BIBLO-GUÍA 13 FERMENTOS Y AVANCES TÉCNICOS

LOS FERMENTOS

            Un segundo factor contribuyente al nacimiento de la ciencia microbiológica fue el establecimiento de la relación que une ciertas transformaciones químicas que se dan en las infusiones con el crecimiento de los gérmenes en ellas existentes. Cagniard-Latour en 1836, y Schwann y Kützing en 1837 habían sugerido que las levaduras eran las causantes de la fermentación alcohólica por la que el azúcar pasa a alcohol etílico y dióxido de carbono, pero se encontraron con la crítica adversa de los grandes químicos de la época (Berzelius, Wohler y Liebig). Liebig, hacia 1840, había realizado importantes confirmaciones a la “teoría mineral” sobre la nutrición de las plantas, enfrentándose a la “teoría del humus” sostenida por Thaer, asestando un golpe a las ideas vitalistas heredadas de Leibniz. Puesto que se consideraba a las levaduras como plantas microscópicas, se suponía que los procesos de fermentación y putrefacción se debían a fenómenos químicos de descomposición y muerte encuadrables en el marco de la teoría mineral de la fisiología vegetal. Su convencimiento de que toda actividad vital se podía explicar en términos de química y física retrasó por algún tiempo la adscripción de estos fenómenos a células vivas.

            Fue Pasteur (que, desde sus primeros estudios sobre las propiedades ópticas de los cristales de tartrato, venía suponiendo que estos compuestos tenían un orígen orgánico) quien de nuevo intervino en el debate de forma decisiva. En 1857 demostró que los agentes de la fermentación láctica eran microorganismos, trabajando sobre un problema que había surgido entre los destiladores de Lille cuando en sus cubas la fermentación alcohólica se vio sustituida por una indeseable fermentación láctica. Este fue el inicio de una larga serie de estudios que habría de durar hasta 1876, en los que Pasteur identificó distintos microorganismos responsables de diferentes clases de procesos fermentativos. Así, en 1860 adscribe inequívocamente la fermentación alcohólica a ciertos tipos de levaduras, y en 1866, en sus Études sur le vin resume sus hallazgos al respecto, inaugurando la Microbiología Aplicada, una de las primeras derivaciones prácticas no empíricas emanadas de la Biología. A finales del siglo XIX eminentes biólogos como Hansen, en Copenhague, y Beijerink, en Delft, desarrollaban su actividad en industrias y destilerías.

            Trabajando sobre los agentes de la fermentación butírica, Pasteur descubrió la presencia de microorganismos que se desarrollaban en ausencia de oxígeno, lo cual desmentía la creencia de que todas las formas de vida necesitan aire para crecer. Acuñó los términos aerobiosis y anaerobiosis para denominar, respectivamente, a la vida en presencia y en ausencia de oxígeno.

            Tras el descubrimiento de la anaerobiosis, el mismo Pasteur comprendió las distintas implicaciones energéticas subyacentes a la utilización de sustratos orgánicos en presencia y en ausencia de oxígeno, demostrando que, en el segundo caso el rendimiento (medido como crecimiento microbiano) era siempre menor, al no poder realizarse la degradación total de las correspondientes sustancias.

            Una profundización en los fenómenos de fermentación llegó cuando en 1897 Buchner obtuvo, a partir de levaduras, una preparación enzimática (zimasa) que era capaz de realizar la misma transformación de “fermentación” que las células vivas. Este descubrimiento, que evocaba las propuestas de Berzelius y Liebig, supuso en realidad la confluencia de los enfoques químico y biológico: las fermentaciones eran procesos químicos catalizados por enzimas presentes dentro de células vivas, que podían ser estudiados extracelularmente. De esta forma, la Bioquímica, nacida como una rama de la química fisiológica, que se venía especializando en la enzimología, encontró una alianza fructífera y duradera con la joven Microbiología.

2.5        LOS AVANCES TÉCNICOS

            La doctrina del pleomorfismo, vigente durante buena parte del siglo XIX, mantenía que los microorganismos adoptaban formas y funciones cambiantes dependiendo de las condiciones ambientales. A estas ideas se oponían frontalmente investigadores como Koch, Pasteur y Cohn, que estaban convencidos de la especificidad y constancia morfológica y fisiológica de cada tipo de microorganismo (monomorfismo). El pleomorfismo había surgido como una explicación a la gran variedad de formas y actividades que aparecían en un simple frasco de infusión, pero ya Pasteur, en sus estudios sobre la fermentación, se había percatado de que los cultivos que aparecían podían considerarse como una sucesión de distintas poblaciones de microorganismos predominantes, que, a resultas de sus actividades, condicionaban la ulterior composición de la comunidad microbiana. La solución definitiva a esta cuestión dependía, de nuevo, de un desarrollo técnico, que a su vez iba a suministrar una de las herramientas características de la nueva ciencia: los métodos de cultivo puro.

