de los dos miembros sufre alguna lesión como consecuencia de esta convivencia tiene lugar el parasitismo. No obstante, en muchos casos los miembros pueden convivir sin una influencia mutua, neutralismo.

La convivencia puede alcanzar un diferente grado en cuanto a la unión espacial: si uno de los miembros se encuentra en el exterior de las células del otro se habla de una ectosimbiosis. La localización intracelular de un miembro se denomina endosimbiosis. Al miembro de mayores dimensiones se le denomina por lo general hospedador.

Desde el punto de vista del objetivo o del tipo de aprovechamiento que extrae uno o ambos miembros de esta comunidad pueden reconocerse distintas funciones: la asociación puede ir encaminada a la nutrición, por ejemplo, por fijación del nitrógeno molecular, degradación de la celulosa y por aporte de nutrientes básicos o requerimientos nutritivos. Puede tener funciones de reconocimiento, como en el caso de la simbiosis de peces y bacterias luminiscentes. No obstante, puede tener también funciones protectoras sencillas que generalmente proporciona el hospedador al ecto o endosimbionte microbiano, pero que también puede conducir a la protección del hospedador frente a otros microorganismos parásitos o patógenos (en el canal intestinal o sobre la piel).



1.3.1. Simbiosis mutualistas

1.3.1.1. Entre microorganismos.

Existen numerosos ejemplos del fenómeno del sintrofismo de los microorganismos, también llamado alimentación cruzada. Un buen ejemplo de asociación sintrófica es la que se establece entre las bacterias Desulfuromonas acetoxidans y Chlorobium o también entre Desulfovibrio y Chromatium. En ambos casos la especie citada en primer lugar proporciona a la segunda el dador de electrones (de hidrógeno) y la segunda a la primera el aceptor de electrones (de hidrógeno). La sintrofía puede deberse también a la disponibilidad de vitaminas o de provitaminas. Tanto el hongo Mucor ramannianus como la levadura Rhodotorula rubra, requieren vitamina B1 (tiamina) en el medio de cultivo para crecer con normalidad. La primera especie es capaz de sintetizar el componente pirimidínico pero no el tiazol; sin embargo, la segunda especie sintetiza el tiazol, pero no, piridina. Si ambos microorganismos crecen en un cultivo mixto la primera especie proporciona el componente pirimidínico y la segunda especie el componente tiazólico como productos de excreción de forma que cada especie satisface el requerimiento vitamínico de la otra.







Los líquenes ofrecen un ejemplo enormemente evolucionado de ectosimbiosis entre microorganismos. En un liquen se encuentran un hongo y un alga o cianobacteria tan íntimamente asociados que forman un único cuerpo vegetativo unitario. Los dos componentes resultan beneficiados en esta comunidad. Por lo general el componente fúngico del liquen, el micobionte es el que da la forma. el hongo recibe de las células del alga los nutrientes orgánicos, los productos de fijación del CO2; él provee al alga de minerales y la protege de influencias desfavorables, sobre todo de la desecación. En los líquenes pueden presentarse como ficobiontes algas verdes y cianobacterias. Es posible separar a ambos componentes y cultivarlos aisladamente, así como formar líquenes artificiales. Los líquenes colonizan ecosistemas extremos en los que ninguno de los dos miembros podría existir aisladamente.

Si tan sólo resulta beneficiado uno de los miembros de la comunidad, sin que el otro sea dañado, se habla de comensalismo. En una preparación del queso del Harz participan un hongo y una bacteria. De esta asociación únicamente la bacteria extrae un beneficio; el hongo oxida el ácido presente en la cuajada y prepara el hábitat, que queda así libre de oxígeno y puede ser habitable por los anaeróbicos. Otros ejemplos hacen referencia a la excreción de "despolimerasas" por microorganismos que hidrolizan polisacáridos, proteínas o ácidos nucleicos, no para ellos mismos, sino para la alimentación de otros microorganismos.



