EVOLUCIÓN DE LOS EVOLUCIÓN DE LOS MICROORGANISMOSMICROORGANISMOS

Prof: Beatriz SuyoProf: Beatriz SuyoProf: Beatriz SuyoProf: Beatriz Suyo

¿Qué es la ¿Qué es la microbiología?microbiología?

Estudio de los organismos microscópicosEstudio de los organismos microscópicos3 palabras griegas: 3 palabras griegas: mikrosmikros (pequeño), (pequeño),

biosbios (vida) y (vida) y logoslogos (ciencia) (ciencia)

estudio de la vida microscópicaestudio de la vida microscópica

Surgió como ciencia tras el Surgió como ciencia tras el descubrimiento y perfeccionamiento del descubrimiento y perfeccionamiento del microscopio.microscopio.

Un microorganismoUn microorganismo

organismo organismo microscópicomicroscópicoorganismo organismo

microscópicomicroscópicoes un es un

SER VIVOSER VIVO,,es un es un

SER VIVOSER VIVO,,

que sólo puede que sólo puede visualizarse con el visualizarse con el

MICROSCOPIO,MICROSCOPIO,

que sólo puede que sólo puede visualizarse con el visualizarse con el

MICROSCOPIO,MICROSCOPIO,

La CIENCIA que estudia a La CIENCIA que estudia a los microorganismos es lalos microorganismos es la

MICROMICROBIOBIOLOGIALOGIA

Estudio Estudio de la vida de la vida pequeñapequeña

Universo biológico Universo biológico es muy diversoes muy diverso

Similares principios de organización celular con mismas moléculas biológicas.

Similares principios de organización celular con mismas moléculas biológicas.

Cambios ------->evoluciónCambios ------->evolución

Darwin ---->Genoma ---->Biología molecular Darwin ---->Genoma ---->Biología molecular

¿ Cómo afectan nuestra ¿ Cómo afectan nuestra vida?vida?

Muchos microorganismos causan Muchos microorganismos causan enfermedades y abundan casi en enfermedades y abundan casi en cualquier lugar por lo que siempre cualquier lugar por lo que siempre estamos expuestos a un contagio.estamos expuestos a un contagio.

Pueden afectarnos en el aspecto Pueden afectarnos en el aspecto económico ya que le producen económico ya que le producen enfermedades a los animales y a las enfermedades a los animales y a las plantas dañando las cosechas y las clases plantas dañando las cosechas y las clases de ganados y otros animales domésticos de ganados y otros animales domésticos que sirven como fuente de alimento.que sirven como fuente de alimento.

¿Qué utilidad brinda a la ¿Qué utilidad brinda a la humanidad?humanidad?

Más de cien especies microbianas Más de cien especies microbianas son usadas en la producción de son usadas en la producción de sustancias que no pueden ser sustancias que no pueden ser obtenidas de forma más fácil o más obtenidas de forma más fácil o más barata por otros medios.barata por otros medios.

Ventajas: tamaño, alta tasa Ventajas: tamaño, alta tasa metabólica, posibilidad de cultivarse metabólica, posibilidad de cultivarse a gran escala, estabilidad genética, a gran escala, estabilidad genética, etc. etc.

HISTORIAHISTORIA La Microbiología, considerada La Microbiología, considerada

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

Siguiendo el ya clásico Siguiendo el ya clásico esquema de Collard (l976), esquema de Collard (l976), podemos distinguir cuatro podemos distinguir cuatro etapas o periodos en el etapas o periodos en el desarrollo de la Microbiología:desarrollo de la Microbiología:Primer periodo, Primer periodo, eminentemente especulativo, eminentemente especulativo, que se extiende desde la que se extiende desde la antigüedad hasta llegar a los antigüedad hasta llegar a los primeros microscopistas. primeros microscopistas.

Segundo periodo, de lenta acumulación Segundo periodo, de lenta acumulación de observaciones (desde l675 de observaciones (desde l675 aproximadamente hasta la mitad del siglo aproximadamente hasta la mitad del siglo XIX), que arranca con el descubrimiento XIX), que arranca con el descubrimiento de los microorganismos por de los microorganismos por Leeuwenhoek (l675). Leeuwenhoek (l675).