            Los primeros cultivos puros fueron obtenidos por el micólogo Brefeld, quien logró aislar esporas de hongos y cultivarlas sobre medios sólidos a base de gelatina. Por su menor tamaño, este método se hacía inviable para las bacterias, por lo que se recurrió a un método basado en diluciones: Lister, en 1878 realizó diluciones secuenciales de cultivos mixtos, hasta lograr muestras en las que existía una sola célula. Pero la técnica era larga y tediosa y, además, normalmente sólo se lograban aislar 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.

Robert Koch

Por aquella época Koch buscaba con ahínco métodos más sencillos de cultivo puro, indispensables para proseguir sus investigaciones sobre bacterias patógenas. Primero (y quizá de forma un tanto casual) empleó rodajas de patata como sustrato sólido nutritivo sobre el que se podían desarrollar colonias macroscópicas de bacterias que presentaban morfología característica, que Koch interpretó como resultantes del crecimiento a partir de células individuales. Pero enseguida recurrió a compactar el típico caldo de cultivo a base de carne (diseñado por Loeffler) añadiéndole gelatina (1881). El medio sólido así logrado era transparente, lo que permitía visualizar fácilmente los rasgos coloniales, y contenía los nutrientes adecuados para el crecimiento de una amplia gama de bacterias. Éstas eran inoculadas en la superficie del medio con un hilo de platino pasado previamente por la llama, por la técnica de siembra en estría. Sin embargo, la gelatina presentaba los inconvenientes de ser atacada por determinados microorganismos, y de tener un bajo punto de fusión; ambos problemas se solventaron cuando en 1882 el médico alemán Walter Hesse, siguiendo una sugerencia de su mujer Fanny, introdujo el agar-agar (polisacárido extraído de algas rojas) como nuevo agente solidificante. El trabajo de Koch ya citado tuvo la trascendental consecuencia de derribar las ideas pleomorfistas, y supuso la primera propuesta del concepto de especie dentro del mundo bacteriano. En 1887 Petri, un ayudante de Koch, sustituyó las engorrosas bandejas de vidrio cubiertas con campanas, usadas hasta entonces para los cultivos sólidos, por un sistema manejable de placas de cristal planas, que se conoce como cajas de Petri.

BIBLO-GUÍA 12 GENERACIÓN ESPONTANEA

EL DEBATE SOBRE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA.

            La autoridad intelectual de Aristóteles por un lado, y la autoridad moral representada por la Biblia, por otro, junto con las opiniones de escritores clásicos como Galeno, Plinio y Lucrecio, a los que se citaba como referencias incontrovertibles en la literatura médica en la Edad Media y Renacimiento, dieron carta de naturaleza a la idea de que algunos seres vivos podían originarse a partir de materia inanimada, o bien a partir del aire o de materiales en putrefacción. Esta doctrina de la “generatio spontanea” o abiogénesis, fue puesta en entredicho por los experimentos de Francesco Redi (1621-1697), quien había acuñado la expresión “Omne vivum ex ovo” (1668), tras comprobar que los insectos y nematodos procedían de huevos puestos por animales adultos de su misma especie. Demostró que si un trozo de carne era cubierto con gasa de forma que las moscas no podían depositar allí sus huevos, no aparecían “gusanos”, que él correctamente identificó como fases larvarias del insecto. Los descubrimientos de Redi tuvieron el efecto de desacreditar la teoría de la generación espontánea para los animales y plantas, pero la reavivaron respecto de los recién descubiertos “animálculos”, de modo que aunque se aceptó la continuidad de la vida en cuanto a sus formas superiores, no todos estaban dispuestos a admitir el más amplio “Omne vivum ex vivo” aplicado a los microorganismos.

            Hubo que esperar un siglo más hasta que una serie de naturalistas recomenzaran el ataque a la teoría preformacionista. Lazzaro Spallanzani (1729-1799) sostuvo una disputa con J.T. Needham (1713-1781) en la que el primero demostró que los “infusorios” no aparecían en muestras de maceraciones animales o vegetales sometidas durante tiempo suficiente a ebullición en frascos herméticamente cerrados, pero volvían a aparecer si se practicaban agujeros en el recipiente. Sin embargo los preformacionistas no se daban por vencidos; el mismo Needham, recogiendo una idea ya expresada por Huygens, amigo de Leeuwenhoek, replicó -con argumentos vitalistas muy propios de la época- que el calor había destruido la “fuerza vegetativa” de las infusiones y había cambiado la “cualidad” del aire dentro de los frascos.

            Durante el primer tercio del siglo XIX la doctrina de la arquegénesis o generación espontánea recibió un último refuerzo antes de morir, debido por un lado a razones extracientíficas (el auge del concepto de transmutación producido por la escuela de la filosofía de la naturaleza), y por otro al descubrimiento del oxígeno y de su importancia para la vida, de modo que los experimentos de Spallanzani se interpretaron como que al calentarse las infusiones, el oxígeno del aire se destruía, y por lo tanto desaparecía la “fuerza vegetativa” que originaba la aparición de microorganismos. Theodor Schwann (1810-1882) presentó en 1836 un método seguro para refutar la teoría abiogénica: calentó maceraciones en frascos a los que se había eliminado previamente el aire, pero no continuó trabajando en esta línea.