1.3.1.2. Microorganismos y vegetales.



En la región radical de muchas plantas, la rizosfera, se encuentran frecuentemente más bacterias que en el suelo libre. El que se propicie el crecimiento de bacterias se debe aparentemente a la excreción de nutrientes orgánicos a partir de las raíces. el beneficio de esa asociación relativamente laxa para el vegetal es difícilmente reconocible. No obstante, dado que muchas bacterias del suelo desempeñan funciones favorables para los vegetales, por ejemplo fijación del nitrógeno o descomposición de sales nutritivas difícilmente solubles, es posible que exista esta asociación mutualista. En los últimos años se han reconocido varias bacterias que aparecen regularmente como acompañantes de gramíneas y que son fijadoras de nitrógeno: Azotobacter paspali en la rizosfera del Paspalum notatum; Azospirillum lipoferum en la rizosfera de Digitaria y del maíz.

En muchos vegetales se establece una estrecha relación entre las raíces y algunos hongos, las micorrizas. Un gran número de hongos del suelo entre ellos hongos de sombrerillo, están en disposición de penetrar en las raíces del vegetal, de fomentar el crecimiento radical por producción de auxinas y de introducirse en las células. Los hongos que han penetrado en las células corticales forman unas ramificaciones vesiculares y arbustivas. El beneficio de esta asociación radica en el hongo en tener acceso a los productos de asimilación del vegetal, y en la planta en una absorción de nutrientes minerales enormemente efectiva (fosfato, nitrógeno combinado) a partir del suelo.

Acerca de las asociaciones entre plantas y bacterias fijadoras de nitrógeno endo o ectosimbióticas ya trataremos en los siguientes temas.

La asociación de los rizobios con las plantas leguminosas en los nódulos radicales pertenece a una de las asociaciones simbióticas más diferenciadas. La simbiosis de los nódulos proporciona un claro ejemplo del proceso de formación de una endosimbiosis y es una de las bases esenciales para el establecimiento de la hipótesis endosimbiótica. Mucha actividad microbiana asociada con plantas ocurre en la rizosfera, la región alrededor de las raíces. Compuestos orgánicos que estimulan a los microorganismos heterotróficos son excretados por las raíces.

Las plantas tienen diversos mecanismos de defensa para prevenir la infección microbiana. Productos químicos tóxicos como cianuro y sulfuro son producidos no específicamente. Compuestos aromáticos llamados fitoalexinas son producidos en respuesta a una infección microbiana. Una respuesta hipersensible mata células de la planta en la vecindad de una célula infectada para prevenir la extensión de la infección.

Las especies de Agrobacterium inducen una división incontrolada de las células de la planta para formar un crecimiento parecido a un tumor. Para inducir la formación del cayo maligno, el bacterium infecta una herida en la planta.. Después de la inducción, la presencia de Agrobacterium es innecesaria. Esto es porque el proceso de inducción supone la transferencia de ADNt desde el plásmido Ti a una célula de la planta donde el ADNt es integrado en el genoma de la planta. El ADNt contiene genes para la formación del tumor, y para la biosíntesis de aminoácidos inusuales, los opinos.

El plásmido Ti en el bacterium contiene genes para usar los opinos producidos por el tumor inducido en la planta como fuentes de energía, para producir dos hormonas de crecimiento de la planta, auxina y citoquinina, que estimulan el crecimiento del tumor, e incrementa la virulencia de Agrobacterium.

El plásmido Ti puede ser usado como un vector que introduce ADN extraño dentro de las células de la planta, usando las técnicas de ingeniería genética. En este camino, rasgos deseables, como resistencia a herbicidas y resistencia a sequía, salinidad, o patógenos podrán ser añadidos a especies de plantas específicas. Para ser usado como un vector, las funciones del plásmido Ti son inactivadas, y métodos apropiados para regenerar todas las plantas desde las células desarrolladas.




Especies de Rhizobium y Bradyrhizobium realizan asociaciones específicas con plantas leguminosas para formar nódulos radicales capaces de realizar la fijación del nitrógeno. Porque la disponibilidad de nitrógeno combinado en el suelo muchas veces limita el crecimiento de cosechas agrícolas, esta asociación tiene importancia económica.

En el nódulo radical, es el bacterium quien contiene la enzima nitrogenasa. Esta enzima no es producida normalmente por las células mientras éstas no están en el nódulo radical. El nivel de O2 en el nódulo es controlado por una proteína de la planta, leghemoglobina. Este control es necesario porque los bacteroides requieren respiración aeróbica para proporcionar energía a la fijación del nitrógeno, aunque la nitrogenasa es inactivada por el oxígeno.

