¿Qué son las bacterias y qué hacen?

Tabla de contenido

1. ¿Qué son las bacterias?
2. Tipos
3. Estructura
4. Alimentación
5. ¿Dónde viven?
6. Reproducción y transformación
7. Usos
8. Peligros
9. Resistencia
10. Historia

Las bacterias son organismos microscópicos, unicelulares que existen en millones, en todos los ambientes, tanto dentro como fuera de otros organismos.

Algunas bacterias son dañinas, pero la mayoría sirven para un propósito útil. Son compatibles con muchas formas de vida, tanto vegetales como animales, y se utilizan en procesos industriales y medicinales.

Se cree que las bacterias fueron los primeros organismos en aparecer en la tierra, hace unos 4.000 millones de años. Los fósiles más antiguos conocidos son organismos similares a bacterias.

Las bacterias pueden usar la mayoría de los compuestos orgánicos y algunos compuestos inorgánicos como alimento, y algunos pueden sobrevivir condiciones extremas.

Un creciente interés en la función del microbioma intestinal está arrojando nueva luz sobre los roles que juegan las bacterias en la salud humana.

¿Qué son las bacterias?

Las bacterias son organismos unicelulares.

Las bacterias son organismos unicelulares que no son ni plantas ni animales.

Por lo general, miden unos pocos micrómetros de longitud y existen juntos en comunidades de millones.

Un gramo de suelo generalmente contiene alrededor de 40 millones de células bacterianas. Un mililitro de agua dulce generalmente contiene alrededor de un millón de células bacterianas.

Se estima que la Tierra contiene al menos 5 bacterias que no son de la leguminosa, y se cree que gran parte de la biomasa de la Tierra está compuesta de bacterias.

Tipos

Hay muchos tipos diferentes de bacterias. Una forma de clasificarlos es por forma. Hay tres formas básicas.

• Esférico: Las bacterias con forma de bola se llaman cocos, y una sola bacteria es un coco. Los ejemplos incluyen el grupo de estreptococos, responsable de la "faringitis estreptocócica".
• Con forma de barra: estos se conocen como bacilos (bacilo singular). Algunas bacterias en forma de barra son curvas. Estos se conocen como vibrio. Los ejemplos de bacterias en forma de bastoncillo incluyen Bacillus anthracis (B. anthracis) o ántrax.
• Espiral: Estos se conocen como espirilla (spirillus singular). Si su bobina es muy apretada se conocen como espiroquetas. La leptospirosis, la enfermedad de Lyme y la sífilis son causadas por bacterias de esta forma.

Hay muchas variaciones dentro de cada grupo de formas.

Estructura

Las células bacterianas son diferentes de las células vegetales y animales. Las bacterias son procariotas, lo que significa que no tienen núcleo.

Una célula bacteriana incluye:

• Cápsula: una capa que se encuentra en el exterior de la pared de la célula en algunas bacterias.
• Pared celular: una capa que está hecha de un polímero llamado peptidoglicano. La pared celular le da a la bacteria su forma. Se encuentra fuera de la membrana plasmática. La pared celular es más gruesa en algunas bacterias, llamadas bacterias Gram positivas.
• Membrana plasmática: se encuentra dentro de la pared celular, esto genera energía y transporta productos químicos. La membrana es permeable, lo que significa que las sustancias pueden atravesarla.
• Citoplasma: una sustancia gelatinosa dentro de la membrana plasmática que contiene material genético y ribosomas.
• ADN: contiene todas las instrucciones genéticas utilizadas en el desarrollo y la función de la bacteria. Está ubicado dentro del citoplasma.
• Ribosomas: aquí es donde se elaboran o sintetizan las proteínas. Los ribosomas son partículas complejas formadas por gránulos ricos en ARN.
• Flagelo: se usa para el movimiento, para impulsar algunos tipos de bacterias. Hay algunas bacterias que pueden tener más de una.
• Pili: estos apéndices en forma de pelo en el exterior de la célula le permiten adherirse a las superficies y transferir material genético a otras células. Esto puede contribuir a la propagación de la enfermedad en los humanos.

Alimentación

Las bacterias se alimentan de diferentes maneras.

Las bacterias heterotróficas, o heterótrofos, obtienen su energía mediante el consumo de carbono orgánico. La mayoría absorbe material orgánico muerto, como la carne en descomposición. Algunas de estas bacterias parásitas matan a su huésped, mientras que otras las ayudan.

Las bacterias autótrofas (o simplemente autótrofos) hacen su propia comida, ya sea a través de:

• fotosíntesis, usando luz solar, agua y dióxido de carbono, o
• quimiosíntesis, utilizando dióxido de carbono, agua y productos químicos como amoníaco, nitrógeno, azufre y otros

Las bacterias que usan la fotosíntesis se llaman fotoautótrofos. Algunos tipos, por ejemplo, las cianobacterias producen oxígeno. Estos probablemente jugaron un papel vital en la creación de oxígeno en la atmósfera de la tierra. Otros, como las heliobacterias, no producen oxígeno.

Aquellos que usan quimiosíntesis son conocidos como quimioautótrofos. Estas bacterias se encuentran comúnmente en los respiraderos de los océanos y en las raíces de las leguminosas, como la alfalfa, el trébol, los guisantes, los frijoles, las lentejas y los cacahuetes.

¿Dónde viven?

Las bacterias pueden prosperar incluso en ambientes extremos, como los glaciares.

Las bacterias se pueden encontrar en el suelo, el agua, las plantas, los animales, los desechos radioactivos, en las profundidades de la corteza terrestre, el hielo y los glaciares árticos y las aguas termales. Hay bacterias en la estratosfera, entre 6 y 30 millas en la atmósfera, y en las profundidades del océano, hasta 32.800 pies o 10.000 metros de profundidad.