            Para complicar más las cosas, la publicación de “Sobre el origen de las especies” por Darwin en 1859, fue utilizada por algunos preformacionistas para apoyar sus argumentos. El mismo Haeckel, en una fecha tan tardía como 1866, se mostraba escéptico ante las pruebas aportadas por Pasteur.

Pasteur

Fue, efectivamente Louis Pasteur (1822-1895) el que asestó el golpe definitivo y zanjó la cuestión a favor de la teoría biogénica. En un informe a la Académie des Sciences de París, en 1860 (“Expériences rélatives aux générations dites spontanées”) y en escritos posteriores comunica sus sencillos y elegantes experimentos: calentó infusiones en matraces de vidrio a los que estiraba lateralmente el cuello, haciéndolo largo, estrecho y sinuoso, y dejándolo sin cerrar, de modo que el contenido estuviera en contacto con el aire; tras esta operación demostró que el líquido no desarrollaba microorganismos, con lo que eliminó la posibilidad de que un “aire alterado” fuera la causa de la no aparición de gérmenes. Antes bien, comprobó que los gérmenes del aire quedaban retenidos a su paso por el largo cuello sinuoso, en las paredes del tubo, y no alcanzaban el interior del recipiente donde se encontraba la infusión, quedando ésta estéril indefinidamente. Sólo si se rompía el cuello lateral o si se inclinaba el frasco de modo que pasara parte de líquido a la porción de cuello, los gérmenes podían contaminar la infusión y originar un rápido crecimiento.

BIBLO-GUÍA 11 DESARROLLO HISTÓRICO Y DESCUBRIMIENTO DEL MICROSCOPIO

DESARROLLO HISTÓRICO DE LA MICROBIOLOGÍA.

 La Microbiología, considerada como una ciencia especializada, no aparece hasta finales del siglo XIX, como consecuencia de la confluencia de una serie de progresos metodológicos que se habían empezado a incubar lentamente en los siglos anteriores, y que obligaron a una revisión de ideas y prejuicios seculares sobre la dinámica del mundo vivo.

            Siguiendo el ya clásico esquema de Collard (l976), podemos distinguir cuatro etapas o periodos en el desarrollo de la Microbiología:

	Primer periodo, eminentemente especulativo, que se extiende desde la antigüedad hasta llegar a los primeros microscopistas.
	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).
	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.
	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. Si bien el descubrimiento efectivo de seres vivos no visibles a simple vista debió aguardar hasta el último tercio del siglo XVII, sus actividades son conocidas por la humanidad desde muy antiguo, tanto las beneficiosas, representadas por las fermentaciones implicadas en la producción de bebidas alcohólicas, pan y derivados lácteos, como las perjudiciales, en forma de enfermedades infecciosas.             Diversas fuentes escritas de la antigüedad griega y romana hablan de gérmenes 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, Girolamo Frascatorius, en su libro “De contagione et contagionis” (1546) dice que las enfermedades contagiosas se deben a “gérmenes vivos” que pasan de diversas maneras de un individuo a otro. Estos inicios de explicación que renunciaban a invocar causas sobrenaturales fueron probablemente catalizados por la introducción en Europa de la sífilis, una enfermedad en la que estaba clara la necesidad de contacto para su contagio. Pero la “cosa” que se transmite en la enfermedad siguió siendo 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 corregir la visión, surgió una cierta curiosidad sobre su capacidad de aumentar el tamaño aparente de los objetos. En el siglo XVI surgieron algunas ideas sobre aspectos de la física óptica de las lentes de aumento, pero no encontraron una aplicación inmediata. Se dice que Galileo hizo algunas observaciones “microscópicas” invirtiendo su telescopio a partir de lentes montadas en un tubo, pero en cualquier caso está claro que no tuvieron ninguna repercusión.             La primera referencia segura sobre el microscopio (1621) se debe a Constantijn Huygens, quien relata que el inglés Cornelis Drebbel tenía en su taller un instrumento magnificador, que recibió el nombre de microscopium en l625, en la Accademia dei Lincei, de Roma. El descubrimiento de los microorganismos fue obra de un comerciante holandés de tejidos, Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), quien en su pasión por pulir y montar lentes casi esféricas sobre placas de oro, plata o cobre, casi llegó a descuidar sus negocios. Fabricó unos cuatrocientos microscopios simples, con los que llegó a obtener aumentos de casi 300 diámetros. En 1675 descubrió que en una gota de agua de estanque pululaba una asombrosa variedad de pequeñas criaturas a las que denominó “animálculos”. En 1683 descubre las bacterias, por lo que se considera el “padre de la Microbiología”. Durante varias décadas Leeuwenhoek fue comunicando sus descubrimientos a la Royal Society de Londres a través de una serie de cartas que se difundieron, en traducción inglesa, en las “Philosophical Transactions”. Sus magníficas dotes de observador le llevaron asimismo a describir protozoos (como Giardia, que encontró en sus propias heces), la estructura estriada del músculo, la circulación capilar, a descubrir los espermatozoides y los glóbulos rojos (por lo que también se le considera el fundador de la Histología animal), así como a detallar diversos aspectos estructurales de las semillas y embriones de plantas. Leeuwenhoek se percató de la abundancia y ubicuidad de sus animálculos, observándolos en vinagre, placa dental, etc. Aunque los descubrimientos de Leeuwenhoek despertaron interés al ser comunicados, pocos intentaron o pudieron reproducirlos seriamente. Además, la fabricación de lentes sencillas de gran aumento era difícil y el manejo de los microscopios simples, bastante engorroso. Simultáneamente el inglés Robert Hooke (1635-1703) usando microscopios compuestos, describió los hongos filamentosos (1667), y descubrió la estructura celular de las plantas (Micrographia, 1665), acuñando el término célula. Pero el trabajo con microscopios compuestos aplicados al estudio de los “animálculos" languideció durante casi 200 años, debido a sus imperfecciones ópticas, hasta que hacia 1830 se desarrollaron las lentes acromáticas.