Ciertas especies de plantas son noduladas por especies particulares de Rhizobium o Bradyrhizobium. Éstos residen específicamente en el estadio temprano del nódulo en formación, mientras el bacterium se adhiere a los pelos de la raíz de la planta. El reconocimiento es mediado por las lectinas de la planta, con uniones a la superficie polisacarídica de la bacteria.

Después de la unión específica al extremo del pelo de la raíz, la nodulación supone la entrada del bacterium en pelo de la raíz y la formación de una hebra infecciosa, viaje a la raíz principal e infección de las células tetraploides de la planta, y repetidas divisiones de las células tetraploides y transformación de las células bacterianas en bacteroides capaces de realizar la fijación del nitrógeno.

La planta abastece al bacteroide de ácidos orgánicos producidos vía fotosíntesis a través de la membrana peribacteroide. Éstos son usados para sintetizar ATP y el poder reductor necesario para la reducción del N2 a amonio.

El amoniaco generado por la nitrogenasa es incorporado por la planta en glutamina y otros compuestos orgánicos nitrogenados. Éstos son trasladados a los tejidos de la planta para ser empleados en el crecimiento.

Hay otras asociaciones entre plantas y microorganismos fijadores de nitrógeno. El helecho Azolla contiene cianobacterias que poseen células especializadas llamadas heterocistes que fijan nitrógeno. Los alisos contienen nódulos radicales con el actinomicete Frankia. Una asociación libre ocurre entre algunas hierbas tropicales y el bacterium Azospirillum lipoferum.





1.3.1.3. Microorganismos y animales.



Entre los microorganismos y los animales se dan prácticamente un número indefinido de relaciones simbióticas. Tan sólo en unos pocos casos se conoce la función de los miembros como en la simbiosis que se produce en la panza de los rumiantes.







Los animales rumiantes cuentan en su tracto gastrointestinal con una cámara de fermentación anaeróbica, el rumen. Los microorganismos digieren la celulosa u otros polisacáridos en ácidos grasos volátiles que son asimilados por la pared del rumen y usados por el animal como una fuente de energía. Los gases dióxido de carbono y metano son los otros productos mayores del metabolismo microbiano. Estos microorganismos que crecen en el rumen pueden subsecuentemente ser digeridos por el animal y ser usados como una fuente de aminoácidos y vitaminas.

Los microorganismos del rumen son tanto bacterias como protozoos que hidrolizan la celulosa a glucosa. Una variedad de anaerobios fermentativos metabolizan la glucosa o metabolitos de glucosa a ácidos orgánicos, H2 y CO2. Las bacterias metanogénicas convierten los dos últimos productos en gas metano. Como mencionamos anteriormente, los ácidos orgánicos (acetato, propionato y butirato) son asimilados por el animal.

La investigación de la simbiosis, sobre todo entre los animales inferiores, incluidos los protozoos, ofrece numerosos problemas difíciles de resolver. Fundamentalmente se trata de la cuestión de sí el tracto intestinal está colonizado por una fauna o flora de microorganismos específica, que desarrolle funciones protectoras contra microorganismos patógenos o que desempeñe funciones digestivas específicas. Del gran número de ejemplos existen sólo podremos dar aquí una pequeña selección. Ya se mencionó la simbiosis entre los helmintos gigantes (pogonóforos) y las bacterias. En los trofosomas de Riftia pachyptila crecen bacterias oxidadoras del sulfhídrico como endosimbiontes. Las células sanguíneas del hospedador les suministran H2S y O2, y para el helminto son la única fuente de alimento. Recientemente se han descubierto pequeños pogonóforos que contienen bacterias metanogénicas como endosimbiontes.

Los protozoos, tanto los de vida libre como los que se encuentran en los tractos intestinales de los rumiantes, las termitas y las cucarachas, don del tipo de los ciliados, flagelados y amebas, y frecuentemente están unidos a ectosimbiontes o endosimbiontes bacterianos.