Tercer periodo, de cultivo de Tercer periodo, de cultivo de microorganismos, que llega hasta finales microorganismos, que llega hasta finales del siglo XIX, donde las figuras de del siglo XIX, donde las figuras de Pasteur y Koch Pasteur y Koch encabezan el logro de encabezan el logro de cristalizar a la Microbiología como cristalizar a la Microbiología como ciencia experimental bien asentada. ciencia experimental bien asentada.

Cuarto periodo (desde pricipios Cuarto periodo (desde pricipios del siglo XX hasta nuestros días), del siglo XX hasta nuestros días), en el que los microorganismos se en el que los microorganismos se estudian en toda su complejidad estudian en toda su complejidad fisiológica, bioquimica, genetica, fisiológica, bioquimica, genetica, ecológica, etc., y que supone un ecológica, etc., y que supone un extraordinario crecimiento de la extraordinario crecimiento de la Microbiología, el surgimiento de Microbiología, el surgimiento de disciplinas microbiológicas disciplinas microbiológicas especializadas (Virología, especializadas (Virología, Inmunología, etc), y la estrecha Inmunología, etc), y la estrecha imbricación de las ciencias imbricación de las ciencias microbiológicas en el marco microbiológicas en el marco general de las Ciencias general de las Ciencias BiológicasBiológicas. .

El descubrimiento de los El descubrimiento de los microorganismos fue obra de un microorganismos fue obra de un comerciante holandés de bacterias, comerciante holandés de bacterias, Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), quien en su pasión por pulir y montar quien en su pasión por pulir y montar lentes casi esféricas sobre placas de oro,,. lentes casi esféricas sobre placas de oro,,. Fabricó unos cuatrocientos microscopios Fabricó unos cuatrocientos microscopios simples, con los que llegó a obtener simples, con los que llegó a obtener aumentos de casi 300 diámetros. En 1675 aumentos de casi 300 diámetros. En 1675 descubrió que en una gota de agua de descubrió que en una gota de agua de estanque pululaba una asombrosa estanque pululaba una asombrosa variedad de pequeñas criaturas a las que variedad de pequeñas criaturas a las que denominó "animálculos". En 1683 denominó "animálculos". En 1683 descubre las bacterias, por lo que se descubre las bacterias, por lo que se considera el "padre de la Microbiología". considera el "padre de la Microbiología".

Antonie van Antonie van LeeuwenhoekLeeuwenhoek

Microscopio simple de Leeuwenhoek Microscopio simple de Leeuwenhoek

El debate sobre la generación El debate sobre la generación espontáneaespontánea

Ideas asumidas desde Aristóteles Ideas asumidas desde Aristóteles Redi (1668): experimentos que Redi (1668): experimentos que

descartan la generación espontánea de descartan la generación espontánea de animales “animales “Omne vivo ex ovo” Omne vivo ex ovo” La disputa entre Spallanzani y Needham La disputa entre Spallanzani y Needham

Los experimentos se interpretan erróneamente Los experimentos se interpretan erróneamente (Needham) como que al calentar los frascos el (Needham) como que al calentar los frascos el aire pierde su “fuerza vital” (vitalismo)aire pierde su “fuerza vital” (vitalismo)

Pasteur zanja la polémica Pasteur zanja la polémica sobre la generación sobre la generación

espontáneaespontánea • XIX: Pasteur fue el mayor XIX: Pasteur fue el mayor adversario de la adversario de la generación espontánea.generación espontánea.• Demostró que en el aire Demostró que en el aire había microorganismos había microorganismos que se depositaban sobre que se depositaban sobre cualquier superficie.cualquier superficie.• Si una sustancia inerte, Si una sustancia inerte, como un alimento, era como un alimento, era previamente esterilizada y previamente esterilizada y no entraba en contacto con no entraba en contacto con aire contaminado, no se aire contaminado, no se observaban organismos observaban organismos vivos.vivos.