BIBLO-GUÍA 10 CONCEPTO DE LA MICROBIOLOGÍA

1         INTRODUCCIÓN AL CONCEPTO Y CONTENIDO DE LA MICROBIOLOGÍA

   La Microbiología se puede definir, sobre la base de su etimología, como la ciencia que trata de los seres vivos muy pequeños, concretamente de aquellos cuyo tamaño se encuentra por debajo del poder resolutivo del ojo humano. Esto hace que el objeto de esta disciplina venga determinado por la metodología apropiada para poner en evidencia, y poder estudiar, a los microorganismos. Precisamente, el origen tardío de la Microbiología con relación a otras ciencias biológicas, y el reconocimiento de las múltiples actividades desplegadas por los microorganismos, hay que atribuirlos a la carencia, durante mucho tiempo, de los instrumentos y técnicas pertinentes. Con la invención del microscopio en el siglo XVII comienza el lento despegue de una nueva rama del conocimiento, inexistente hasta entonces. Durante los siguientes 150 años su progreso se limitó casi a una mera descripción de tipos morfológicos microbianos, y a los primeros intentos taxonómicos, que buscaron su encuadramiento en el marco de los “sistemas naturales” de los Reinos Animal y Vegetal.

            El asentamiento de la Microbiología como ciencia está estrechamente ligado a una serie de controversias seculares (con sus numerosas filtraciones de la filosofía e incluso de la religión de la época), que se prolongaron hasta finales del siglo XIX. La resolución de estas polémicas dependió del desarrollo de una serie de estrategias experimentales fiables (esterilización, cultivos puros, perfeccionamiento de las técnicas microscópicas, etc.), que a su vez dieron nacimiento a un cuerpo coherente de conocimientos que constitituyó el núcleo aglutinador de la ciencia microbiológica. El reconocimiento del origen microbiano de las fermentaciones, el definitivo abandono de la idea de la generación espontánea, y el triunfo de la teoría germinal de la enfermedad, representan las conquistas definitivas que dan carta de naturaleza a la joven Microbiología en el cambio de siglo.

Tras la Edad de Oro de la Bacteriología, inaugurada por las grandes figuras de Pasteur y Koch, la Microbiología quedó durante cierto tiempo como una disciplina descriptiva y aplicada, estrechamente imbricada con la Medicina, y con un desarrollo paralelo al de la Química, que le aportaría varios avances metodológicos fundamentales. Sin embargo, una corriente, en principio minoritaria, dedicada a los estudios básicos centrados con ciertas bacterias del suelo poseedoras de capacidades metabólicas especiales, incluyendo el descubrimiento de las que afectan a la nutrición de las plantas, logró hacer ver la ubicuidad ecológica y la extrema diversidad fisiológica de los microorganismos. De esta forma, se establecía una cabeza de puente entre la Microbiología y otras ciencias biológicas, que llegó a su momento decisivo cuando se comprobó la unidad química de todo el mundo vivo, y se demostró, con material y técnicas microbiológicas que la molécula de la herencia era el ADN. Con ello se asiste a un íntimo y fértil intercambio entre la Microbiología, la Genética y la Bioquímica, que se plasma en el nacimiento de la Biología Molecular, base del espectacular auge de la Biología desde mediados del siglo XX.

             Por otro lado, el “programa” inicial de la Microbiología (búsqueda de agentes infectivos, desentrañamiento y aprovechamiento de los mecanismos de defensa del hospedador) condujeron a la creación de ciencias subsidiarias (Virología, Inmunología) que finalmente adquirieron su mayoría de edad y una acentuada autonomía.

Por último, la vertiente aplicada que estuvo en la base de la creación de la Microbiología, mantuvo su vigencia, enriquecida por continuos aportes de la investigación básica, y hoy muestra una impresionante “hoja de servicios” y una no menos prometedora perspectiva de expansión a múltiples campos de la actividad humana, desde el control de enfermedades infecciosas (higiene, vacunación, quimioterapia, antibioterapia) hasta el aprovechamiento económico racional de los múltiples procesos en los que se hallan implicados los microorganismos (biotecnologías).