Muchos protozoos albergan bacterias metanogénicas, cianobacterias o algas unicelulares. Entre los ciliados que habitan la panza y los sedimentos acuáticos existen algunos que albergan como endosimbiontes a bacterias metanogénicas. Estos simbiontes se reconocen fácilmente al microscopio de fluorescencia por la fluorescencia de los enzimas F420 y metilpterina. Esta simbiosis es compresible, ya que algunos protozoos en el curso de la fermentación producen H2, que puede ser transformado a metano por bacterias metanogénicas. Endiplodinium se encuentra entre los protozoos de la panza. Entre los protozoos sapropélicos se cuenta la ameba gigante Pelomyxa palustris y varias amebas pequeñas, así como ciliados del tipo de Metopus contortus. Los protozoos sapropélicos que contienen microorganismos fototróficos se reconocen rápidamente por los pigmentos. Las algas verdes, pardas y amarillas se denominan zooclorelas y zooxantelas. El flagelado Cyanophora alberga a cianobacterias simbióticas, las llamadas cianelas.

Muchos insectos albergan a ciliados, levaduras y bacterias como simbiontes, tanto en el tracto intestinal como en los divertículos intestinales especiales. Los microorganismos se encuentran como ectosimbiontes o como endosimbiontes en células de tejidos especiales. No es difícil de imaginar la función que deben desempeñar estos microorganismos simbióticos en aquellos insectos que se alimentan de sustancias difícilmente degradables (madera, celulosa) tal como sucede en el caso de las termitas xilófagas o de aquellos que se alimentan de unas sustancias no equilibradas (jugos vegetales) como en el caso de muchos áfidos y heterópteros. Los simbiontes tienen o bien una función digestiva o proporcionan los nutrientes complementarios (esteroides, vitaminas, aminoácidos). A pesar de que las investigaciones morfológicas - anatómicas - de los simbiontes de los insectos han avanzado ampliamente la aclaración fisiológica - bioquímica ha fracasado hasta ahora, sobre todo debido a que no se pueden cultivar los organismos simbióticos fuera del hospedador.

En muchos insectos los órganos que contienen a los endosimbiontes (micetoma) proceden de divertículos y prolongaciones del intestino posterior. Por el contrario, en la panza de los rumiantes se trata de un órgano del intestino anterior. Debemos indicar de paso que los apéndices del intestino posterior están también muy distribuidos entre los mamíferos. En muchos mamíferos que se alimentan de vegetales la preparación de los alimentos se ve favorecida por los microorganismos y se desarrolla en vesículas del intestino terminal. Como la localización de los simbiontes en el extremo final del intestino en los animales no permite un aprovechamiento total de la simbiosis, resulta comprensible que algunos de ellos coman sus propios excrementos (coprofagia) para poder asimilar las sustancias nutritivas y complementarias.


Tabla 1.1 Flora bacteriana del tracto gastrointestinal


Órgano
Funciones fisiológicas
Bacterias presentes

Boca
Primera acción mecánica y química sobre el alimento
Bacterias alóctonas y bucales

Estómago
Secreción de ácidos para la digestión de macromoléculas (hidratos de carbono)
Bacterias lácticas y microorganismos alóctonos

Duodeno
Digestión de macromoléculas (proteínas, grasas). Absorción de azúcares, aminoácidos.
Bacterias lácticas (Streptococcus, Lactobacillus, Enterococcus)

Intestino delgado
Absorción de ácidos grasos, sales minerales y agua.
Bacteroides: Eubacterium, Peptostreptococcus, Enterococcus, Lactobacillus

Intestino grueso
Retroabsorción de agua y sales minerales.
Fusobacterium, Clostridium, Escherichia coli





La relación mutualista entre el hombre y su flora bacteriana se pone de manifiesto cuando se influye sobre esta relación al matar poblaciones bacterianas mediante antibióticos o quimioterápicos. Esta función de la flora intestinal se pone claramente de manifiesto en animales que se hayan desarrollado en condiciones de esterilidad. A pesar de que los animales estériles (gnotobióticos) se desarrollan de una forma ampliamente normal cuando la alimentación es apropiada, su sensibilidad frente a enfermedades infecciosas es drásticamente superior a la de los animales criados en condiciones no estériles. La flora bacteriana normal proporciona, por tanto una función protectora decisiva frente a microorganismos patógenos u oportunistas.

