Los microorganismos son los primeros seres vivos (organismos biológicos) que aparecieron sobre la tierra. De ellos descendemos todos los demás seres orgánicos que han estado y que ahora mismo seguimos estando en ella. Sin ellos la vida tal y como la conocemos ahora no habría tenido lugar.
Esenciales para la vida. Fundamentales en los diferentes procesos ecológicos, biológicos y biotecnológicos. Habitan en todos los ecosistemas, vegetales, animales, incluido el ser humano… de ahí su gran importancia.
Son seres microscópicos, unicelulares o pluricelulares, carentes de diferenciación en tejidos (es decir con un solo tipo de células). Extremadamente pequeños, de tamaño tan reducido que no pudieron ser identificados u observados hasta la invención del microscopio. El comerciante holandés Leeuwenhoek, conocido como el “padre de la microbiología”, fue uno de los pioneros en realizar observaciones de este mundo microscópico en el siglo XVII.
Son los primeros organismos que, a partir de elementos inorgánicos crearon vida. Entendemos por ser vivo aquel que reúne un mínimo de tres características: membrana (que le permita estar aislado del medio y comunicarse con él), metabolismo (un sistema de supervivencia), y material genético (con el que replicarse y reproducirse para perpetuarse). Los microorganismos son los primeros seres vivos.
Cómo y cuando aparecieron
Hace más de 4.500 millones de años que existe la tierra en nuestro sistema solar, y unos 4.300 millones de años de la aparición del agua como compuesto sobre ella, elemento esencial para que se pudiera generar la vida y sin la cual no existiría.
Probablemente la vida comenzó a tener lugar hace unos 3.500-4.200 millones de años, en las aguas hidrotermales de los océanos. Por consenso, el antepasado común más reciente de toda la vida en la tierra se ha denominado LUCA (Last Universal Common Ancestor). Sería un microorganismo anaerobio (sobrevivía sin oxígeno) y termófilo (a una alta temperatura), que desarrolló el código genético (ARN, ADN) y procesos metabólicos (ATP), que hoy en día compartimos todos los seres vivos.
LUCA no se refiere a un ejemplar específico, sino a una entidad hipotética que ha permitido comprender el origen y evolución de la vida. Es considerado el organismo que dio origen a toda la vida celular moderna, desde bacterias unicelulares hasta organismos complejos.
El cómo pudieron aparecer compuestos orgánicos de la materia inorgánica no se puede saber con exactitud, ha sido una historia de acierto y error que ha ido complicándose y perpetuándose. El experimento de Miller (1953), demostró que biomoléculas, como los aminoácidos, etc., pueden formarse a partir de materia inorgánica bajo las condiciones de la tierra primitiva, al simular en un aparato de vidrio cerrado la atmósfera primitiva (metano, amoniaco, hidrógeno y vapor de agua) el océano (agua caliente) junto con descargas eléctricas (chispas para representar los relámpagos), se obtuvieron compuestos orgánicos como los primeros que aparecieron. Aunque hoy se debate si la atmósfera primitiva era exactamente como Miller la recreó, el experimento sigue siendo un hito fundamental en la química prebiótica, como la primera comprobación científica de que en condiciones ambientales adecuadas es posible la formación de moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas.
Según el tipo de organización de las células, los organismos se pueden clasificar en:
- PROCARIOTAS (palabra de origen griego que significa “núcleo primitivo”). Con el material genético en el citoplasma: Bacterias y Arqueas (bacterias primitivas)
- EUCARIOTAS (palabra de origen griego, significa “núcleo verdadero”). Tienen el material genético rodeado de membrana y organelos citoplasmáticos: Hongos, Algas y Protozoos
- Y SIN ORGANIZACIÓN CELULAR. En este grupo estarían los: Virus.