EL DEBATE SOBRE LOS EL DEBATE SOBRE LOS FERMENTOSFERMENTOS

Dos teorías sobre el origen de las Dos teorías sobre el origen de las fermentaciones: química y biológica fermentaciones: química y biológica Pasteur (1857) es llamado a resolver un problema Pasteur (1857) es llamado a resolver un problema

de las destilerías de Lille de las destilerías de Lille 1857: bacterias que producen fermentación láctica 1857: bacterias que producen fermentación láctica 1860: levaduras producen fermentación alcohólica 1860: levaduras producen fermentación alcohólica

Descubre la fermentación butírica y la vida en Descubre la fermentación butírica y la vida en ausencia de aire (anaerobiosis) ausencia de aire (anaerobiosis)

Reconciliación de las dos teorías: Buchner Reconciliación de las dos teorías: Buchner aísla un preparado libre de células (zimasa) de aísla un preparado libre de células (zimasa) de levaduralevadura

Otros eventos importantes del siglo XIXOtros eventos importantes del siglo XIX

1878: Joseph Lister publica sus 1878: Joseph Lister publica sus estudios sobre la fermentación de estudios sobre la fermentación de la leche la leche Bacterium lactisBacterium lactis

1879: Albert Neisser identifica al 1879: Albert Neisser identifica al agente causal de la gonorrea agente causal de la gonorrea

1881: Paul Erlich utiliza el azul 1881: Paul Erlich utiliza el azul de metilenode metileno

1881-1955:Alexander Fleming observo 1881-1955:Alexander Fleming observo queque colonias crecidas de colonias crecidas de S. aureus S. aureus eran destruidas por el eran destruidas por el crecimiento del hongo crecimiento del hongo PenicilliumPenicillium

POSTULADOS DE KOCH POSTULADOS DE KOCH (1882)(1882)

De estos animales experimentales inoculados y ya enfermos, se puede volver a aislar el

microorganismo

El agente patógeno debe estar presente en los individuos enfermos

El microorganismo debe poder aislarse en cultivo puro del huésped

enfermoEl microorganismo crecido en cultivo puro, al inocularse en animales sanos, induce en ellos

la enfermedad

Ehrenberg (1828) Ehrenberg (1828) propuso el nombre de propuso el nombre de bacteria derivado del bacteria derivado del griego “BAKTER” griego “BAKTER” bastónbastón

LOS LOS MICROORGANISMOSMICROORGANISMOS

Seres de tamaño microscópico dotados de individualidad

Con una organización biológica sencilla, Con una organización biológica sencilla, bien sea acelular o celular, y en este último bien sea acelular o celular, y en este último

caso pudiendo presentarse como caso pudiendo presentarse como unicelulares, coloniales o pluricelulares.unicelulares, coloniales o pluricelulares.

Sin diferenciación en tejidos u órganos, y Sin diferenciación en tejidos u órganos, y que necesitan para su estudio una que necesitan para su estudio una metodología propia y adecuada a sus metodología propia y adecuada a sus pequeñas dimensiones.pequeñas dimensiones.

LOS LOS MICROORGANISMOSMICROORGANISMOS

Propiedades Físicas: Propiedades Físicas: Movimiento browniano Movimiento browniano Capacidad de dispersar la luz Capacidad de dispersar la luz

(Suspensiones acuosas son turbias)(Suspensiones acuosas son turbias) Aumentan la viscosidad del medio Aumentan la viscosidad del medio

Por tener carga eléctricaPor tener carga eléctrica Aglutinan y a altas precipitaciones Aglutinan y a altas precipitaciones

[sales] [sales] Migran en campos eléctricosMigran en campos eléctricos

Propiedades Físicas: Propiedades Físicas: Movimiento browniano Movimiento browniano Capacidad de dispersar la luz Capacidad de dispersar la luz

(Suspensiones acuosas son turbias)(Suspensiones acuosas son turbias) Aumentan la viscosidad del medio Aumentan la viscosidad del medio

Por tener carga eléctricaPor tener carga eléctrica Aglutinan y a altas precipitaciones Aglutinan y a altas precipitaciones

[sales] [sales] Migran en campos eléctricosMigran en campos eléctricos

LOS LOS MICROORGANISMOSMICROORGANISMOS

Mayor contacto directo con el medio (reciben de modo inmediato las influencias ambientales)

Gran tasa de entrada de nutrientes

Altas tasas de crecimiento

Gran tasa de salida de productos de desecho

Microbiología ambiental.- estudio de microorganismos los cuales existen en la naturaleza o medio ambiente artificial.