 Así pues, la sencilla definición con la que se abrió este apartado, escondía todo un cúmulo de contenidos y objetos de indagación, todos emanados de una peculiar manera de aproximarse a la porción de realidad que la Microbiología tiene encomendada. En las próximas páginas ampliaremos y concretaremos el concepto al que hemos hecho rápida referencia. Realizaremos un recorrido por el desarrollo de la Microbiología a lo largo de su historia, que nos permitirá una visión concreta de algunos de sus característicos modos de abordar su objeto de estudio; finalmente, estaremos en disposición de definir este último, desglosado como objeto material y formal.

BIBLIO-GUÍA 6 RAMAS Y BENEFICIOS PARA LA SALUD.

RAMAS DE LA MICROBIOLOGÍA

BENEFICIOS PARA LA SALUD

Los microorganismos colonizan gran parte de la superficie del cuerpo humano que se encuentra en contacto directo con el medio externo, pero también superficies internas. el ecosistema intestinal es un complejo ambiente en el que se producen interacciones dinámicas y recíprocas entre el epitelio, el sistema inmunitario y la microbiota local. se estima que en el tracto gastrointestinal coexisten, en un delicado equilibrio, entre 500 y 1000 especies de microorganismos. estos pueden conformar la microbiota local o ser microorganismos de tránsito, como aquellos que ingresan con los alimentos. el tubo digestivo es colonizado por bacterias a partir del nacimiento. el estómago y la primera porción del intestino no son sitios ideales para el establecimiento de bacterias comensales debido a los rangos de ph y la presencia de enzimas digestivas, por lo que el intestino grueso es el sitio más colonizado del tracto gastrointestinal. la composición de la microbiota intestinal varía a lo largo de la vida y con las condiciones nutricionales y fisiológicas del hospedador. el sistema inmunitario intestinal madura a medida que se establecen los agentes que constituyen la microbiota. los microorganismos de los géneros enterococcus, lactobacillus y clostridium son colonizadores tempranos; con posterioridad se instalan bacteroides, bifidobacterium, streptococcus y distintos miembros de la familia enterobacteriaceae.

Las bacterias comensales producen señales captadas por el sistema inmunitario innato y colaboran de esta manera con la integridad de la barrera intestinal. La microbiota aumenta la resistencia de un organismo ante la presencia de agentes patógenos, ya que dificulta su acceso a la superficie intestinal. Además, cumple roles importantes en la biodisponibilidad de nutrientes, el metabolismo de hidratos de carbono y proteínas y en el desarrollo, maduración y mantenimiento de las funciones sensitivas y motoras del tracto gastrointestinal, entre otros3. Una microbiota saludable es aquella que presenta gran diversidad microbiana y habilidad para resistir el estrés fisiológico. Una alteración en su composición o disbiosis puede predisponer a enfermedades locales o en otras partes del organismo, como diarreas, fenómenos autoinmunes, alergias, síndrome de intestino irritable, enfermedad inflamatoria intestinal, obesidad y cáncer de colon.

El interés científico por la microbiota intestinal ha impulsado investigaciones que demostraron la existencia de microorganismos beneficiosos que podrían ser utilizados para influir en la actividad de microorganismos que resultaran nocivos. En este sentido, la incorporación a través de la dieta de especies bacterianas alóctonas, beneficiosas para el tracto gastrointestinal, constituye una opción interesante para contribuir con un balance microbiano local y prevenir enfermedades. Los primeros estudios sobre este tipo de organismos fueron realizados en el año 1607 por el premio Nobel Elie Metchnikoff, quien descubrió el efecto beneficioso de bacilos fermentadores presentes en derivados lácteos (como Lactobacillus) y recomendó su ingestión.

La Organización de Alimentos y Agricultura de las Naciones Unidas [Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO)] y la Organización Mundial de la Salud [The World Health Organization (WHO)] definen a los probióticos como «microorganismos vivos que, administrados en dosis adecuadas, confieren efectos beneficiosos a la salud del consumidor»7. Mediante el trabajo de un panel de expertos, la Asociación Científica Internacional de Probióticos y Prebióticos [Scientific International Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP)] definió distintas categorías de microorganismos vivos para uso humano: los «no probióticos», que corresponde a cualquier alimento que contenga microorganismos en proceso de fermentación con 1x106 unidades formadoras de colonias (UFC) por porción, pero cuya eficacia específica no ha sido comprobada y requieren de mayor estudio; y los «probióticos», divididos a su vez en tres categorías:

• I)
  Probióticos presentes en alimentos o suplementos que no se utilizan con una finalidad específica. Estos pueden ser cepas que pertenezcan a una especie segura al ser administrada y con evidencias suficientes de un efecto beneficioso en la salud del consumidor; deben haber sido objeto de estudios observacionales, sistemáticos o metaanálisis que permitieron confirmar tal efecto para la categoría taxonómica en cuestión.
• II)
  Probióticos en alimentos o suplementos con un efecto específico sobre la salud del consumidor, debidamente comprobado y evidenciable a partir de estudios conducidos en humanos.
• III)
  Probióticos como drogas o agentes bioterapéuticos, los cuales presentan un efecto específico por el cual son indicados para el tratamiento o la prevención de enfermedades y que son regulados como medicamentos7.