Entre los primeros procesos que se empezaron a realizar por bacterias está la fotosíntesis anaerobia (sin oxígeno), convirtiendo la energía lumínica en química sin necesidad de O2. Entre ellas se encuentran las cianobacterias, organismos procariotas que surgieron hace unos 3.500 millones de años, capaces de realizar este tipo de fotosíntesis en las condiciones de la atmósfera primitiva, con producción de oxígeno (de importancia biológica vital para que pudieran surgir los organismos aerobios). Con el oxígeno se formó el ozono O3, que actúa como filtro solar protector en la estratosfera contra la radiación ultravioleta, también importante. Finalmente hace unos 2.000 millones de años surgieron las células eucariotas (y de esta forma organismos más complejos). Significó un gran salto, de los más importantes después del origen de la vida, ya que sin la complejidad que adquirieron estas células no habrían sido posibles fenómenos posteriores como la aparición de organismos pluricelulares.
MICROORGANISMOS PATÓGENOS
La teoría de la evolución nos permite comprender el gran éxito de los microorganismos. Han ido evolucionando para sobrevivir y su evolución ha ido aparejada al curso de la nuestra. Los microorganismos, aparte de los numerosos beneficios, pueden también causar enfermedades, invadiendo el cuerpo y multiplicándose en él. En 1847 Robert Koch y Louis Pasteur descubren que los microorganismos patógenos son el origen de las enfermedades infecciosas siendo éstas la expresión clínica del proceso infeccioso, traduciendo en signos y síntomas tanto el daño causado como el resultado de la inflamación resultante. Los historiadores reconocen que las enfermedades de origen microbiano y su lucha han tenido una enorme influencia en la Historia de la Humanidad.
Entre las enfermedades más antiguas de las que tenemos datos están: el antrax o carbunco (causado por la bacteria Bacillus anthracis), descrita desde la época romana y la primera bacteria en demostrarse como causa de enfermedad (1876); la lepra (siendo responsable de ella el Micobacterium leprae identificado en 1879); la tuberculosis (Micobacerium tuberculosis identificado en 1882); el cólera (Vibrio colerae 1883); la peste (Yersinia pestis 1894); el tétanos (enfermedad causada por la toxina del Clostridium tetani 1889); la sífilis (infección de transmisión sexual provocada por el Treponema pallidum identificado en 1905), y así podíamos seguir…
MÉTODOS DE LUCHA
Todas las sociedades han tenido que enfrentarse al problema de la enfermedad y a la tarea de luchar contra ellas para favorecer la salud y su permanencia. Desde enfermedades zoonóticas en cazadores recolectores a grandes epidemias con el sedentarismo y la urbanización. A lo largo de la historia se han ensayado soluciones muy distintas, unas dependientes de las diferentes creencias mágicas y religiosas, otras nacidas de la práctica ciega o experimental, otras basadas en el desarrollo de la ciencia. Enumeraremos varios métodos con un fundamento científico:
Cuarentena
El origen histórico de la palabra cuarentena proviene del italiano medieval quarenta giorni, que significa cuarenta días. Este término se consolida en el s. XIV durante la pandemia de Peste Negra de 1348 para describir el periodo preventivo impuesto a las personas o los barcos antes de ingresar en una ciudad. Se consideraba que ese era el tiempo suficiente para la resolución de una enfermedad.
La peste tiene un origen prehistórico. Los primeros datos en humanos se remontan a 5.500 años a. de C. como infecciones locales. Se volvió realmente peligrosa cuando evolucionó biológicamente coincidiendo con sociedades humanas más densas y conectadas. La primera gran pandemia es la plaga de Justiniano (541 d. de C.) en el Imperio Bizantino, y causa millones de muertes; entre 1347-1351 la peste negra arrasa con el 50% de la población de Europa… Se expande desde Asia. En 1346 los mongoles la utilizaron como arma de contaminación lanzando cadáveres en la península de Crimea.
La peste negra marca el inicio la Salud Pública en Europa con medidas como ésta que sigue usándose hoy. En la actualidad se dan casos aislados de peste.
Aislamiento
Se empezó a utilizar el aislamiento 3.400 años a. de C. con la enfermedad de la lepra, mencionada tanto en el Antiguo como el Nuevo testamento (es la primera enfermedad documentada para la cual se impuso el aislamiento). Se describía en el Levítico (capítulos 13-14), como una enfermedad contagiosa e incurable, impureza severa llamada “tzaraat”, la enfermedad más temida. Si alguien presentaba manchas, hinchazones o sarpullidos sospechosos, el sacerdote le examinaba la piel. Si se confirmaba, la persona era declarada “inmunda” y debía vivir aislada.
