(Por
Alba Blesa Esteban)
Ser
microbiólogo no es algo que tengas claro desde la más tierna infancia. De
hecho, cuando en los primeros años escolares te someten a la típica pregunta
de: “y tú, ¿qué quieres ser de mayor?”, a parte de las populares respuestas de
princesas y astronautas, es raro encontrar una réplica más allá del
“científico”, siendo este caso muy extraordinario. Yo tenía clarísimo que la
Naturaleza me interesaba y mucho, no solo por las asiduas visitas dominicales
al zoo, la colección de cromos o mi afición por los documentales de Costeau,
sino porque sentía que era una fuente inagotable de paisajes y especies
distintas que convivían en más o menos armonía, de forma ordenada y a la vez
enigmática. Pero había algo más, algo que no veía y que sin lugar a dudas,
hacía que todo tuviera sentido, incluso en las condiciones más extremas. ¿Cómo
podía haber vida a más de 100 ºC, en chimeneas hidrotermales y grietas volcánicas?
¿Y en el mar Muerto? Ya su propio nombre indica no ser demasiado hospitalario.
Fue entonces cuando visitamos a unos amigos de Huelva y nos llevaron de excursión al río Tinto. El color rojizo del agua era
intenso y continuo a lo largo de todo el tramo (Fig. 1). ¡Cuál fue mi sorpresa
cuando nos dijeron que los responsables de ese color, al igual que el fuerte
olor a huevo podrido, eran unos bichos minúsculos que vivían en las rocas
debajo del cauce del río, comiendo (oxidando) hierro! Aquello que no vemos, los
microorganismos, son los que hacen que el mundo sea tal y como lo vivimos. El
ecosistema global depende de sus actividades ya que son ellos los que gobiernan
los ciclos biogeoquímicos, permitiendo el correcto funcionamiento de los
hábitats. Así, en el río Tinto, las asociaciones de diferentes bacterias
sulfitoreductoras, hongos acidófilos y algas fotosintéticas, pueblan un
ambiente antes concebido como inhabitable debido a su pH fuertemente ácido y
gran concentración de metales pesados en solución.
Fig. 1. Río Tinto (Huelva)
¿Qué es la microbiología?
Como puede
adivinar el lector, esta ciencia se centra en el estudio de los
microorganismos. Dentro de este colectivo de tamaño microscópico (de ahí su
nombre), encontramos bacterias, virus y hongos, al igual que otros menos
conocidos como arqueas, algas, protozoos, priones y viroides (Fig. 2). Los
microbiólogos estudian la identificación y clasificación de microorganismos,
tarea realmente ardua debido a la enorme diversidad de los mismos, incluyendo
cerca de un trillón de especies bacterianas y 1031 virus [1]. En
concreto, investigan su fisiología, morfología y genética, así como las
interacciones con otros microorganismos, con su entorno y con anfitriones tales
como el ser humano. De hecho, a nivel clínico, los microbiólogos son la llave
entre el laboratorio y el paciente, desarrollando un papel fundamental en el
diagnóstico y asesoramiento del tratamiento. En este trabajo, los retos que
trae consigo la aparición de nuevas cepas patógenas, el resurgimiento de
algunas antiguas y su expansión a través de poblaciones con una inmunidad más
comprometida, posiciona a los microbiólogos como piezas claves en el contexto
sanitario. Asimismo, crisis recientes como las del Ébola y la gripe aviar H5N1,
dos tipos de virus con enorme virulencia y gran capacidad contagiosa, han
podido ser gestionadas exitosamente gracias al desarrollo de la ciencia
microbiológica.
Fig. 2. La microbiología
estudia diversos organismos de tamaño microscópico y multitud de formas.
Pero no todos
los microorganismos suponen una amenaza en la vida diaria del ciudadano de a
pie. Esto podemos comprobarlo en actividades tan cotidianas como el empleo de
antisépticos en la higiene dental o comerse un yogur, producto de la
fermentación combinada de Streptococcus
thermophilus y Lactobacillus
bulgaricus que lleva 4 milenios implementándose. Igualmente, si usted
quiere fabricar cerveza artesanal en casa, convendría que conociese a las
polifacéticas levaduras del género Saccharomyces.