Los denominados «alimentos funcionales» no solo aportan nutrientes, sino que apuntan a mejorar distintas funciones en el consumidor2. Se han utilizado distintas especies de bacterias ácido lácticas (BAL), Bacillus y hongos de los géneros Aspergillus y Saccharomyces en la producción industrial de probióticos a lo largo de las últimas décadas. En la actualidad, la mayor parte de estos pertenecen a los géneros Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium y Lactococcus12.

A raíz de ciertas irregularidades surgidas en el ámbito científico y comercial, la ISAPP ha establecido cuatro condiciones sine qua non que debe cumplir todo microorganismo para ser considerado probiótico, estas son las siguientes: 1) mantener su viabilidad durante la administración; 2) que los beneficios en el hospedador que los consume estén debidamente corroborados; 3) que el/los microorganismo/s presenten categoría taxonómica definida (género, especie y cepa); y 4) que su uso sea seguro7. Este último punto es de suma trascendencia, ya que se deben evitar efectos adversos indeseables como la traslocación bacteriana hacia la circulación sistémica, cuyas consecuencias pueden ser graves10.

Los ensayos de seguridad de los probióticos incluyen análisis in vitro de la sensibilidad a antimicrobianos a partir de la determinación de la concentración inhibitoria mínima (CIM) y detección de actividades hemolítica y enzimática, que se relacionan con la capacidad de invasión y de producir daño tisular (presencia de colagenasas, glicosidasas, gelatinasas, etcétera). La secuenciación del genoma resulta una herramienta muy útil en la identificación de factores de virulencia no expresados en términos fenotípicos10. Al ser la virulencia un fenómeno complejo que implica interacción activa entre el microorganismo y el hospedador, los ensayos in vivoresultan útiles en la evaluación de la seguridad5. Si bien el modelo en roedores es ampliamente utilizado, es importante destacar que existen diferencias con respecto al microambiente intestinal del humano. Por fuera de las consideraciones éticas que exceden a este artículo, es importante destacar que el cerdo es el animal que mejor permite reproducir lo que ocurre en el tracto gastrointestinal del ser humano10.

La introducción de los paraprobióticos atenúa el problema de la seguridad en la administración de probióticos. Los paraprobióticos son «microorganismos no viables (intactos o lisados), o extractos crudos de células, que administrados de forma oral o local en dosis adecuadas confieren beneficios a la salud del consumidor»14. Las estructuras celulares de los probióticos o paraprobióticos, cuando son aisladas y purificadas, permanecen como fragmentos inmunogénicos denominados «fragmentos celulares de probióticos» o FCP. Las bacterias usadas en la tecnología de fragmentos celulares de probióticos carecen de potencial patógeno y se encuentran dentro de los estándares de regulación de nuevos alimentos de la Unión Europea. Tanto los probióticos como los paraprobióticos y los FCP son abastecedores de patrones moleculares asociados a patógenos [microbe-associated molecular patterns (MAMP)], ya que activan los respectivos receptores de patrones de reconocimiento [pattern recognition receptors(PRR)] de la inmunidad innata. Las bacterias probióticas de los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium han obtenido el estatus GRAS (generally recognized as safe). Sin embargo, la posibilidad de usar bacterias muertas o fragmentos celulares de probióticos resulta especialmente prometedora, ya que así podrían aprovecharse propiedades probióticas de bacterias de otros géneros, como Streptococcus, Bacillus o Enterococcus, que son considerados patógenos oportunistas11,12.

Es común que se generalice acerca de los beneficios secundarios al consumo de probióticos. El panel de expertos de la ISAPP agrupó los distintos mecanismos de acción de los probióticos de acuerdo a su tipo entre cepa-específicos, dependientes de especie microbiana o universales. Dentro de los primeros, considerados muy poco frecuentes, se encontraron efectos sobre los sistemas nervioso, inmune y endocrino y sobre la producción de sustancias bioactivas específicas. Más comunes fueron aquellas acciones observadas en probióticos que pertenecían a una misma especie microbiana, tales como síntesis de vitaminas, refuerzo de la barrera intestinal y efectos sobre el metabolismo de las sales biliares, la actividad enzimática y la neutralización de sustancias carcinógenas. Las acciones más comunes identificadas entre los probióticos son la producción de ácidos grasos de cadena corta, la regularización del tránsito intestinal, la modificación de la microbiota, el aumento en el recambio de enterocitos y la competición con patógenos luminales7.

Muchos microorganismos probióticos han demostrado limitar la infección por distintos agentes infecciosos (Rotavirus, Norovirus, Escherichia coli, Salmonella, Campylobacter, Clostridium difficile y parásitos como Cryptosporidium, Toxocara canis, entre otros)5,10. Esta función puede deberse, según el caso, a la competición por nutrientes o receptores, a la modulación del sistema inmunitario, a la acción de productos del metabolismo microbiano, como los ácidos grasos, o bien a la secreción de péptidos denominados bacteriocinas9.

Las bacteriocinas comprenden un grupo grande y diverso de proteínas o péptidos antimicrobianos sintetizados en los ribosomas, que tienen un efecto bactericida o bacteriostático sobre cepas de la misma especie o de otros géneros. Las bacteriocinas son producidas por varias especies bacterianas, pero de particular interés son las producidas por las BAL, que son las más utilizadas en la industria de los alimentos1.

