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Resumen historia de la microbiologia
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Resumen historia de la microbiologia

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  • 1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA MICROBIOLOGÍA.La Microbiología, considerada como una ciencia especializada, noaparece hasta finales del siglo XIX, como consecuencia de laconfluencia de una serie de progresos metodológicos que se habíanempezado a incubar lentamente en los siglos anteriores, y queobligaron a una revisión de ideas y prejuicios seculares sobre ladinámica del mundo vivo.Siguiendo el ya clásico esquema de Collard (l976), podemos distinguircuatro etapas o periodos en el desarrollo de la Microbiología: 1. Primer periodo, eminentemente especulativo, que se extiende desde la antigüedad hasta llegar a los primeros microscopistas. 2. Segundo periodo, de lenta acumulación de observaciones (desde l675 aproximadamente hasta la mitad del siglo XIX), que arranca con el descubrimiento de los microorganismos por Leeuwenhoek (l675). 3. Tercer periodo, de cultivo de microorganismos, que llega hasta finales del siglo XIX, donde las figuras de Pasteur y Koch encabezan el logro de cristalizar a la Microbiología como ciencia experimental bien asentada. 4. Cuarto periodo (desde principios del siglo XX hasta nuestros días), en el que los microorganismos se estudian en toda su complejidad fisiológica, bioquímica, genética, ecológica, etc., y que supone un extraordinario crecimiento de la Microbiología, el surgimiento de disciplinas microbiológicas especializadas (Virología, Inmunología, etc), y la estrecha imbricación de las ciencias microbiológicas en el marco general de las Ciencias Biológicas. A continuación se realiza un breve recorrido histórico de la disciplina microbiológica, desglosando los períodos 3º y 4º en varios apartados temáticos. PERIODO PREVIO AL DESCUBRIMIENTO DEL MICROSCOPIOSi bien el descubrimiento efectivo de seres vivos no visibles a simplevista debió aguardar hasta el último tercio del siglo XVII, susactividades son conocidas por la humanidad desde muy antiguo, tantolas beneficiosas, representadas por las fermentaciones implicadas en laproducción de bebidas alcohólicas, pan y productos lácteos, como lasperjudiciales, en forma de enfermedades infecciosas.
  • 2. Diversas fuentes escritas de la antigüedad griega y romana hablan degérmenes invisibles que transmiten enfermedades contagiosas.Lucrecio (96-55 a.C.), en su "De rerum natura" hace varias alusiones a"semillas de enfermedad". En el Renacimiento europeo, GirolamoFrascatorius, en su libro "De contagione et contagionis" (1546) dice quelas enfermedades contagiosas se deben a "gérmenes vivos" que pasande diversas maneras de un individuo a otro. Estos inicios deexplicación que renunciaban a invocar causas sobrenaturales fueronprobablemente catalizados por la introducción en Europa de la sífilis,una enfermedad en la que estaba clara la necesidad de contacto para sucontagio. Pero la "cosa" que se transmite en la enfermedad siguiósiendo objeto de conjeturas durante mucho tiempo. EL PERIODO DE LOS PRIMEROS MICROSCOPISTAS.Ya en el siglo XIV, con la invención de las primeras lentes para corregirla visión, surgió una cierta curiosidad sobre su capacidad de aumentarel tamaño aparente de los objetos. En el siglo XVI surgieron algunasideas sobre aspectos de la física óptica de las lentes de aumento, perono encontraron una aplicación inmediata. Se dice que Galileo hizoalgunas observaciones "microscópicas" invirtiendo su telescopio apartir de lentes montadas en un tubo, pero en cualquier caso está claroque no tuvieron ninguna repercusión.La primera referencia segura sobre el microscopio (1621) se debe aConstantijn Huygens, quien relata que el inglés Cornelis Drebbel teníaen su taller un instrumento magnificador, que recibió el nombrede microscopium en l625, en la Accademia dei Lincei, de Roma.El descubrimiento de los microorganismos fue obra de un comercianteholandés de tejidos, Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), quien ensu pasión por pulir y montar lentes casi esféricas sobre placas de oro,plata o cobre, casi llegó a descuidar sus negocios. Fabricó unoscuatrocientos microscopios simples, con los que llegó a obteneraumentos de casi 300 diámetros. En 1675 descubrió que en una gota deagua de estanque pululaba una asombrosa variedad de pequeñascriaturas a las que denominó "animálculos". En 1683 descubre lasbacterias, por lo que se considera el "padre de la Microbiología".Durante varias décadas Leeuwenhoek fue comunicando susdescubrimientos a la Royal Society de Londres a través de una serie decartas que se difundieron, en traducción inglesa, en las "PhilosophicalTransactions". Sus magníficas dotes de observador le llevaron
