El reconocimiento del origen microbiano de las fermentaciones, el definitivo abandono de la Teoría de la generación espontánea, y el triunfo de la Teoría de la Biogénesis (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 relacionada con la Medicina, y con un desarrollo paralelo al de la Química, que le aportaría varios avances metodológicos fundamentales.
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 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).
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| Louis Pasteur padre de la Microbiologia |
La Microbiología, considerada como una ciencia especializada, no aparece hasta finales del siglo XIX.
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.
En microbiología se plantearon dos teorías:
1. La Generacion Espontanea:
Los defensores de la Teoría generación espontánea planteaban que la vida podía aparecer a partir de cosas inanimadas. Aristóteles, Needham, Pouchet y otros.
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, 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). 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.
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, 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. Se considera el padre de la microbiología.
Frasco con "cuello de cisne" de Pasteur, con el que refutó las ideas sobre la generación espontánea
En 1861 Pasteur publica otro informe en el que explica cómo se pueden capturar los “cuerpos organizados” del aire con ayuda de un tubo provisto de un tapón de algodón como filtro, y la manera de recuperarlos para su observación microscópica. De esta forma quedaba definitivamente aclarado el origen de los microorganismos, y se abría la Edad de Oro del estudio científico de las formas de vida no observables a simple vista.
Los últimos escépticos quedaron silenciados cuando en 1877 John Tyndall (1820-1893) aplicó su sistema de esterilización por calentamiento discontinuo (hoy conocida precisamente como tindalización), que evidenció la existencia de formas microbianas de reposo muy resistentes al calor, lo cual fue confirmado poco más tarde por Ferdinand Cohn al descubrir las esporas bacterianas.
2. La teoría de La Biogénesis:
Es la concepción que plantea que la vida surge de la vida Sus defensores: Francisco Redi, Espallanzan, Schlzey, Schwam, Scroder, Dush y Pasteur.
Louis Pasteur, en 1864, demostró la imposibilidad de la generación espontánea de la vida. Ya se aceptaba que no se podían formar seres vivos complejos, como insectos, a partir de la nada, pero aún no estaba claro en el caso de microorganismos. Con sus experimentos demostró que son los microorganismos del aire los que descomponen la materia orgánica, concluyendo que todo ser vivo procede de otro ser vivo.
Esta refutación de la generación espontánea fue un gran hito para la ciencia, por cuanto representó un gran avance; ahora bien, planteaba un grave problema: si no se puede formar materia orgánica a partir de la inorgánica, ¿cómo apareció la vida en la Tierra primitiva?
El experimento de Pasteur
- 1. Pasteur vertió caldo en dos matraces de cuello largo y estrecho, que curvó a la llama.
- 2. Hirvió cada matraz para esterilizarlo. Tras varios días, comprobó que el caldo no se estropeaba.
- 3. Cortó el cuello de uno de los matraces y al cabo de unos días observó que el caldo que contenía se había descompuesto.
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.
La primera referencia segura sobre el microscopio (1621) se debe a Constantin 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.
Antonie van Leeuwenhoek
El descubrimiento de los microorganismos fue obra de un comerciante holandés de tejidos, Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723). 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. 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).
Microscopio simple de Antonie van Leeuwenhoek
Debate sobre 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.
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. 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.
Avances Tecnicos
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. Lister en 1878 realizó diluciones secuenciales de cultivos mixtos, hasta lograr muestras en las que existía una sola célula.
Por aquella época Robert Koch buscaba métodos más sencillos de cultivo puro, indispensables para proseguir sus investigaciones sobre bacterias patógenas. en 1882 el médico alemán Walter Hesse, , 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, por un sistema manejable de placas de cristal planas, que se conoce como cajas de Petri.
La industria química BASF, que por aquella época se encontraba en pleno auge de patentes de nuevos colorantes, sumistró al laboratorio de Koch una serie de derivados de anilina que teñían las bacterias permitiendo su fácil visualización al microscopio en frotis de tejidos infectados. En años sucesivos se fueron introduciendo el azul de metileno (Koch, 1877), la fucsina, y el violeta cristal. En 1882-1883 Ziehl y Neelsen desarrollan su método de ácido-alcohol resistencia para teñir Mycobacterium tuberculosis. En 1884 el patólogo danés Christian Gram establece una tinción de contraste que permite distinguir dos tipos bacterianos en función de sus reacción diferencial de tinción. En 1890 Loeffler logra visualizar flagelos bacterianos por medio de su técnica de impregnación argéntica.
Estas innovaciones técnicas (métodos de cultivo, microscopía y tinciones) fueron fundamentales (junto con los sistemas de esterilización abordados en el anterior apartado) para la consolidación de la Microbiología como ciencia, permitiendo eliminar las grandes dosis de especulación que hasta entonces habían predominado.
Luego surgieron varios postulados con el fin de demostrar el origen bacteriano de una enfermedad. Estos criterios, que hoy van asociados al nombre de Postulados de Koch, son los siguientes:
El microorganismo debe de estar presente en todos los individuos enfermos.
El microorganismo debe poder aislarse del hospedador y ser crecido en cultivo puro.
La inoculación del microorganismo crecido en cultivo puro a animales sanos debe provocar la aparición de síntomas específicos de la enfermedad en cuestión.