Hipócrates (430-360 a. C.), el padre de la medicina, aconsejaba lo que traducido al latín sería Cito, longe, tarde (queriendo decir “vete rápido, vete lejos y tarda en regresar”).
Cuarentena y aislamiento se siguen utilizando en la actualidad (por ejemplo, ante el temor a una contaminación al regresar de la luna tanto personas como material son aislados y todos recordamos el confinamiento). Las dos anteriores medidas, aunque parecidas, se diferencian en que en el caso de la cuarentena las medidas se toma en individuos sanos que se mantienen fuera de contacto durante el tiempo de incubación de la enfermedad de la que se ocupa. El aislamiento se lleva a cabo en individuos enfermos que pueden contagiar la enfermedad.
Vacunación
Es quizás la forma más eficaz de prevención, ya que ayuda al sistema inmunológico a desarrollar protección contra una enfermedad. La primera enfermedad que se intentó prevenir mediante la vacunación fue probablemente la viruela, enfermedad que ha existido desde siempre: en la momia de Ramsés V (1143 años a. de C.) se encuentran síntomas de viruela.
El primer uso registrado de formas de vacunación de la viruela data del s. XVI en China. La invención de una vacuna específica de la viruela se le atribuye al médico inglés Edward Jenner (1796). Posteriormente Louis Pasteur avanzó el concepto científico, puso fin al debate de la generación espontánea y se ocupó de los procesos de fermentación.
Ya en el s. XIX (1803-1806) tuvo lugar la Expedición Filantrópica Balmis con la enfermera Isabel Zendal, en época de Carlos IV, con la idea de realizar una vacunación de la viruela en América y Filipinas. Fue la primera misión sanitaria internacional.
El último contagio se declaró en 1977 (Somalia). La OMS la declaró erradicada en 1980. Pero el virus no ha desaparecido y la misma OMS no descarta que pudiera usarse como arma biológica.
Quimioterapia
Tratamiento farmacológico con sustancias químicas de características antibacterianas y toxicidad selectiva (que matan a las bacterias pero no a nosotros).
Empezó a utilizarse contra la sífilis un compuesto de arsénico desarrollado por Paul Ehrich (premio nobel en 1908) y conocido como la bala mágica. Su forma comercial Salvarsán (o compuesto 606) para “enfermedades secretas”, fue el primer agente quimioterapeútico diseñado para curar una enfermedad. El arsénico salvaba pero tenía muchos efectos secundarios (necrosis de piel, fiebre, ceguera, sordera, parálisis con una mortalidad 1/ 200). Como dijo el mismo Ehlich: “no hay quimioterapia sin efectos secundarios”. En el siglo XVI el mercurio también se utilizaba: “Un día con Venus… un año con mercurio…”
Antibióticos (1929)
Más específicos que la quimioterapia. Debutan con el descubrimiento de la penicilina por Alexander Fleming (1928). Se trata de compuestos químicos de bajo peso molecular producidos por determinados microorganismos (bacterias, hongos).
En 1967 el ministro de sanidad de EEUU William H Stewart dijo: «Es tiempo de cerrar los libros sobre enfermedades infecciosas, declarar ganada la batalla contra las pestilencias (infecciones), y redirigir los recursos nacionales a problemas crónicos como las enfermedades cardiovasculares y el cáncer». Pero tanto ha sido su uso y su abuso que hoy en día tan pronto como se descubre y comercializa un antibiótico, las bacterias desarrollan mecanismos de resistencia a dichos antibióticos. Hay que buscar nuevas estrategias.
Las bacterias resistentes a los antibióticos hoy en día causan 1,2 millones de muertes al año. Entre las más mortíferas y resistentes se encuentran las de la lista publicada por la OMS con el acrónimo ESKAPE (Escherichia coli, Stafilococo aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannill, Pseudomona aeuriginosa y enteroccus Faeclum).