  • 3. asimismo a describir protozoos (como Giardia, que encontró en suspropias heces), la estructura estriada del músculo, la circulacióncapilar, a descubrir los espermatozoides y los glóbulos rojos (por loque también se le considera el fundador de la Histología animal), asícomo a detallar diversos aspectos estructurales de las semillas yembriones de plantas. Leeuwenhoek se percató de la abundancia yubicuidad de sus animálculos, observándolos en vinagre, placa dental,etc.Aunque los descubrimientos de Leeuwenhoek despertaron interés alser comunicados, pocos intentaron o pudieron reproducirlosseriamente. Además, la fabricación de lentes sencillas de gran aumentoera difícil y el manejo de los microscopios simples, bastante engorroso.Simultáneamente el inglés Robert Hooke (1635-1703) usandomicroscopios compuestos, describió los hongos filamentosos (1667), ydescubrió la estructura celular de las plantas (Micrographia, 1665),acuñando el término célula. Pero el trabajo con microscopioscompuestos aplicados al estudio de los "animálculos" languideciódurante casi 200 años, debido a sus imperfecciones ópticas, hasta quehacia 1830 se desarrollaron las lentes acromáticas. LOS AVANCES TÉCNICOSLa doctrina del pleomorfismo, vigente durante buena parte del sigloXIX, mantenía que los microorganismos adoptaban formas y funcionescambiantes dependiendo de las condiciones ambientales. A estas ideasse oponían frontalmente investigadores como Koch, Pasteur y Cohn,que estaban convencidos de la especificidad y constancia morfológicay fisiológica de cada tipo de microorganismo (monomorfismo). Elpleomorfismo había surgido como una explicación a la gran variedadde formas y actividades que aparecían en un simple frasco de infusión,pero ya Pasteur, en sus estudios sobre la fermentación, se habíapercatado de que los cultivos que aparecían podían considerarse comouna sucesión de distintas poblaciones de microorganismospredominantes, que, a resultas de sus actividades, condicionaban laulterior composición de la comunidad microbiana. La solucióndefinitiva a esta cuestión dependía, de nuevo, de un desarrollo técnico,que a su vez iba a suministrar una de las herramientas característicasde la nueva ciencia: los métodos de cultivo puro.
  • 4. Los primeros cultivos puros fueron obtenidos por el micólogo Brefeld,quien logró aislar esporas de hongos y cultivarlas sobre medios sólidosa base de gelatina. Por su menor tamaño, este método se hacía inviablepara las bacterias, por lo que se recurrió a un método basado endiluciones: Lister, en 1878 realizó diluciones secuenciales de cultivosmixtos, hasta lograr muestras en las que existía una sola célula. Pero latécnica era larga y tediosa y, además, normalmente sólo se lograbanaislar células del tipo bacteriano más abundante en el cultivo original;sin embargo, el experimento sirvió para confirmar la naturaleza"particulada" de los agentes de las fermentaciones.Por aquella época Koch buscaba con ahínco métodos más sencillos decultivo puro, indispensables para proseguir sus investigaciones sobrebacterias patógenas. Primero (y quizá de forma un tanto casual)empleó rodajas de patata como sustrato sólido nutritivo sobre el que sepodían desarrollar colonias macroscópicas de bacterias quepresentaban morfología característica, que Koch interpretó comoresultantes del crecimiento a partir de células individuales. Peroenseguida recurrió a compactar el típico caldo de cultivo a partir decarne (diseñado por Loeffler) añadiéndole gelatina (1881). El mediosólido así logrado era transparente, lo que permitía visualizarfácilmente los rasgos coloniales, y contenía los nutrientes adecuadospara el crecimiento de una amplia gama de bacterias. Éstas eraninoculadas en la superficie del medio con un hilo de platino pasadopreviamente por la llama, por la técnica de siembra en estría. Sinembargo, la gelatina presentaba los inconvenientes de ser atacada pordeterminados microorganismos, y de tener un bajo punto de fusión;ambos problemas se solventaron cuando en 1882 el médico alemánWalter Hesse, siguiendo una sugerencia de su mujer Fanny, introdujoel agar-agar (polisacárido extraído de algas rojas) como nuevo agentesolidificante. El trabajo de Koch ya citado tuvo la trascendentalconsecuencia de derribar las ideas pleomorfistas, y supuso la primerapropuesta del concepto de especie dentro del mundo bacteriano. En1887 Petri, un ayudante de Koch, sustituyó las engorrosas bandejas devidrio cubiertas con campanas, usadas hasta entonces para los cultivossólidos, por un sistema manejable de placas de cristal planas, que seconoce como cajas de Petri.El desarrollo de los medios selectivos y de enriquecimiento fue unaconsecuencia de las investigaciones llevadas a cabo por Beijerinck yWinogradsky entre 1888 y los primeros años del siglo XX, sobrebacterias implicadas en procesos biogeoquímicos y poseedoras de