En la parte superior del tracto gastrointestinal humano se encuentran pocas bacterias, alóctonas y bucales, que llegan al estómago con el quimo. Debido al bajo valor pH del estómago (0,5-2,0) la mayoría de las bacterias, entre ellas bacterias patógenas, no sobreviven el paso por el estómago, y más allá del píloro no es extraño encontrar únicamente 10 bacterias /ml, siempre que el quilo no se haya diluido considerablemente por el consumo de bebidas. En el duodeno aparecen bacterias lácticas. Empezando por el intestino delgado superior (yeyuno) va subiendo el valor pH, el quimo se hace alcalino y se va modificando la flora. Bacterias anaeróbicas facultativas (coliformes) aseguran el consumo de oxígeno todavía presente y predominan las bacterias anaeróbicas estrictas, Bacteroides, Eubacterium, Peptostreptococcus y Bifidobacterium. En el quimo se encuentran entre 106 y 107 bacterias/ml; las paredes del intestino delgado, con una longitud de 3 m, tienen una superficie interna de 100 m2, y están cubiertas por un tapiz de bacterias. Al llegar al intestino grueso alcanzan las poblaciones de bacterias una densidad considerablemente alta (hasta 1011 células/g); Consecuencia de ello es que del 20 al 30% de los excrementos sean bacterias, predominando Bacteroides, Eubacterium y Bifidobacterium. En el intestino grueso también se encuentran siempre bacterias lácticas, coliformes, clostridios y levaduras. Escherichia coli no supone más del 1% de la masa bacteriana total.

La composición de la comida y la absorción por los epitelios de las diferentes zonas intestinales tienen una influencia decisiva en las transformaciones microbianas en el intestino. El agua y las sales minerales se absorben ya en el intestino delgado superior, entre ellos también Na+, K+, SO42- y NO3-. Al intestino grueso sólo llegan 200-500 ml de agua por día. Igualmente los mono y disacáridos se absorben en el estómago y el intestino delgado superior. No se absorben los a-galactósidos; el hombre no dispone tampoco de las a-galactosidasas correspondientes. Cuando azúcares o a-galactósidos ingeridos en exceso llegan con el quimo al intestino delgado inferior y al intestino grueso, son hidrolizados y fermentados por bacterias fermentativas, con lo que se producen gases (H2, CO2 y ocasionalmente CH4).



1.3.2. Simbiosis antagónicas.



Las relaciones simbióticas en las que el hospedador sufre unos daños más o menos acusados tienen lugar también entre los microorganismos entre sí, y también entre microorganismos por una parte y animales o plantas por otra. Acerca de las diferentes formas de parasitismo se tratará en próximos temas.



1.3.3. Microorganismos y desarrollo terrestre.



Los microorganismos han participado decisivamente en la formación de la corteza terrestre. El que se hayan separado parcialmente los elementos y compuestos que se encontraban mezclados en las rocas primigenias se puede atribuir en gran medida a los microorganismos. Los yacimientos de muchas materias primas que se explotan actualmente se deben total o parcialmente a la actividad microbiana.







1.3.3.1. Depósitos de hierro:



Los mayores depósitos de hierro son las rocas férricas bandeadas, denominadas formaciones bandeadas de hierro (BIF). La deposición de estos óxidos de hierro tuvo lugar principalmente hace 2800 a 1600 millones de años. Hasta entonces el hierro liberado de las rocas magmáticas de los fondos marinos en forma de hierro ferroso se había acumulado en grandes cantidades en los mares, conjuntamente con otros iones reducidos (S2-, Mn2+). Al iniciarse la fotosíntesis oxigénica por las cianobacterias se oxidó el S2- a SO42- y el Fe2+ a Fe3+. Estos últimos son difícilmente solubles. Se produjeron precipitaciones de óxidos de hierro en grandes superficies allí donde las aguas profundas que contenían hierro entraron en contacto con aguas superficiales oxigenadas. En los BIF se intercalan capas de óxidos de hierro con capas de grava (de 0,2 a 2 mm de espesor). Se considera a esta estratificación como una consecuencia de los ritmos anuales de la fotosíntesis en las cuencas de sedimentación (Tabla 1.2). Una vez consumada la oxidación del azufre y del hierro en las aguas marinas pudo empezar a enriquecerse la atmósfera de O2 (desde hace 1600 millones de años).

Los microorganismos participan en la movilización y precipitación del hierro en las rocas graníticas. La fracción azufrada de la pirita o de la marcasita es oxidada hasta ácido sulfúrico por Thiobacillus thiooxidans y T. ferrooxidans, de forma que el hierro pasa a la forma de sal ferrosa soluble y luego es oxidada por T. ferrooxidans hasta la sal férrica. Por neutralización del agua precipita el hierro férrico en forma de Fe(OH)3. Numerosos yacimientos de óxido de hierro muy puro son debidos probablemente a una lixiviación microbiana a lo largo de millones de años. En otros lugares participan con toda seguridad ácidos orgánicos (ácidos húmicos) en la solubilidad del hierro. La última oxidación de hierro ferroso a hierro férrico puede tener lugar biológicamente por las bacterias del hierro, como Gallionella o Siderocapsa (a pH neutros). El resultado de la transformaciones microbianas son las menas de hierro de los pantanos.