Los antibióticos no sirven para todo. Si no lo remediamos se calcula que las superbacterias causarán la muerte de 10 millones de personas al año en el mundo en la década de 2050, una muerte cada 3 segundos.
¿Qué hacemos ahora? Nuevas Terapias
Fagoterapia (1917)
Un sistema muy específico en el que se utilizan virus (fagovirus) que infectan bacterias de forma específica, inyectando el material genético que se replica y produce unas proteínas para lisar la membrana de la bacteria.
Se viene utilizando para infecciones hospitalarias y en infecciones del grupo ESKAPE.
Hay una red en España que trabaja sobre el tema: la Red FAGOMA (Red Española de Bacteriófagos y Elementos Transductores).
Trasplante fecal (o de heces)
Hay datos de que se utilizaba en China s. IV a. de C. en diarreas recurrentes.
Hoy día se lleva a cabo mediante concentraciones de las bacterias que se biofilizan y se convierten en un polvo que se puede suministrar en cápsulas por vía oral.
Actualmente se utiliza de forma específica para la infección por el Clostridium difficile. También en obesidad y diabetes.
MICROORGANISMOS BENEFICIOSOS que forman parte de nosotros
Hay microorganismos que además de estar en el medio ambiente y diferentes ecosistemas para los que son beneficiosos, están también en nosotros. Con ellos mantenemos una relación simbiótica, nos beneficiamos al mismo tiempo que ellos se benefician de nosotros. En un 90% son bacterias aunque también hay virus, hongos… y nuestra salud, tanto física y como mental, depende en gran parte de ellos. Son la llamada MICROBIOTA, conjunto de microorganismos vivos que habitan en nosotros y que es cambiante y específico en cada persona. Tanto a estos microorganismos como a sus genes y metabolitos se les denomina MICROBIOMA.
Hay tantas microbiotas como hábitats (condiciones de pH, nutrientes, etc.), encontrándose repartidos por piel y mucosas, oral, respiratoria, gástrica, vaginal…
Tenemos unos 90 billones de células y hasta 38 billones de bacterias (hay más bacterias que células) y hasta unos 1000 millones de virus…, constituyendo una masa total de unos 2 Kg de peso. Hay unos 23.000 genes de nosotros y hasta 3.000.000 de genes de bacterias. Antes del nacimiento el feto es estéril y al nacer se produce una colonización proveniente de la madre y el ambiente (colonización-trasmisión). La leche materna y la alimentación también contribuyen a ello. Con la edad las diferentes especies que conforman nuestra microbiota va cambiando según las diferentes condiciones y con el envejecimiento, de forma que nuestro microbioma cambia y es específico para cada persona, cambia también según diferentes condiciones y es responsable entre otras cosas de:
- Degradación de sustancias: azúcares complejos (peptinas), gran variedad de compuestos tóxicos
- Fermentación (anaerobia) con formación de energía y ácidos grasos
- Producción con aporte de aminoácidos y vitaminas que no podemos sintetizar ni tomamos
- Absorción de minerales (Ca, Fe, Mg)
- Entrena y modula el sistema inmune
- Sintetiza sustancias químicas y neurotransmisores (conexión intestino-cerebro)
- Regula diversas funciones fisiológicas
En definitiva, los microorganismos son esenciales y sin ellos no habría vida. Si no hubiera microorganismos podríamos creer que desaparecerían las enfermedades infecciosas con disminución de la mortalidad y aumento de la población, con un aumento también de la producción agrícola y ganadera, pero es un enorme error:
- La tierra estaría llena de cadáveres y restos de plantas (no habría descomposición ni reciclaje orgánico)
- No funcionarían los ciclos geoquímicos (fotosíntesis, ciclo del nitrógeno, alimentación de las plantas…)
- No podríamos respirar (los microorganismos produjeron el oxígeno)
- Las aguas estarían contaminadas (los microorganismos depuran el agua)
- No habría quesos, yogures, embutidos, bebidas alcohólicas, vinagre, etc.
Como decía Louis Pasteur: «Los microorganismos tendrán la última palabra».
María Piedad Sánchez Casado
Licenciada en Medicina
El Ateneo Libre de Benalmádena
“benaltertulias.blogspot.com”
