MICROBIOLOGÍA 0. TAXONOMÍA La Microbiología se encarga del estudio de organismos microscópicos, por lo que éstos sólo tienen en común su pequeño tamaño. Muchos microorganismos son unicelulares, algunos tienen la capacidad de asociarse formando colonias o estructuras pluricelulares, como en algas y hongos. Debido a la dificultad que planteaba el estudio de los seres unicelulares se cometieron graves errores al clasificarlos que, poco a poco, se han ido subsanando. En la actualidad se utilizan dos tipos de clasificaciones, la de Margulis y la de Woese. -La clasificación de Margulis establece cinco divisiones, denominadas Reinos: MONERAS PROTOCTISTAS HONGOS PLANTAS ANIMALES Los microorganismos estarían repartidos, principalmente entre los reinos Moneras, Protoctistas y Hongos. - La clasificación de Woese es más moderna y utiliza criterios moleculares, obtenidos mediante hibridación de ADN, estudio comparativo de secuencias de ADN y, últimamente, el estudio de secuencias de ARN ribosomal. Mediante estos trabajos evolutivamente se establecen tres taxones, llamados Dominios: El Dominio Archaea sería el más antiguo evolutivamente hablando, e incluiría organismos Procariotas con capacidad para sobrevivir en condiciones muy extremas, tales como altas temperaturas o ambientes muy salinos. El Dominio Bacteria incluye a las bacterias evolutivamente más modernas que las del Dominio Archaea. El Dominio Eucarya incluye a todos los seres formados por células eucariotas. Los tres dominios engloban distintos organismos que son tema de estudio de la Microbiología. 1. PROTOZOOS Incluidos en el Reino de los Protoctistas. Este Reino es un “cajón de sastre” que incluye individuos muy diversos. Los protozoos son seres unicelulares, eucariotas, heterótrofos y microscópicos. Tienen capacidad de movimiento, por eso responden de forma activa a los estímulos que se producen en el medio. Pueden tener vida libre o parásita. Los de vida libre requieren ambientes húmedos para su supervivencia pudiendo desarrollarse en el agua, el suelo o sobre plantas o animales. Su reproducción es, en la mayoría de los casos, por bipartición. Algunos grupos presentan ciclos sexuales donde se produce meiosis, con formación de gametos que conduce a la formación de un zigoto diploide. Los grupos más importantes son Flagelados, Rizópodos, Esporozoos y Ciliados 1.1Flagelados, o Mastigóforos Se los considera el grupo de protozoos más antiguo. Presentan flagelos que utilizan para el desplazamiento. Pueden tener vida libre, en agua dulce o salada, presentándose en forma individual o en colonias. También existen grupos parásitos, entre ellos se pueden destacar los siguientes: Trypanosoma gambiense y Tripanosoma rhodesiense: son individuos parásitos que producen la mortal “enfermedad del sueño”. Tripanosoma cruzi: aparece en Sudamérica y produce el “mal de Chagas”. 1.2 Rizópodos, o Sarcodinos Incluye protozoos muy sencillos cuya característica general es que forman pseudópodos para el desplazamiento, y como es típico de este grupo por eso es denominado desplazamiento amebiano. Algunos grupos presentan una estructura externa dura llamada teca, que puede ser de carbonato cálcico como los Foraminíferos, o de sílice como los Radiolarios. En este grupo aparecen individuos de vida libre y parásitos. Entre los más conocidos se encuentran: Amoeba proteus: especie de vida libre. Entamoeba histolytica: sp parásita que produce la disentería amebiana. Entamoeba gingivalis: vive en la boca de mamíferos, es comensal. Nummulites: foraminífero fósil . 1.3 Esporozoos Protozoos parásitos con una estructura muy simple, debido su forma de vida. Viven en el interior de células, cavidades corporales o líquidos corporales. Atacan a todo tipo de animales causando enfermedades muy graves. Son capaces de formar esporas muy resistentes. Los más representativos son: Toxoplasma: Produce la toxoplasmosis, la gravedad de esta enfermedad depende del tejido que se vea afectado. Plasmodium malarie y P. Falciparum: estas dos especies provocan la grave enfermedad de la malaria. En la actualidad es la enfermedad que provoca más muertes en el mundo. 