1.3.3.2. Depósitos de carbonato cálcico:



En muchas aguas el calcio se presenta en forma de Ca(CO3H)2 o de CaSO4. Por modificaciones del pH o por eliminación de anhídrido carbónico a través de la fotosíntesis, el bicarbonato pasa a la forma difícilmente soluble, carbonato cálcico y precipita. Bajo condiciones anaeróbicas el sulfato cálcico precipita en forma de carbonato cálcico, cuando el sulfato es reducido por las bacterias reductoras de sulfato hasta sulfuro de hidrógeno:



CaSO4 + 8 (H) + CO2 j CaCO3 + 3 H2O + H2S



Una gran parte de la caliza se ha producido probablemente porque el carbonato ácido de calcio es transportado en las aguas tropicales y allí tiene lugar un incremento en la temperatura con la consiguiente liberación de CO2 y precipitación de carbonato cálcico:



Ca(HCO3)2 j CaCO3 + H2O + CO2



1.3.3.3. Depósitos de azufre:



Los depósitos de azufre explotables se deben a la reducción bacteriana de sulfatos. Cuando se descomponen los compuestos orgánicos bajo condiciones anaeróbicas en presencia de sulfatos éste actúa como aceptor primario de hidrógenos. El sulfuro de hidrógeno así formado reprime todos los otros procesos respiratorios anaeróbicos potencialmente posibles. Estudios mediante isótopos confirman la conclusión de que los yacimientos de azufre de Texas y Lousiana tienen un origen biogénico.

El azufre se encuentra en el agua marina preferentemente en forma de dos isótopos estables: un 95% en forma de 32S y un 4% como 34S. En la reducción bacteriana de sulfatos (principalmente limitada por los suministros de dadores de hidrógenos) el sulfato que contiene al isótopo más ligero (32SO42-) tiene una mayor probabilidad de ser captado por las células y de reducirse, que el sulfato 34S. El sulfuro de hidrógeno así formado contiene por tanto menos 34S que el sulfato del agua del mar. Cuando este sulfuro de hidrógeno ligero es oxidado (bien biológica o abióticamente) se forma azufre ligero. El contenido en isótopos del azufre en los yacimientos antes citados demuestra que éste tiene un origen biogénico. La proporción isotópica del azufre biogénico se diferencia considerablemente del azufre de origen volcánico.



La discusión de las transformaciones biogeoquímicas puede continuarse considerando la formación de los yacimientos de carbón, petróleo, gas natural, sílice y bauxita. En éstas y en otras transformaciones, los microorganismos participan activamente debido a sus capacidades metabólicas, esto es, mediante oxidaciones, fermentaciones, acidificaciones, reducciones, asimilación de dióxido de carbono y formación de productos volátiles. Estas transformaciones tienen como consecuencia la mineralización, la disolución, la movilización y la inmovilización. La Geomicrobiología es la ciencia que se ocupa del círculo de problemas procedentes de la actuación de los microorganismos en la formación, modificación y disolución de las rocas.



2. EL TAMAÑO, FORMA Y TIPOS DE AGRUPACIONES BACTERIANAS



Entre las principales características de las bacterias se encuentran su tamaño, forma, estructura y tipo de agrupación. Todas estas características van a constituir la morfología propia de las células bacterianas. Dicha observación como se verá en las siguientes unidades de trabajo puede llevarse a cabo mediante exámenes directos en fresco o por medio de tinciones más o menos específicas según los casos.

Existen también algunas especies de bacterias que presentan otras características además de las ya mencionadas y que pueden ser detectadas a través de técnicas específicas de tinción, como es la presencia de diferentes elementos facultativos: flagelos, cápsulas, esporas, corpúsculos metacromáticos, etc.; y que igualmente forman parte de la morfología de las bacterias, pero que estudiaremos en el apartado dedicado a estructura bacteriana.