Microbiología ambiental.- estudio de microorganismos los cuales existen en la naturaleza o medio ambiente artificial.

Los microorganismos cubren todo el planeta, viviendo desde

superficies de las fumarolas de volcanes como en los valles de la

Antártida

Los microorganismos cubren todo el planeta, viviendo desde

superficies de las fumarolas de volcanes como en los valles de la

Antártida

Microorganismos interactúan químicamente con sus ambiente físico, proceso esencial para los ciclos bioquímicos que soportan la continuidad de la vida en la tierra, tales como el del carbón, hidrógeno, oxígeno, fósforo y sulfuro.

Ecosistemas. interactúan entre ellos y con macroorganismos. Espacial, bioquímicamente, genéticamente.

Los microorganismos han sido los primeros en aparecer en la evolución, y constituyen seguramente la mayor parte

de la biomasa de nuestro planeta.

Las actividades microbianas sustentan los ciclos biogeoquímicos de la Tierra: los ciclos del C, N, S o del P, dependen de

modo fundamental de los microorganismos.

Las actividades metabólicas microbianas son excepcionalmente variadas, siendo algunas de ellas exclusivas del mundo procariótico.

Mitad del s. XX: la organización celular de las bacterias y “algas verdeazuladas” era muy diferente al del resto de seres vivos

8ª edición del Manual Bergey´s (1974)

Reino Prokaryotae, dividido en dominios Reino Eukaryotae

En los años 70 se descubre que los procariotas constan de dos DOMINIOS muy distintos:

Eubacterias (hoy Bacteria) Arqueobacterias (hoy Archaea)

Karl Woese (1928)Karl Woese (1928)

Por análisis de rARN 16SPor análisis de rARN 16S

TIPOS DE CTIPOS DE CÉLULAÉLULA

Pro = Antes, Karios = Núcleo)Pro = Antes, Karios = Núcleo)(Eu = Verdadero, Karios = Núcleo)(Eu = Verdadero, Karios = Núcleo)

División de organismos vivos en el planeta

EucariotaEucariotaProcariotaProcariota

ArqueaArquea

Halogeometricum borinquensisHalogeometricum borinquensis Haloterrigena thermotoleransHaloterrigena thermotolerans

EUKARYA-EUKARYA-protistaprotista Son eucarióticos unicelulares o Son eucarióticos unicelulares o

multiceliados simples multiceliados simples viven solitarios, aunque algunas viven solitarios, aunque algunas

especies forman agrupaciones laxas especies forman agrupaciones laxas de individuos denominadas colonias.de individuos denominadas colonias.

EUKARYA -EUKARYA -fungifungi

Estos organismos actúan como Estos organismos actúan como desintegradoresdesintegradores (no llevan a cabo el proceso de (no llevan a cabo el proceso de

fotosíntesisfotosíntesis).).

HONGOS MICROSCOPICOSHONGOS MICROSCOPICOS

EUKARYA-EUKARYA-liquenesliquenes Son una asociación simbiotica entre Son una asociación simbiotica entre

un hongo, un alga o una un hongo, un alga o una cianobacteria.cianobacteria.

En esta relación el hongo encierra En esta relación el hongo encierra células fotosintéticas y depende de células fotosintéticas y depende de ellas para vivir.ellas para vivir.

VIRUSVIRUS

Los Microorganismos son componentes Los Microorganismos son componentes indispensables del ecosistema participan en los Ciclo indispensables del ecosistema participan en los Ciclo del Carbono, Oxígeno, Nitrógeno, Azufre y de todas las del Carbono, Oxígeno, Nitrógeno, Azufre y de todas las cadenas y redes tróficas ecológicas.cadenas y redes tróficas ecológicas.