Las bacteriocinas de las BAL son consideradas biopreservantes naturales y resultan de gran interés para la industria alimenticia. La capacidad antimicrobiana de estos péptidos, combinada en ciertos grupos de bacteriocinas con otras cualidades tales como un bajo peso molecular, hidrofobicidad y estabilidad en amplios rangos de temperatura, las posicionan como una potencial herramienta novedosa en la prevención y el tratamiento de distintas enfermedades infecciosas, solas o combinadas con agentes antimicrobianos convencionales1,13.

El trasplante microbiano fecal es otro procedimiento que se está considerando en la actualidad para revertir procesos de disbiosis. Se trata de incorporar bacterias fecales desde un donante sano a un paciente con una patología determinada. Recientemente ha sido aplicado con éxito en pacientes con infección por Clostridium difficile. Sin embargo, aún se requiere de cierto avance en esta área para su aceptación y aplicación en la práctica médica4.

En conclusión, los avances en el conocimiento de la microbiota intestinal nos permitirán dilucidar su importancia en la homeostasis local y general del organismo. Si bien esperamos más, se han generado grandes progresos en relación con los probióticos y afines en los últimos 100 años, tanto en el plano científico como en el normativo y regulatorio, los cuales de manera interrelacionada permiten discernir y esclarecer aspectos que, inicialmente, parecían encontrarse bajo un vidrio esmerilado. Por otro lado, es importante destacar la aceptación social que se percibe en torno al efecto benéfico del consumo de probióticos.

La utilización de microorganismos probióticos y afines permite reestablecer la homeostasis gastrointestinal, generando de este modo impactos no solo locales sino generales, por lo que resultan útiles como complementos de terapias específicas. Los respectivos campos de los paraprobióticos, la tecnología de fragmentos celulares, las bacteriocinas y el trasplante microbiano fecal se muestran prometedores. El uso de fragmentos de microorganismos o bacterias muertas es atractivo por su mayor seguridad, en particular si se desea aplicar en pacientes con alteraciones de la inmunidad, al evitar por completo el riesgo de traslocación bacteriana. Los avances en el estudio de la eficacia antimicrobiana y espectro de acción en el área de las bacteriocinas de las BAL resultan atractivos en un mundo en el que la resistencia a los antimicrobianos constituye un problema global de gran relevancia para la salud pública.