  • 5. características fisiológicas distintivas (quimioautótrofas, fijadoras denitrógeno, etc.). Estos medios, donde se aplica a pequeña escala elprincipio de selección natural, se diseñan de forma que su composiciónquímica definida favorezca sólo el crecimiento de ciertos tiposfisiológicos de microorganismos, únicos capaces de usar ciertosnutrientes del medio.Otra importante aportación a este "período de cultivo" dentro deldesarrollo de la Microbiología surgió del uso de medios diferenciales,en los que se manifiesta algún rasgo bioquímico o metabólico, lo quecontribuye a la identificación microbiana. Fue Würtz quien, en 1892,introdujo el uso de indicadores de pH, incorporados en los medios, locual permitía revelar la producción de acidificaciones porfermentación en ciertas bacterias. AUGE DE LA MICROBIOLOGÍA GENERAL.Gran parte de los avances en Microbiología descritos hasta ahora sedebieron a la necesidad de resolver problemas prácticos. Pero haciafinales del siglo XIX una serie de investigadores -algunos de ellosprocedentes de áreas más clásicas de la Historia Natural- desarrollaronimportantes estudios básicos que fueron revelando una enormevariedad de microorganismos y sus actividades metabólicas, así comosu papel crucial en ciclos biogeoquímicos, sus relaciones con procesosde nutrición vegetal, etc.El descubrimiento de la quimioautotrofía, obra del gran microbiólogoruso Sergei Winogradsky (1856-1953), obligó a revisar los conceptosprevios, procedentes de la Fisiología Vegetal, de que el crecimientoautotrófico dependía de la presencia de clorofila. Winogradsky habíacomenzado investigando las bacterias del hierro descubiertas porCohn en 1875, observando que podían crecer en medios minerales, porlo que supuso que obtenían su energía de la oxidación de sales ferrosasa férricas (1888). En 1889, combinando técnicas de observaciónsecuencial de cultivos microscópicos con ensayos microquímicos sobrebacterias del azufre (Beggiatoa, Thiothrix), infirió que estosmicroorganismos oxidaban sulfuro de hidrógeno hasta azufreelemental (acumulando éste como gránulos), y luego hasta ácidosulfúrico, obteniendo de este modo su energía. Estas observacionespueden haber sido el arranque del concepto de litotrofía. Pero el
  • 6. descubrimiento de la quimioautotrofía llegó cuando al año siguienteWinogradsky y Omeliansky pasaron a estudiar las bacteriasnitrificantes, demostrando de manera clara que la energía obtenida dela oxidación del amonio o del nitrito era usada para fijar CO2 (1889-1890). Más tarde el mismo Winogradsky extendió la demostración acultivos puros en los que el agente solidificante de los medios era el gelde sílice. La explicación del proceso de oxidación de los compuestos deazufre no llegó hasta los estudios de Dangeard (1911) y Kiel (1912).Nuevas capacidades metabólicas fueron reveladas al estudiar losprocesos respiratorios de las bacterias que oxidan hidrógeno o metano(Söhngen, 1906).El químico Berthelot había señalado (1885) que los microorganismosdel suelo podían incorporar nitrógeno molecular directamente del aire.Fue igualmente Winogradsky el primero en aislar una bacteria capazde fijar nitrógeno atmosférico (Clostridium pasteurianum) y en explicarel ciclo del nitrógeno en la naturaleza (1890), siendo el holandésMartinus Beijerinck (1851-1931) el descubridor de Azotobacter comobacteria aerobia fijadora de vida libre (1901). Más tarde Beijerinckdemostró por métodos químicos que, en efecto, Azotobacter incorporanitrógeno de la atmósfera mientras crece (1908). La importancia de lafijación de nitrógeno para la nutrición vegetal llegó con los estudiossobre bacterias formadoras de nódulos en las raíces de lasleguminosas. Ya los experimentos cuantitativos sobre plantascreciendo en recipientes, realizados por Boussingault a mediados delsiglo XIX, habían indicado que las leguminosas asimilaban nitrógenode la atmósfera. En 1866 Voronin descubrió las bacterias de losnódulos radicales de esta familia de plantas. Frank, en 1879, demostróque