La cantidad de cereal, fuente de carbono y energía para las levaduras y
sustrato de la fermentación de la cerveza, la cepa de levadura empleada así
como el pH y la temperatura del proceso fermentativo determinarán que su
producto final sea un elixir de placer o alcohol de quemar.
Microorganismos everywhere
No solo encontramos
microorganismos en ambientes extremos, sino que realmente están en todas
partes. Los microorganismos habitan todos los sitios del planeta y más allá. El
mencionado ecosistema del río Tinto es un laboratorio vivo para la NASA debido
a sus similitudes con el planeta Marte, arrojando importantes hallazgos acerca
de la posible vida extraterrestre. Hasta hoy, han sido recuperados
microorganismos con vida desde la estratosfera hasta en perforaciones de 4 km
de profundidad, en nichos incrustados en fracturas rocosas y suspendidos en el
aire, ampliando los límites de nuestro concepto de biosfera. “El papel de lo infinitamente pequeño
es infinitamente grande”, dijo Louis Pasteur. Y tanto que lo es. Generalmente
los encontramos viviendo en comunidades llamadas biofilms, complejos altamente especializados y
compartimentalizados, funcionando como ciudades
microbianas de una o varias especies. Estos biofilms son los que nutren los tapetes microbianos antárticos, los
que obstruyen y corroen cañerías y los que se emplean en técnicas de
biorremediación de ambientes contaminados. Además, las poblaciones en los biofilms pueden comunicarse mediante quorum sensing, un lenguaje químico que
informa acerca de cuándo volverse patógenos, cuándo intercambiar información
genética o cómo mantener el volumen de otras poblaciones vecinas a raya, entre
otros. Por ejemplo, un desajuste en la microbiota oral fomenta la proliferación
de biofilms de determinados estreptococos
responsables de caries y sarro dental. De hecho, estos bichitos que requieren de microscopio para ser visualizados,
habitan nuestra piel, nuestro sistema digestivo y genital, de forma que
albergamos 10 células bacterianas por cada célula humana [3]. Visto así, ¡somos
fundamentalmente colonias de microbios!
Por qué estudiar microorganismos
Quizás la
razón fundamental es porque son imprescindibles para la vida. En nuestro caso,
el microbioma humano (Fig. 3), que comprende además de arqueas, hongos y virus,
entre 500 y 1000 especies bacterianas diferentes [2], es quizás tan abundante y
diverso porque no solo nos ayudan a metabolizar alimentos, sino que llevan a cabo
la síntesis de micronutrientes y vitaminas tan importantes como la B12 y la K.
Gracias al conocimiento generado a raíz de su estudio se están realizando
transplantes de microbiota intestinal con éxito, corrigiendo disbiosis
microbianas tras el uso prolongado de antibióticos o como terapia eficaz para
la enfermedad de Crohn. Hemos comentado la existencia de varios microorganismos
pató-genos, causantes de enfermedades devasta-doras tales como el SIDA, la
polio, la neumonía o la tuberculosis, para cuyo control, erradicación y
prevención es funda-mental el conocimiento de su metabolismo y genética. Pese a
la mala fama que tienen y al origen de su nombre, no todos los virus son
veneno. Gracias a su aislamiento y estudio molecular se han podido emplear como
eficientes agentes terapéuticos en procesos infecciosos, han sido cruciales en
el desarrollo de vacunas desde la época de Edward Jenner (1749-1823, pionero de
la vacuna contra la viruela) y la esperanza en varios tratamientos de control y
prevención del cáncer, conocidas como terapias génicas. También hay
microorganismos que desarrollan un papel esencial en la economía, pues
múltiples cepas microbianas son de uso extensivo en la industria
agroalimentaria, energética y biotecnológica. No solo se emplean en la
fermentación de vinos y vinagres, curación de quesos y otros derivados lácteos,
también son la base de la “fabricación” de múltiples fármacos.