El microorganismo debe poder ser reaislado del hospedador infectado de forma experimental.
Personajes influyentes en la microbiologia
Louis Pasteur (1822-1895), químico y biólogo francés que fundó la ciencia de la microbiología, demostró la teoría de los gérmenes como causantes de enfermedades (patógenos), inventó el proceso que lleva su nombre y desarrolló vacunas contra varias enfermedades, incluida la rabia. Pasteur hizo importantes contribuciones en el campo de la química orgánica a mediados del siglo XIX, desautorizó la teoría de la generación espontánea. Se le considera fundador de la microbiología. Desarrolló la teoría de los gérmenes para determinar la causa de muchas enfermedades.
Robert Koch (1843-1910), científico alemán galardonado con el premio Nobel iniciador de la bacteriología médica moderna; aisló varias bacterias patógenas, incluida la de la tuberculosis, y descubrió los vectores animales de transmisión de una serie de enfermedades importantes. Obtuvo en 1905 el Premio Nobel de Fisiología y Medicina. Es considerado como padre de la bacteriología moderna, Koch demostró que las enfermedades infecciosas están provocadas por microorganismos y elaboró técnicas para aislar e identificar bacterias patógenas.
Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), fabricante holandés de microscopios pionero en descubrimientos sobre los protozoos, los glóbulos rojos de la sangre, el sistema de capilares y los ciclos vitales de los insectos.
John Tyndall (1820-1893), físico británico, conocido por su estudio sobre los coloides. Nació en Leighlinbridge, condado de Carlow (Irlanda), y estudió en la Universidad de Marburgo, Alemania. Fue profesor de filosofía natural en la Institución Regia de Gran Bretaña en 1854 y sucedió al químico y físico Michael Faraday como inspector de la Institución en 1867.
Edward Jenner (1749-1823), médico británico que estudió anatomía y cirugía junto al eminente cirujano John Hunter, siendo Jenner su alumno favorito hasta la muerte de Hunter. Se destaco por que descubrió la vacuna contra la viruela y allanó el terreno para la aparición de la inmunología.
Alexander Fleming (1881-1955), bacteriólogo y premio Nobel británico, famoso por el descubrimiento de la penicilina en 1928. Nacido cerca de Darvel, Ayr (hoy parte de Strathclyde), Escocia. Fleming desarrolló importantes investigaciones en los campos de la bacteriología, la quimioterapia y la inmunología. En 1922 descubrió la lisozima, un antiséptico presente en las lágrimas, las secreciones corporales, la albúmina y ciertas plantas.
Ernst Heinrich Haeckel (1834-1919), filósofo y biólogo alemán que, a través de conferencias y escritos, popularizó en el mundo de habla germana la obra de Charles Darwin. Haeckel fue uno de los primeros defensores en Alemania de la teoría de la evolución propuesta por Charles Darwin.. Además este describe el genero protista, para ubicar a las bacterias y géneros afines.
1798 Jenner- Primera vacuna
1835 Bassi - Hongo del gusano de seda
1853 de Bari - Enfermedad fungosa en plantas (Phytophthora infestans)
1857 Pasteur - Fermentación, Teoría infecciosa de la enfermedad
1861 Pasteur - Refuta Teoría Abiogénesis (Generación Espontánea)
1864 Pasteur - Pasteurización
1867 Lister - Cirugía aséptica
1870 Abbé - Condensador de Abbé y objetivo de inmersión en aceite
Koch - Teoría infecciosa de la enfermedad (Postulados de Koch)
Koch - Bacillus anthracis
Neisser - Neisseria gonorrhoeae
Pasteur - Método de inmunización
Pasteur - Streptococcus pneumoniae
Beijerink - Bacterias fijadoras de N
Koch - Cultivos puros
Koch - Mycobasterium tuberculosis
Koch Vibrio chlolerae
Metchnikoff – Fagocitosis
Gram - Tinción de Gram
Nicolaier y Kitasato - Clostridium tetani
Escherich - Escherichia coli
1887 Petri - Placa de Petri
1890 Von Behring - Antitoxina diftérica
Ehrlich - Teoría de la inmunidad
1892 Iwanowsky - Virus del mosaico del tabaco
1909 Ricketts - Rickettsia rickettsii
1910 Ehrlich - Sífilis
1928 Fleming – Penicilina
Griffith - Transformación bacteriana
1935 Stanley, Northrup y Summer - Virus cristalizables
1943 Delbrück y Luria - Infección vírica en bacterias
1944 Avery, MacLeod y McCarty - Material genético es DNA
1953 Watson y Crick - Estructura DNA
1959 Edelman y Porter - Anticuerpos
1961 Jacob y Monod - Regulación de síntesis proteica
1967 Doi et al. - Micoplasmas
1972 Viroides (Exocortis de los cítricos)
1971 Nathans, Smith y Arber - Enzimas de restricción (Ing. Genética)
1973 Berg, Boyer y Cohen - Ing. Genética
1975 Milsten y Köhler Anticuerpos monoclonales
1976 Tonegawa – Genética de producción de antibióticos
1997 Prusiner Determina los Priones, nuevos agentes causantes de enfermedades.
