Introducción:
La microbiología es una ciencia que nace con el invento del microscopio y con las observaciones de curiosos y detallados “científicos”, que lograron explicar ciertas situaciones a las que no se tenía una apropiada y lógica explicación.
El agua se colocaba verde, existía una serie de enfermedades sin explicación, los alimentos se descomponían fácilmente, a menos que se trataran por congelamiento, salarlos, ahumarlos, escabecharlos, etc.…
La gran cantidad de microorganismos descubiertos por ANTOINE VAN LEEUWENHOEK, LOUIS PASTEUR, ROBERT KOCH, etc.…, dispusieron de gran material de estudio para la explicación de estos casos y muchos otros.
Los microorganismos pertenecen a los reinos: Animal, Monera, Protista, Vegetal y Fungi, además de un grupo que no pertenecen a los seres vivos, por su incapacidad de reproducirse por sí mismos: los VIRUS.
• BACTERIAS: es un grupo de especies pertenecientes al reino MONERA, de manera que se caracterizan por:
• Tipo celular: no poseer núcleo verdadero, por lo que se consideran Procariontes.
• Modos: UNICELULARES, aunque tienen la capacidad de formar colonias en hilera o en grupos.
• Formas: ESFÉRICAS o COCCUS, BASTONES o BACILOS, ESPIRILOS o HELICOIDALES o HELICALES. Además que son capaces de formar QUISTES o “ESPORAS” para protegerse de cambios ambientales que las podrían dañar.
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Hábitat: se encuentran bacterias en todas partes: sobre la piel, entre el cabello, en el suelo, en el mar, en cráteres, pozos de agua hirviendo, etc.… Han conquistado todos los ambientes posibles, pese a su simpleza estructural.
• Organización: su organización es muy simple, no por ello menos apropiada, ya que poseen una Pared celular al igual que las células vegetales, pero las moléculas que las forman son diferentes. Además poseen una membrana nuclear que selecciona la entrada y salida de sustancias hacia y desde la célula. Un ADN circular llamado Meandro similar al ADN mitocondrial.
• Movimiento: algunas poseen flagelos o cilios para desplazarse en el medio ambiente en el que viven, aunque no todas los tienen.
• Reproducción: las bacterias se reproducen por Fisión o Bipartición, que quiere decir que un individuo se divide simplemente hasta obtener 2, proceso que se repite en promedio cada 10 minutos. Este proceso reproductivo rápido les permite infectar a sus hospederos en forma muy eficiente.
• Mutaciones: la simplicidad de su estructura general les permite mutar en forma rápida su ADN, de manera que es muy fácil que de esta manera se hagan resistentes a los antibióticos o a condiciones ambientales contrarias.
• Antibióticos: son sustancias producidas por hongos en un principio que eliminan a las bacterias, aunque muchas de ellas se han hecho resistentes a estas sustancias. La mayoría de estas sustancias atacan los procesos de Transcripción o de Traducción bacteriana, y así impiden que ellas formen proteínas propias, de manera que así son eliminadas.
• Conjugación: se llama así a un proceso de intercambio de información de ADN entre bacterias. Una de las bacterias que participa en este proceso forma un “puente” llamado Pili Sexual por el que se transmiten segmentos de ADN. De esta manera son capaces de transmitir sus informaciones favorables y así existe variabilidad en las especies.
• Historia: las primeras bacterias aparecen sobre el planeta hace unos 3.500 millones de años. Eran heterótrofas, es decir, se alimentaban de otras células y respiraban gases de amoniaco o metano.
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Enemigos: las bacterias son atacadas por virus llamados FAGOS o BACTERIÓFAGOS, los que les inyectan su propio ADN para obligar a las bacterias a reproducirlos.
• Parásitos: una gran cantidad de bacterias actúan como parásitos sobre otras células u organismos, de manera que se aprovechan de los nutrientes, agua, protección, etc., sin dar algo a cambio.
• Simbiontes: son aquellas bacterias que de alguna manera se asocian a otros y se benefician mutuamente de la relación que así se forma. Por ejemplo: las bacterias en las raíces de las leguminosas, ayudan a fijar nitrógeno y lo transmiten a las células radiculares y a su vez, las plantas les brindan nutrientes.