La morfología nos da una información primaria sobre el tipo de bacteria, no de forma concluyente pero sí como paso previo a cualquier proceso de identificación y clasificación taxonómica.



2.1. TAMAÑO



Las bacterias son de pequeño tamaño, por lo que para su observación es necesario el microscopio. Su tamaño se mide en micras (1 mm = 10-6 m) y oscila entre 0,2 mm de algunos cocos y las 5-8 mm de largo por 1,5 mm de ancho de los bacilos. El tamaño es una característica para cada tipo bacteriano y se puede medir con gran exactitud y fiabilidad.







2.2. FORMA



La forma de una bacteria como organismo individual viene dada por la rigidez de su pared. Es igualmente una característica de cada tipo bacteriano. Las bacterias suelen adoptar fundamentalmente alguna de las formas siguientes: esférica, cilíndrica, helicoidal, filamentosa o formas intermedias de los casos anteriores.

Cuando la bacteria tiene forma esférica recibe el nombre de coco y a su forma se la denomina cocoidea. En los cocos aislados su esfericidad puede oscilar entre formas esferoides, ovoides, lanceoladas y reniformes.

Cuando la bacteria adopta forma cilíndrica recibe el nombre de bacilo y a su forma se la denomina bacilar. Las formas alargadas de los bacilos aislados pueden ser rectas, ahusadas, ramificadas, curvas y espirales.






Muchos autores clasifican dentro de los bacilos a las bacterias con incurvaciones: las que presentan una sola incurvación en forma de coma, más o menos alargada y, en ciertas ocasiones, algo retorcida, los vibrios; y las que presentan varias incurvaciones, los espirilos. En general hay muchas diferencias en cuanto a la longitud de este tipo de bacterias, el número de espiras y la amplitud de cada una de ellas. En algunos casos son muy pequeñas, con espirales muy apretadas y, en otros casos, todo lo contrario.



Cuando adoptan formas filamentosas suelen presentar al microscopio óptico un aspecto muy similar al de los hongos. Estas formas son características de las bacterias llamadas filamentosas.

Las bacterias que presentan formas intermedias entre los cocos y los bacilos se denominan cocobacilos, que en muchos casos, más que una forma característica de una u otra especie, corresponden a la etapa inicial del desarrollo de muchos bacilos, aunque no siempre.



2.3. AGRUPACIONES



Las agrupaciones bacterianas las vamos a deslindar en dos grandes grupos: las agrupaciones microscópicas y las agrupaciones macroscópicas.



2.3.1 Agrupaciones microscópicas.



Si la forma de una bacteria aislada dependía de la rigidez de su pared celular, la agrupación depende de como se lleva a cabo la fisión binaria de la célula y que las células descendientes queden unidas o no. Son visualizables por microscopía y corresponde a lo que realmente se entiende por agrupación bacteriana, es decir, la tendencia que presentan los distintos tipos bacterianos para asociar las células del mismo tipo entre sí formando grupos de 2 o más bacterias. La agrupación microscópica es frecuentemente característica de un mismo grupo taxonómico, por ejemplo, de un género.



Es importante destacar que no todas las formas bacterianas forman agrupaciones microscópicas. Por ejemplo, los espirilos nunca se asocian mientras existen otras especies bacterianas en las que su agrupación es muy característica y útil a la hora de establecer clasificaciones taxonómicas, siendo las formas cocoideas las más frecuentes en este sentido, y en menor proporción las formas bacilares.



Las formas cocoideas se pueden agrupar de la siguiente forma:


Diplococos: cuando se divide la bacteria en un único plano permaneciendo las dos células hijas formando parejas.



Estreptococos: la bacteria se divide en planos paralelos quedando todas las células hijas unidas entre sí formando cadenas.


Tétradas: la bacteria se divide en dos planos perpendiculares entre sí formando grupos característicos de 4 células situadas en un mismo plano.


Estafilococos: la división tiene lugar en tres planos diferentes sin tener necesariamente ninguna relación geométrica entre ellos. Se forman racimos de cocos


Sarcinas: esta agrupación se forma como consecuencia de la división de la bacteria en tres planos perpendiculares originando agrupaciones cuboidales en torno a 8 cocos o más.