1.4 Ciliados Se piensa que es el grupo de protozoos más evolucionado. Presentan cilios distribuidos por toda la membrana celular o en localizaciones determinadas (en torno a la boca, periestomáticos). Los cilios sirven para el desplazamiento del individuo o para la captura de alimento. Además, en el citoplasma se observa un macronúcleo que se encarga del control de la célula y un micronúcleo que actúa en la reproducción sexual que presenta este grupo. Los ciliados pueden dividirse mediante reproducción asexual, por procesos de bipartición o gemación. También pueden reproducirse sexualmente mediante un proceso muy complejo denominado conjugación. Estos individuos tienen vida libre en aguas dulces, marinas o salobres. También aparecen algunas especies parásitas. Los representantes más conocidos son: Paramecium: ciliado que aparece en aguas dulces que contienen restos vegetales. Vorticella: también aparece en aguas dulces. Se caracteriza por vivir fijo al sustrato. Es un individuo sésil. Utiliza los cilios para la captura de alimento. 2. ALGAS EUCARIOTAS Las algas, al igual que los protozoos, están incluidas dentro del Reino de los Protoctistas. Estos individuos se caracterizan por ser autótrofos fotosintéticos; presentan clorofila a y otros pigmentos como carotenos, fucoxantina. La estructura celular está rodeada por una pared de celulosa. Las algas eucariotas unicelulares suelen presentar flagelos para realizar su desplazamiento. También aparecen flagelos en los individuos que forman colonias. La forma de reproducción puede ser asexual, por bipartición, o sexual. En algunos grupos la reproducción sexual se realiza cuando las condiciones del medio son desfavorables. Estos seres pueden aparecer con formas unicelulares o en colonias donde se aprecia reparto de funciones. Los grupos más representativos Crisofitas, Dinoflagelados y Clorofitas. son Euglenofitas, 2.1 Euglenofitas Seres unicelulares de agua dulce. Presentan cloroplastos de triple membrana, no doble, con clorofila a y b. Estas algas presentan movilidad debido a que tienen flagelos. 2.2.Crisofitas Algas pardo-amarillentas debido a la presencia de un pigmento denominado fucoxantina. Estos seres tienen paredes celulares muy rígidas que están formadas por celulosa y compuestos silíceos. A este grupo pertenecen las algas Diatomeas cuyos caparazones tapizan los fondos marinos. 2.3.Dinoflagelados Son algas con pigmentos rojos aunque algunos individuos de este grupo carecen de pigmentos y son heterótrofos, parecen protozoos. Los Dinoflagelados junto con algunos Rizópodos (protozoos) son los responsables de las mareas rojas tóxicas. 2.4 Clorofitas Son algas con un intenso color verde. Los individuos de este grupo pueden presentar vida libre o formas coloniales. En las formas coloniales puede existir una repartición del trabajo. También aparecen los sincitios, que son estructuras polinucleadas, formadas por fusión de varios individuos que comparten el citoplasma celular sin que exista membrana de separación entre ellos. División Pigmentos Flagelos Pared celular Hábitat Observaciones 1, 2 ó 3 Sin pared celular Agua dulce No se conoce reproducción sexual 1ó2 Presente. Formada por celulosa y sílice Marino Forman las tierras de diatomeas Ninguno ó 2 Presente. Formada por celulosa Marino Pocas veces se reproducen de forma sexual 2 Presente. Formada por celulosa u otros polisacáridos Marinos y dulceacuícolas Suelen formar colonias. A veces presentan sincitios Clorofila a y b Euglenofita Carotenoides Clorofila a y c Crisofita Fucoxantina Clorofila a y c Dinoflagelados Carotenoides Clorofila a y c Clorofitas Carotenoides Existen dos divisiones más de algas, las algas pardas o Feofitas (Phaeophyta) y las algas rojas o Rodofitas (Rhodophyta) pero en estas divisiones aparecen solo individuos macroscópicos. 