• Beneficios: ayudan a procesos digestivos en los humanos y vacunos; gracias a su metabolismo son capaces de producir algunos alimentos como quesos o yoghurt.
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Perjuicios: son productores de muchas enfermedades como tuberculosis, salmonelosis, neumonías, disentería, dermatitis, etc.
• Ejemplos: Cólera por Vibrio cholerae; fiebre tifoidea por Salmonella typhi; Tétanos por Clostridium tetani; Gangrena gaseosa por Clostridium perfringens; Gonorrea por Neisseria gonorrhoeae; Sífilis por Treponema pallidum; Tuberculosis por Mycobacterium tuberculosis conocido como Bacilo de Koch; Meningitis meningocócica por Neisseria meningitidis; Neumonia pneumocócica por Streptococcus pneumoniae; Peste bubónica por Yersinia pestis; Caries por Estreptococcus mutans, etc…
2- VIRUS
Se puede agrupar las características definitorias de los virus en torno a tres cuestiones: su tamaño, el hecho de que sean cristalizables y el hecho de que sean parásitos intracelulares o microcelulares obligados. Estas tres cuestiones colocan a los virus en la frontera entre lo vivo y lo inerte.
Tamaño
Los virus son estructuras extraordinariamente pequeñas. Su tamaño oscila entre los 24 nanómetros del virus de la fiebre aftosa a los 300 nanómetros de los poxvirus .
Su pequeño tamaño explica lo tardío del descubrimiento de estos agentes. La primera referencia sobre la existencia de los virus se debe al botánico ruso Dimitri Ivanovski en 1892 . Este investigador buscaba el agente causante de la enfermedad denominada mosaico del tabaco , y llegó a la conclusión de que debía tratarse de una toxina o de un organismo más pequeño que las bacterias , pues el agente atravesaba los filtros que retenían las bacterias. Denominó a estos agentes patógenos virus filtrables.
E
n 1897 , el microbiólogo holandés Martinus Beijerink realizó experimentos similares a los de Ivanovski, y llegó a desechar la idea de las toxinas, pues se trataba de un agente capaz de reproducirse, ya que mantenía su poder infeccioso de unas plantas a otras, sin diluirse su poder patógeno. Poco después, los microbiólogos alemanes Frederick Loeffler y Paul Frosch descubrieron que la fiebre aftosa del ganado era producida por un virus filtrable que actuaba como un agente infeccioso.
En la década de los 30 , con el uso de filtros de tamaño de poro inferior, con las técnicas de cultivo celular in vitro que permitían la obtención de gran cantidad de virus, con la ultracentrifugación y finalmente con el microscopio electrónico y la difracción de rayos X , se logró visualizar a estos agentes.
Cristalización
Los virus son cristalizables, como demostró W. Stanley en 1935 . Esto significa que las partículas víricas tienen formas geométricas y que son idénticas entre sí, lo cual las separa de la irregularidad característica de los organismos , y las acerca a las características de los minerales .
Parásitos intracelulares obligados
Los virus son parásitos intracelulares obligados. Desde los años treinta se sabe que los virus se componen principalmente de ácido nucleico y proteínas, estas últimas forman la cápside, que se conoce también como envoltura proteínica . Esto quiere decir que necesitan un huésped, ya que en vida libre no sobreviven. Se sabe que los virus pueden vivir alrededor de unos cuarenta días sin que tengan algún huésped en que se continúen reproduciendo.
También se han encontrado virus que presentan lípidos, aunque estos son tomados de la célula que infectan. Hasta ahora todos los virus que se conocen presentan un solo tipo de ácido nucleico (ya sea ADN ó ARN), el cual puede ser de una ó de dos cadenas y puede ser segmentado. Para que el ácido nucleico pueda replicarse, necesita utilizar la maquinaria encimática y estructural de una célula viva, y por otra parte, solamente dentro de una célula viva tienen los virus las funciones de autoconservación, que junto con la reproducción, caracterizan a los seres vivos . Esta condición es la causa de que muchísimos virus sean conocidos como gérmenes patógenos que producen enfermedades en plantas y animales, e incluso en las bacterias.