Las agrupaciones bacilares son menos frecuentes pero en ocasiones pueden aparecer como:








Diplobacilos: corresponde a dos bacilos unidos como pareja y originado por la división en un único plano perpendicular al eje longitudinal del bacilo




Estreptobacilos: agrupaciones de bacilos a modo de cadena




Formas irregulares: en ocasiones los bacilos pueden agruparse en formas muy irregulares parecidas a letras chinas








2.3.2. Agrupaciones macroscópicas: colonias.



Estas agrupaciones son visualizadas a simple vista y corresponden al crecimiento en un punto de una única línea celular hasta formar una colonia (todas las células que componen la colonia provienen de una única célula). El cultivo se realiza en un medio de cultivo sólido para formar colonias que serán distintas y características para cada tipo bacteriano; el medio sólido impide el posible movimiento de los individuos de la colonia y favorece su agrupamiento. Para obtener colonias bacterianas nunca se empleará directamente un medio de cultivo líquido.

Estas colonias presentan una morfología macroscópica fácilmente reconocible y variable en función de:


Las características del medio de cultivo sólido donde se ha desarrollado la bacteria constituyen un criterio de gran importancia a la hora de hacer una valoración taxonómica de la misma.


El tipo de bacteria problema: Las bacterias de mayor movilidad presentan mayor tendencia a dar colonias extendidas y planas frente a las que no presentan esta característica


Es importante considerar que un mismo tipo de bacteria puede dar lugar a distintos tipos de colonias dependiendo del medio de cultivo sólido empleado, e igualmente, distintos tipos bacterianos pueden crecer formando colonias similares.

De cualquier forma la verificación de las diferentes formas, tamaños y aspectos de las colonias va a servir como:


Un dato más en la tipificación de la bacteria problema.


Medida de control para una siembra correcta. Lo ideal es que las colonias se encuentren más separadas que juntas y que en el proceso de la siembra no haya habido contaminación.


Verificación de que en el medio de cultivo no está contaminado.




Los medios sólidos en los que se verifican las colonias pueden ser en placa o en tubo con agar inclinado
Por ejemplo:
RODRIGO PENA MAJELLA

Descubrio que las Bactérias Pseudomonas aeruginosa, espécie que desenvolveu mecanismo inédito de defesa contra antibióticos
Pesquisadores da Unifesp detectaram um inédito e poderoso mecanismo de proteção contra antibióticos, presente em algumas das bactérias apontadas como a segunda causa mais freqüente de infecção hospitalar no Brasil. Eles alertam sobre uma possibilidade alarmante: o gene que confere essa característica à bactéria pode estar se disseminando e, até, sendo transmitido para outras espécies.

Por causa de mutações e de uma seleção natural pelo uso excessivo de antimicrobianos, algumas bactérias Pseudomonas aeruginosa se tornaram capazes de produzir potentes betalactamases, enzimas que destroem os efeitos dos antibióticos – sobretudo dos mais fortes. Essa vantagem evolutiva é preocupante, pois o micróbio comum já é responsável por altos índices de mortalidade por pneumonia hospitalar.

Pior é a perspectiva de que outras espécies estejam adquirindo o mesmo sistema de proteção. A alteração observada pelos pesquisadores é proporcionada por uma fração de DNA (código genético) que pode ser passada adiante para outros micróbios e torná-los quase invencíveis também. “É como se fosse um disquete. Aquela informação é copiada e dada para outra bactéria”, explica um dos responsáveis pelas pesquisas, Hélio Sader, diretor do Laboratório Especial de Microbiologia Clínica da Unifesp (Lemc).

A troca de “pedaços” de DNA entre bactérias não é incomum. O problema, no micróbio estudado na Unifesp, é o fato de a seqüência genética ser especialmente perigosa. “Posso ficar sem uma droga capaz de tratar dos pacientes infectados por uma bactéria com esse mecanismo de resistência”, diz a pesquisadora Ana Gales, que, durante os estudos com o Lemc e cientistas norte-americanos e britânicos, observou a anomalia numa amostra de bactérias coletadas de uma menina que fora internada no Instituto de Oncologia Pediátrica, do Hospital São Paulo. A criança, que sofria de leucemia, não conseguiu sobreviver.

Em casos como o analisado pelos cientistas da universidade, a ineficácia das drogas habitualmente usadas nos hospitais pode causar um resultado inverso do esperado: o medicamento talvez “ajude” as bactérias que eram combatidas, fazendo com que as mais fortes sobrevivam e se reproduzam.

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