BIBLIOGUÍA 3.1. REINOS DE LA MICROBIOLOGÍA

REINOS DE LA MICROBIOLOGIA

REINO MONERA: Una de las características del reino moneras es que se reproducen asexualmente, aunque presentan mecanismos de transferencia de genes; es la llamada sexualidad bacteriana.El biólogo neoyorquino Stephen Jay Gould afirmaba que estamos en un mundo esencialmente bacteriano. No sólo porque durante la primera mitad de la historia de la vida nada hubo más que bacterias, sino porque sus extraordinarias características han permitido que se extiendan por todas partes. Los procariotas se reproducen de forma eficaz por fisión binaria (un tipo de reproducción asexual), aunque poseen mecanismos muy imaginativos para intercambiar material genético con las vecinas, lo que se considera un proceso de parasexualidad. VIRUS: Virus han existido desde la existencia de formas de vida en la tierra. Son diminutos organismos con sólo un código genético o ácido nucleico y una cubierta de proteína. Su pequeño tamaño les hace visible solamente bajo el microscopio electrónico. ¿Son virus organismos vivos? Existe controversia sobre si el virus realmente deben ser consideradas como organismos vivos. Virus dependen completamente de la célula huésped para su multiplicación y funcionamiento. ¿Tipos de virus? Estos patógenos son uno de los más extendidos de todos los organismos y son capaces de infectar   a todas las especies de animales de mamíferos hasta insectos, protozoos e incluso bacterias y plantas. De hecho, hay más especies de virus que de todas las demás criaturas juntas.Algunas son inofensivas, mientras que algunos son extremadamente peligrosas y como VIH causa SIDA o el Ébola y Marburg virus etc.. ¿Origen de los virus? Los investigadores han encontrado semejanza de los genomas de los virus con genes de animales superiores que pueden saltar de un cromosoma a otro. Algunos cree que estos virus pueden haberse originado de plásmidos bacterianos, que yacen fuera de los cromosomas bacterianos poco paquetes de genes y capaz de ser transferido a otra bacteria. La virología: (rama de la microbiologia) es el estudio de los virus: su estructura, clasificación y evolución, su manera de infectar y aprovecharse de las células huésped para la reproducción del virus, su interacción con los organismos huéspedes, su inmunidad, la enfermedad que causan, las técnicas para su aislamiento, cultivo y su uso en investigación y terapia. La virología es considerada un sub-campo de la microbiología y la medicina. La virologia también es una rama taxonómica de la biología para estudiar los virus y todos sus componentes. Su investigación incluye: Los patógenos virales. La inmunología viral. Las vacunas virales. Los métodos de diagnósticos de virus. La quimioterapia antiviral. Las medidas de control de una infección viral. Los diferentes signos clínicos que manifiestan la presencia de un virus. El origen de los elementos virales endógenos. BACTERIAS: Desde el punto de vista evolutivo una bacteria es lo más parecido a la forma de vida independiente que surgió sobre nuestro planeta. A pesar que transcurrieron 3000 millones de años de evolución, las bacterias no sólo no han cambiado mucho respecto de aquella primitiva forma de vida, sino que se han modificado y adaptado en forma exitosa para colonizar casi toda la ecósfera y los habitantes que en ella moran.Debido a su pequeño tamaño, las bacterias no pueden poseer toda la arquitectura y los componentes de una célula eucariota. Por ejemplo una bacteria de tamaño promedio tiene las dimensiones de una mitocondria, lo que limita físicamente la cantidad de estructuras y macromoléculas que puede contener. Es interesante hacer notar que las mitocondrias habrían sido ancestralmente bacterias que alcanzaron en un momento de su evolución un grado tal de simbiosis con las células eucariotas que pasaron a ser parte esencial de éstas. REINO PROTISTA: EL reino de los protistas es muy heterógeno desde el punto de vista sistemático. Incluyeorganismos con una organización biológica relativamente sencilla; son normalmente unicelulares,aunque también hay organismos pluricelulares. Lo más característico y lo que les diferencia esencialmente de animales y vegetales es que, tanto si son unicelulares como pluricelulares, no presentan ningún tipo de diferenciación interna, es decir, no hay especialización celular (células que se diferencian para realizar una determinada función), no mucho menos organización celular en tejidos. En los protistas,se aprecian claramente dos grados de evolución: aparecen individuos con células primitivas, o células procariotas, e individuos con verdaderas celulas, o células eucariotas. La celula eucariota presenta un nucleo verdadero, rodeado por una menbrana nuclear,que contiene un determinado número de cromosomas que están constituidos por ADN e histonas. REINO FUNGÍ: este grupo esta conformado por todos los hongos. Es importante saber que la microbiología estudia en los seres pequeñitos (microorganismos) las actividades, su forma y estructura, la reproducción, fisiología y metabolismo, identificación, su distribución en la naturaleza, las relaciones con otros seres, los efectos benéficos y perjudiciales que ejercen sobre los humanos y además las alteraciones físicas y químicas que ejercen en el medio. MICOLOGIA: La Micología es la rama de la microbiología que estudia los hongos desde el punto de vista básico y aplicado, con el fin de conocer su morfología, estructura, fisiología, bioquímica y genética, así como sus interacciones con otros organismos bien sean positivas o negativas

BIBLIO-GUÍA 4 APORTES CIENTÍFICOS ... A la microbiología

LOUIS PASTEUR (1822-1895)

En 1888, en reconocimiento a sus méritos, se creo para el un laboratorio, llamado Instituto Pasteur en París. Admirado y aclamado en el mundo por sus descubrimientos fallece el 28 de Septiembre de 1895, actualmente su tumba se encuentra . PASTERIZACIÓN Y ANTIRRÁBICA.

ANTONI VAN LEEUWENHOEK (1632-1723)

Se lo considera el descubridor del mundo microbiano.

JOSEPH LISTER (1827-1912)

Fueron varios los aportes de Lister, pero su trabajo más importante fue el triunfo sobre la infección de las heridas.

ROBERT KOCH (1843-1910)

Los estudios de Koch eran  tan completos y tan ordenados que impresionaron gratamente, al mismo tiempo que hacían de el una nueva eminencia en bacteriología. Su trabajo sobre el carbunco fue publicado en ese mismo año y pronto fue reconocido en el mundo medico.

IGNAZ SEMMELWEIS (1818-1865)

Esterilización logro reducir la mortalidad durante el año 1846 al 1%. Por esta razón se lo considera el creador del método antiséptico. Posteriormente todos estos hechos fueron comprobados por el cirujano ingles Joseph Lister.

ALEXANDER FLEMING (1881-1955)

Alexander Fleming nacio en Agosto de 1881 cerca de Larval, Ayr, Escocia.

Se formo y luego trabajo como medico microbiologo en el Hospital St. Mary´s de la Universidad de Londres.

Durante la primera guerra mundial fue medico militar en los frentes de Francia y quedo impresionado por la gran mortalidad causada por las heridas de metralla infectadas en los hospitales de campaña.

Al final de la guerra, regreso al Hospital St. Mary donde se dedico a la búsqueda de un nuevo método antiséptico para evitar la dura agonía provocada por las heridas infectadas.

Edward Jenner inventó la primera vacuna contra la viruela. En 1796 llevó a cabo su famoso experimento de inmunización con linfa de viruela .

William Harvey (1 de abril de 1578 - 3 de junio de 1657) fue un médico inglés a quien se le atribuye describir correctamente, por primera vez, la circulación y las propiedades de la sangre al ser distribuida por todo el cuerpo a través del bombeo del corazón.​​

En 1576, el flamenco Matthias Lobelius agrupaba las plantas por su aspecto externo; pero fue Cesalpino, quien, en 1583, inventó un verdadero sistema botánico .