Estructura de los virus
Un virus está compuesto de una molécula de ácido nucleico y una envoltura proteínica. Ésta es la estructura básica de un virus, aunque algunos de ellos pueden añadir a esto la presencia de alguna enzima, bien junto al ácido nucleico, como la transcriptasa inversa de los retrovirus , bien en la envoltura, para facilitar la apertura de una brecha en la membrana de la célula hospedadora.
A la unidad formada por el ácido nucleico y la envoltura proteínica se le denomina también virión.
El ácido nucleico es solamente de un tipo, ADN o ARN , nunca los dos. Atendiendo al tipo de ácido nucleico se distinguen cuatro clases de virus:
• ADN de cadena doble
• ADN de cadena sencilla
• ARN de cadena doble
• ARN de cadena sencilla
La envoltura proteínica recibe el nombre de cápsida . Está formada por unas subunidades idénticas denominadas capsómeros. Los capsómeros son proteínas globulares que en ocasiones tienen una parte glicídica unida. Se ensamblan entre sí dando a la cubierta una forma geométrica. Atendiendo la forma de la cápsida, se pueden distinguir los siguientes tipos de virus:
• Cilíndricos o helicoidales: los capsómeros, que son de un solo tipo, se ajustan entorno una hélice simple de ácido nucleico. Un ejemplo lo constituye el virus del mosaico del tabaco.
• Icosaédricos: los capsómeros, que suelen ser de varios tipos, se ajustan formando un icosaedro regular (es decir, 20 caras triangulares y 12 vértices), y dejando un hueco central donde se sitúa el ácido nucleico fuertemente apelotonado. Algunos forman poliedros con más caras que el icosaedro, y algunos presentan fibras proteicas que sobresalen de la cápsida. Un ejemplo lo constituyen los adenovirus , entre los que se encuentran los virus de los resfriados y faringitis .
• Complejos: con pequeñas variantes, responden a la siguiente estructura general:
• Una cabeza de estructura icosaédrica que alberga el ácido nucleico.
• Una cola de estructura helicoidal que constituye un cilindro hueco.
• Un collar de capsómeros entre la cabeza y la cola.
• Una placa basal, al final de la cola, con unos puntos de anclaje que sirven para fijar el virus a la membrana celular. De la placa salen también unas fibras proteicas que ayudan a la fijación del virus sobre la célula hospedadora.
Como ejemplo de este tipo de virus se encuentran la mayor parte de los virus bacteriófagos (que infectan las bacterias).
Envoltura lipoproteica
Muchos virus, exteriormente a la cápsida, presentan una envoltura de características similares a una membrana plasmática: doble capa fosfolipídica y proteínas, muchas de ellas glicoproteínas que proyectan salientes hacia el exterior llamados espículas. La cápsida de estos virus suelen ser icosaédrica, aunque también los hay con cápsida helicoidal. Se interpreta que la envoltura lipoproteica es un resto de la membrana plasmática de la célula infectada donde se ha formado el virus. Un ejemplo de éste tipo de virus lo constituye el de la gripe . Algunos autores denominan virus complejos a virus con cubierta lipoproteica que presentan además varias moléculas de ácido nucleico en su interior y algunas enzimas, como es el caso del virus de la gripe.
Clasificación de los virus
Los virus se han venido clasificando atendiendo al tipo de ácido nucleico que contienen, a las características de la envoltura del virión, cuando existe, a la posición taxonómica de sus huéspedes, a la patología que producen, etc. Dada su falta de autonomía para el desarrollo y su probable carácter polifilético , es muy difícil aplicarles de forma consistente los criterios de clasificación y nomenclatura que sirven tan bien para la clasificación de los organismos celulares , o verdaderos organismos. Combinando caracteres como los enumarados, y por ese orden de importancia, se han reconocido unos 30 grupos de virus internamente bien definidos. En este artículo consideraremos tres grupos según el tipo de células que infecten, y en cada grupo se citarán los ejemplos más destacados y sus otras características definitorias.
Virus que infectan células animales
El primer virus descrito fue el de la fiebre aftosa (Loeffler y Frosch, finales del siglo XIX).
La mayoría de ellos tienen envoltura lipoproteica:
• Entre los virus con ARN monocatenario se pueden citar los de la rabia , el sarampión , la gripe y la rubéola .