3.HONGOS Los hongos son organismos unicelulares o pluricelulares. Tienen nutrición heterótrofa. Los hongos son saprofitos, por lo que se alimentan de materia en descomposición; de ahí su relevancia dentro del ciclo de la materia. También aparecen individuos parásitos y otros simbiontes como los que forman los líquenes. Las células de los hongos suelen presentar una pared formada por quitina. La reproducción de los hongos puede ser : - de forma asexual mediante esporas a las que se denomina conidiospora. de forma sexual mediante la formación de gametangios, que formarán esporas sexuales. Las esporas sexuales reciben un nombre distinto atendiendo al grupo al que pertenecen; así encontramos Ascosporas o Basidosporas, por ejemplo. Dentro de los hongos microscópicos se pueden destacar los siguientes: 3.1.Mohos mucilaginosos Se les conoce como hongos acuáticos. Algunos autores los incluyen dentro del grupo de los Protoctistas ya que son similares a las amebas y en la fase vegetativa pueden desplazarse con movimiento ameboide. El hábitat de estos hongos es el bosque húmedo con suelos fríos y ricos en materia en descomposición. Se conocen dos tipos de mohos mucilaginosos, -los mohos mucilaginosos celulares, que se asocian formando grupos de células -los mohos mucilaginosos acelulares, que están formados por un plasmodio (gran masa multinucleada producida por divisiones nucleares rápidas). Estos mohos no presentan hifas, ni micelio. En condiciones desfavorables realizan reproducción sexual. 3.2 Levaduras Se incluyen en el Reino de los Hongos. Son seres unicelulares; no forman hifas, ni micelio. Se reproducen asexualmente por gemación y sexualmente, formando Ascosporas. Son importantes desde el punto de vista económico por ser las responsables de las fermentaciones, producir un gran número de antibióticos y provocar un número importante de enfermedades en vegetales. 3.3.Mohos filamentosos Pertenecen al Reino de los Hongos. Están formados por filamentos pluricelulares llamados hifas, que se reúnen para formar un cuerpo omicelio. Las hifas pueden ser tabicadas, y se denominan hifas septadas, o no presentar tabiques, y reciben el nombre de hifas sifonadas. 3.4 Setas. Pertenecen al Reino de los Hongos. Presentan hifas que forman cuerpos fructíferos que son las setas, es decir la parte reproductora del hongo. Son seres macroscópicos, por lo que se escapan del tema de Microbiología. 4. IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS MICROORGANISMOS Los microorganismos cumplen papeles importantes en la regulación del ecosistema. Dada la abundancia de microorganismos unos actúan como saprófitos descomponiendo la materia, otros como autótrofos fijando gases atmosféricos, también podemos encontrarlos en simbiosis con otro ser vivo y por último, otros pueden comportarse como parásitos u oportunistas provocando enfermedades. Los microorganismos autótrofos y los descomponedores juegan un papel crucial en la transformación de la materia, estando implicados en los Ciclos Geoquímicos del carbono, nitrógeno, hierro y azufre. Los científicos han aplicado esta capacidad de transformación de la materia de los microorganismos en la lucha contra la contaminación del medio ambiente. Esta aplicación recibe el nombre de biorremediación. La biorremediación consiste en utilizar la actividad biológica de los microorganismos para descontaminar una zona determinada. Así, se utilizan descomponedores para el tratamiento y depuración de aguas residuales. También se utilizan microorganismos para atacar, descomponer y hacer desaparecer manchas de petróleo en el mar o en las costas. Algunos microorganismos pueden ser utilizados para recuperar zonas muy contaminadas, cercanas a minas de carbón (Tiobacillus ferrooxidans). Por último hay que decir que los microorganismos son utilizados por la comunidad científica para aumentar el conocimiento sobre multitud de procesos biológicos, entre los que se pueden citar los siguientes: Estudios en las Rutas Metabólicas. Con ellos pueden conocerse los sustratos y productos de las reacciones y las enzimas que se encuentran implicados. Estudios sobre la estructura y composición del ADN y ARN. La forma de replicación del ADN, la transcripción y la traducción del ARN. Estudios acerca de la evolución mediante la comparación de ADN y ARN de distintos organismos. Mejora de cepas para el uso industrial. Mejora de cepas mediante biotecnología.