Además, son
clave en la generación de biofuels o
tratamientos de aguas. ¿Sabía usted que hay bacterias que se alimentan de
residuos nucleares, de arsénico o mercurio? ¿Y otras como Geobacter o Shewanella,
capaces de generar electricidad sin necesidad de mediadores artificiales? Así,
en un futuro no tan lejano, los microorganismos podrían jugar un papel muy
relevante como fuentes alternativas de energías renovables con un mínimo
impacto en el medio ambiente. No solo el microbio entero es aprovechado sino que también algunas de sus partes como
las enzimas, son de gran interés industrial a todas las escalas, desde los
fermentadores industriales hasta el supermercado. Lipasas bacterianas son la
base de los detergentes, se emplean proteasas para ablandar la carne o las xilanasas,
que son responsables del blanqueamiento del papel, entre otros. Además, los
microorganismos funcionan como modelos fundamentales en investigación, no solo
por su rápido y relativamente fácil crecimiento, sino porque ejercen de patrón
para organismos más complejos, por ejemplo, las bacterias fotosintéticas para
plantas. No les mentiré, el trabajo del microbiólogo es fascinante, pero
también duro y extenuante, como el de todo científico. Pese a la aparente
simplicidad inicial que puede presentar nuestro objeto de estudio y trabajo, es
impresionante la complejidad de las redes regulatorias de microorganismos que
permiten su adaptación al medio y aceleran su desarrollo evolutivo, desafiando,
por otro lado, nuestra comprensión. Por ejemplo, es pasmoso cómo puedes tardar
meses hasta dar con la receta perfecta para hacer crecer en el laboratorio a
una bacteria con una estructura celular simple y sin orgánulos ni
compartimentos especializados, con un genoma mínimo y un ciclo vital básico.
Fig. 3. Microbiota normal
humana [3].
Conclusiones finales
Mi fascinación
por los microbios proviene no solo de su diversidad sino sobre todo de su
plasticidad o capacidad para adaptarse a un ambiente en continuo cambio. Entre
otras estrategias, son capaces de adquirir nuevos genes del microbio vecino,
volverse virulentos o colonizar nuevos hábitats rápidamente si las
circunstancias lo propician, o protegerse del enemigo secretando toxinas y
camuflándose. Esta pluralidad morfológica, fisiológica y genética hace que los
microorganismos sean una fuente de conocimiento y aplicación en áreas tan
dispares, desde hacer pan hasta analizar muestras de agua de otros planetas o
poder editar genomas a la carta. Así
pues, es fácil imaginar que para el microbiólogo todos los días son
maravillosamente diferentes. Además, desde un punto de vista laboral, siempre
habrá un lugar para los microbiólogos ya que los microbios seguirán
evolucionando rápidamente y siendo más listos.
Nuevos mecanismos de resistencia emergerán, exigiéndonos desarrollar
estrategias alternativas a las actuales para poder combatirlos. De igual
manera, nuevos microorganismos se descubren diariamente y con ellos nuevas
enzimas con un potencial interés clínico e industrial que explotar. Además, las
tendencias de diagnóstico molecular que se están implementando en múltiples
áreas experimentales, incluyendo la industria y la medicina, hacen del
microbiólogo un activo solícito en este futuro próximo. Tal y como dijo
Pasteur, “son los microbios los que tendrán la última palabra”. Nuestro reto es
precisamente comprenderla.
Referencias:
[1]
Editorial. 2011. Microbiology by numbers. Nature Reviews Microbiology 9, 628.
[2]
Sommer, F; Bäckhed, F. 2013. The gut microbiota:masters of host development and
physiology. Nature Reviews Microbiology 11 (4): 227–38.
[3]
Willey, Sherwood, y Woolverton. 2014. Prescott´s Microbiology, 9ª ed. MacGraw-Hill.
Alba Blesa
Esteban
Doctor
en Microbiología y Biología Molecular.
Profesor contratado doctor de la
Universidad Francisco de Vitoria, Madrid
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