• Los retrovirus contienen ARN monocatenario y la enzima transcriptasa inversa . Al infectar la célula, transcriben el ARN en una molécula de ADN bicatenario que se une al ADN celular. Pertenecen a este grupo el virus del sida y los productores de algunos tipos de cáncer .
• Entre los virus con ADN bicatenario se puede citar el grupo de los herpesvíridos, como los del herpes y de la hepatitis .
Hay también virus de células animales icosaédricos sin envoltura lipoproteica:
• El virus de la polio humana tiene ARN monocatenario.
• La mayor parte de los reovirus (con ARN bicatenario) infectan células animales.
• Los virus que contienen ADN bicatenario suelen ser poco virulentos, como los adenovirus (de los resfriados) y los virus de las verrugas ( papovirus ).
Virus que infectan bacterias
Fueron descubiertos independientemente en 1915 y 1917 por Frederick Twort , bacteriólogo británico y Felix D'Herelle en Canadá . La mayoría son virus complejos y contienen ADN bicatenario; pertenecen al grupo de los myovíridos . Hay también bacteriófagos que no responden al tipo común, como los corticovíridos, icosaédricos, o los levivíridos, con ARN monocatenario, o los bacteriófagos con envoltura lipoproteica.
Virus que infectan células vegetales
Son los primeros que se descubrieron (virus del mosaico del tabaco , Ivanovski, 1892). La mayor parte de ellos contienen ARN monocatenario y cápsida helicoidal, y carecen de envoltura lipoproteica. El virus del mosaico del tabaco es un ejemplo. Algunos reovirus (virus con RNA bicatenario, icosaédricos y sin envoltura lipoproteica) producen tumores en las heridas de las plantas. En este grupo hay también virus con ADN y cápsida icosaédrica, como el del estriado del maíz o el del mosaico de la coliflor .
Ciclo reproductivo de los virus
Los virus tienen un objetivo básico: producir copias de sí mismos en gran cantidad sirviéndose de la maquinaria que tiene una célula viva para los procesos de replicación, transcripción y traducción.
Origen de los virus
La posición de los virus como frontera entre lo vivo y lo inerte plantea a los científicos el problema de su origen. Para muchos, los virus serían los primeros seres, en la historia de la evolución de lo inerte a lo vivo, que lograrían reunir con eficacia las funciones de replicación, transcripción y traducción. Serían, pues, los organismos menos evolucionados.
A otros, el hecho de que los virus solamente puedan realizar esas tres funciones vitales en el interior de células vivas, les lleva a pensar que los virus no pudieron existir antes de que aparecieran las primeras células, por muy simples que éstas fueran. Los virus serían formas regresivas de organismos celulares que se han adaptado de forma extrema al parasitismo .
El descubrimiento de otras formas vivas acelulares ha aportado nuevas luces al origen de los virus, pero no ha servido para solucionar la disyuntiva planteada. Las otras formas acelulares son:
• Los provirus .
• Los plásmidos .
• Los viroides .
Algunos científicos (como Temin , en 1969 ) han postulado que los virus serían el resultado de la evolución de estas formas acelulares: los virus de ADN procederían de provirus y plásmidos, y los de ARN, de los viroides. La cápsida de los virus sería un logro evolutivo por el que el material genético se vería protegido en su desplazamiento de una célula otra, y garantizaría el éxito de la infección. Por otra parte, las formas acelulares podrían haber nacido en el seno del medio celular, cuando unos determinados genes lograran autonomía respecto al funcionamiento del genoma celular; de esta manera, el origen de los virus no estaría ligado necesariamente a los episodios que acompañan a la aparición de la vida sobre la tierra.
Pero también podría hablarse de un proceso inverso: una pérdida de la cápsida reduciría a las unidades autónomas de replicación-transcripción-traducción a la condición de provirus, plásmidos o viroides.
En conclusión, el descubrimiento de formas acelulares más sencillas que los virus nos ayuda a comprender mejor su naturaleza y significado biológico, pero nos mantiene en la duda de si estamos frente a los primeros organismos salidos de la materia inerte, o frente a formas regresivas resultantes de la especialización del parasitismo.