los nódulos parecían inducirse por las mismas bacteriasalbergadas en ellos, y Ward (1887) usó bacterias procedentes denódulos machacados para inocular semillas, logrando la producción denódulos en suelo estéril, y describiendo en un bello trabajo el procesode infección, con su producción de "hifas" (cordón de infección). Trasla introducción del concepto de simbiosis por De Bary, en 1878, fueSchindler (1884) el primero en describir los nódulos radicales comoresultado de una simbiosis entre planta y bacterias. Los trabajos deHermann Hellriegel (1831-1895) y de su colaborador HermannWillfahrt (1853-1904), que trabajaban en la Estación Experimental deBernburg, comunicados en primer lugar en un cogreso en Berlín, en1886, y publicados en un artículo ejemplar en 1888, asociaron lafertilidad nitrogenada natural de las leguminosas con la presencia de
  • 7. sus nódulos radicales, señalando que estos nódulos se inducían pormicroorganismos específicos; de este modo lograron una brillantesíntesis de las observaciones microbiológicas y químicas. El mismo añode 1888 Beijerinck logró el cultivo puro in vitro de las bacteriasnodulares (a las que bautizó como Bacillus radicicola), observando queno reducían nitrógeno en vida libre; más tarde (1890) aportó la pruebadefinitiva de que las bacterias aisladas eran capaces de nodularespecíficamente ciertas especies de leguminosas, adquiriéndose de estaforma la facultad de fijar nitrógeno en su asociación con la raíz de laplanta. Irónicamente el nombre definitivo para las bacterias de losnódulos de leguminosas (Rhizobium) fue propuesto por Frank, quiendurante mucho tiempo se había negado a reconocer los resultados deHellriegel y Willfahrt, y que había oscilado en sus opiniones, desdesuponer que la fijación de nitrógeno era un rasgo general de lasplantas, hasta creer que las estructuras nodulares observadas amicrocopio (bacteroides) eran gránulos de reserva (incluidas las que élmismo observó en plantas no leguminosas de losgéneros Alnus y Eleagnus, originadas por una bacteria bautizada en suhonor -Frankia); incluso cuando se convenció de que los simbionteseran bacterias (y no hongos o mixomicetes), pensaba que éstas sóloestimulaban a que las plantas fijaran nitrógeno en sus hojas; su"conversión" (y aún así incompleta y con reticencias) no llegó hasta1892. El aislamiento de los bacteroides intranodulares (Prazmowski,1890), y la relación entre su formación y la fijación de nitrógeno(Nobbe y Hiltner, 1893) completó esta primera oleada de investigaciónsobre este tema que tanta trascendencia presentaba para la Agronomía.Estos estudios están en la base de todos los ulteriores trabajos deMicrobiología Agrícola, de modo que esta especiliadad fueincorporada tempranamente a los laboratorios científicos y estacionesexperimentales.Las obras trascendentales de Winogradsky y Beijerinck abrieron unnuevo horizonte para el estudio de la diversidad microbiana. Laescuela de Beijerinck, en la Universidad Técnica de Delft, fuecontinuada por por A.J. Kluyver y C.B. van Niel, siendo este último el"padre" de la escuela norteamericana desde su establecimiento enCalifornia, ya que formó a figuras tan importantes como R.Y. Stanier,R.E. Hungate o M. Doudoroff. La escuela holandesa fundada porBeijerinck tuvo asimismo otra fructífera "colonia" en la ciudad alemanade Konstanz, donde N. Pfennig continuó el trabajo emprendido junto avan Niel en Delft. Todos estos autores, y sus colaboradores, fueron
  • 8. realizando contribuciones esenciales sobre una amplia diversidad debacterias, descubriendo la variedad de las bacterias fotosintéticas, lostipos de organismos litotróficos, y profundizando en multitud deaspectos estructurales y fisiológicos de las bacterias reciéndescubiertas. Como dice T.D. Brock en una recensión de Kluyver(1961) "los hombres de la escuela de Delft de Microbiología Generalfueron pioneros en una época en la que la mayoría de losinvestigadores estaban demasiado fascinados por problemas aplicadosen medicina, agricultura o industria, como para preocuparse pormicroorganismos quimiosintéticos o fotosintéticos, o por aquellos quemuestran fermentaciones inusuales...". Pero, como en tantas otrasocasiones, este enfoque de ciencia básica ha sido extraordinariamentefértil, y aparte de la profundización en la unidad y diversidad de lavida ha dado origen a penetrantes percepciones en multitud deproblemas planteados, tarde o temprano, a las ciencias biológicas.http://www.biologia.edu.ar/microgeneral/micro-ianez/01_micro.htm

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