La Biorremediación utiliza microorganismos para La Biorremediación utiliza microorganismos para eliminar los compuestos químicos y tóxicos del medio eliminar los compuestos químicos y tóxicos del medio ambiente.ambiente.

MICROORGANISMOS Y EL MEDIO MICROORGANISMOS Y EL MEDIO AMBIENTEAMBIENTE

La Lixiviación microbiana mejora la recuperación La Lixiviación microbiana mejora la recuperación de metales de los relaves minerosde metales de los relaves mineros

En biodegradación del petróleo en derrames en En biodegradación del petróleo en derrames en aguas continentales.aguas continentales.

* Metabolismos de los microorganismos frente a * Metabolismos de los microorganismos frente a efecto de los plaguicidas que lo metabolizan efecto de los plaguicidas que lo metabolizan oxidándolo a CO2, otros son atacados parcialmente.oxidándolo a CO2, otros son atacados parcialmente.

Inter acción Planta- Microorganismos formando Inter acción Planta- Microorganismos formando nódulos radicales, favoreciendo asimilación de nódulos radicales, favoreciendo asimilación de nutrientes a las plantas , protegiendo de patógenos nutrientes a las plantas , protegiendo de patógenos del medio etc. del medio etc.

En mejoramiento genético de los vegetales por En mejoramiento genético de los vegetales por transferencia de plásmidos a través de transferencia de plásmidos a través de Agrobacterium. Agrobacterium.

MicroorganisMicroorganismos divididos mos divididos en 5 grupos en 5 grupos taxonómicos taxonómicos mayores:mayores: algasalgas bacteriasbacterias hongoshongos protozoosprotozoos virus virus

(acelular)(acelular)American Society Microbiology.

División tradicional que esta variando División tradicional que esta variando con los conocimientos bioquímicos y con los conocimientos bioquímicos y

estudios filogenéticos actuales.estudios filogenéticos actuales.

MEDIO AMBIENTES EXTREMOS EN DONDE SE PUEDEN

MULTIPLICAR LOS PROCARIOTES

CARACTERÍSTICCARACTERÍSTICAA

VALORVALOR

Presión 1 a 1000 atmósferas

temperatura -1.2 a 110 -113 °C

Profundidad 2,000 metros (subsuperf terrestre10,000 m (piso oceánico)

Concentración de sales

superior a 4-5 Molar

Acidificación pH 1-2

Alcalinidad pH 11-12

Viabilidad de agua menos de 0.6 aw (actividad de agua)

DIVERSIDAD DE TAMAÑO DE CELULAS PROCARIOTAS

TAMAÑO m GENERO REPRESENTATIVO

< 0.2 algunos “Picoplanxkton”

0.3 -0.4 Vellonella

2-3 Meghasphaera

5-25 Thiovulum

0.6-1.2 X 2. 5-5. 8

Bacillus

1.1 -1.5 X 2-6 Escherichia

5-6 X 8-12 Chromatium

2.5-4 X 40-100 Thiospirillum

1-100 X 50-200 Beggiatioa

80 X 600 Epulopiscium

SE CONOCE SOLO 1 A 5% DE LA SE CONOCE SOLO 1 A 5% DE LA TOTALIDAD DE LAS ESPECIES TOTALIDAD DE LAS ESPECIES

MICROBIANAS ESTIMADASMICROBIANAS ESTIMADAS

LeeuwenhoekLeeuwenhoek---> ---> bacteria,morfología, función bacteria,morfología, función habitathabitat

PasteurPasteur-->fundamentos de -->fundamentos de bioquímica, fisiología y bioquímica, fisiología y diversidad genética diversidad genética microbianamicrobiana

Actualidad-Actualidad--->genoma, -->genoma, manejo de genesmanejo de genes

““Los microbios Los microbios siempre tiene la siempre tiene la ultima palabra” ultima palabra” ………..Pasteur………..Pasteur