Los aerobios o bacterias aeróbicas solo pueden crecer donde hay oxígeno. Algunos tipos pueden causar problemas para el entorno humano, como corrosión, suciedad, problemas con la claridad del agua y malos olores.

Los anaerobios, o bacterias anaeróbicas, solo pueden crecer donde no hay oxígeno. En los humanos, esto se encuentra principalmente en el tracto gastrointestinal. También pueden causar gangrena gaseosa, tétanos, botulismo y la mayoría de las infecciones dentales.

Los anaerobios facultativos, o bacterias anaerobias facultativas, pueden vivir con o sin oxígeno, pero prefieren ambientes donde hay oxígeno. Se encuentran principalmente en el suelo, el agua, la vegetación y cierta flora normal de humanos y animales. Los ejemplos incluyen Salmonella.

Los mesófilos, o bacterias mesófilas, son las bacterias responsables de la mayoría de las infecciones humanas.Ellos prosperan en temperaturas moderadas, alrededor de 37 grados centígrados. Esta es la temperatura del cuerpo humano.

Los ejemplos incluyen Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, y Clostridium kluyveri.

La flora intestinal humana, o microbioma intestinal, contiene bacterias mesófilas beneficiosas, como Lactobacillus acidophilus en la dieta.

Los extremófilos o bacterias extremófilas pueden soportar condiciones que se consideran demasiado extremas para la mayoría de las formas de vida.

Los termófilos pueden vivir en altas temperaturas, hasta 75 a 80 grados Celsius (C), y los hipertermófilos pueden sobrevivir en temperaturas de hasta 113 grados C.

En lo profundo del océano, las bacterias viven en la oscuridad total por los respiraderos térmicos, donde tanto la temperatura como la presión son altas. Hacen su propia comida al oxidar el azufre que proviene de las profundidades de la tierra.

Otros extremófilos incluyen:

• Halófilos, que se encuentran solo en un ambiente salado
• Acidophiles, algunos de los cuales viven en ambientes tan ácidos como pH0
• Alkaliphiles, que viven en entornos alcalinos hasta pH 10.5
• Psychrophiles, encontrado en temperaturas frías, por ejemplo, en glaciares

Los extremófilos pueden sobrevivir donde ningún otro organismo puede hacerlo.

Reproducción y transformación

Las bacterias pueden reproducirse y cambiarse usando los siguientes métodos:

• Fisión binaria: una forma asexual de reproducción, en la cual una célula continúa creciendo hasta que una nueva pared celular crece a través del centro, formando dos células. Estos se separan, formando dos células con el mismo material genético.
• Transferencia de material genético: las células adquieren nuevo material genético a través de procesos conocidos como conjugación, transformación o transducción. Estos procesos pueden hacer que las bacterias sean más fuertes y más capaces de resistir las amenazas, como la medicación con antibióticos.
• Esporas: cuando algunos tipos de bacterias tienen pocos recursos, pueden formar esporas. Las esporas retienen el material de ADN del organismo y contienen las enzimas necesarias para la germinación. Son muy resistentes al estrés ambiental. Las esporas pueden permanecer inactivas durante siglos, hasta que se den las condiciones adecuadas. Entonces pueden reactivarse y convertirse en bacterias.
• Las esporas pueden sobrevivir a través de periodos de estrés ambiental, incluida la radiación ultravioleta (UV) y gamma, la desecación, la inanición, la exposición química y temperaturas extremas.

Algunas bacterias producen endosporas, o esporas internas, mientras que otras producen exosporas, que se liberan en el exterior. Estos se conocen como quistes.

Clostridium es un ejemplo de una bacteria formadora de endosporas. Hay cerca de 100 especies de Clostridium, incluyendo Clostridium botulinim (C. botulinim) o botulismo, responsable de un tipo potencialmente mortal de intoxicación alimentaria, y Clostridium difficile (C. Difficile), que causa colitis y otros problemas intestinales.

Usos

A menudo se piensa que las bacterias son malas, pero muchas son útiles. No existiríamos sin ellos. El oxígeno que respiramos probablemente fue creado por la actividad de las bacterias.

Supervivencia humana

Muchas de las bacterias en el cuerpo juegan un papel importante en la supervivencia humana. Las bacterias en el sistema digestivo descomponen los nutrientes, como los azúcares complejos, en formas que el cuerpo puede usar.

Las bacterias no peligrosas también ayudan a prevenir enfermedades al ocupar lugares a los que las bacterias patógenas o que causan enfermedades desean adherirse. Algunas bacterias nos protegen de las enfermedades atacando a los patógenos.

Fijación de nitrogeno

Las bacterias absorben nitrógeno y lo liberan para el uso de la planta cuando mueren. Las plantas necesitan nitrógeno en el suelo para vivir, pero no pueden hacerlo por sí mismas. Para garantizar esto, muchas semillas de plantas tienen un pequeño contenedor de bacterias que se usa cuando la planta brota.

Tecnología de los Alimentos

Hacer queso implica bacterias.

Las bacterias del ácido láctico, como Lactobacillus y Lactococcus, junto con hongos y levadura, u hongos, se utilizan para preparar alimentos como queso, salsa de soja, natto (soja fermentada), vinagre, yogur y encurtidos.

La fermentación no solo es útil para conservar alimentos, sino que algunos de estos alimentos pueden ofrecer beneficios para la salud.

Por ejemplo, algunos alimentos fermentados contienen tipos de bacterias que son similares a los relacionados con la salud gastrointestinal. Algunos procesos de fermentación conducen a nuevos compuestos, como el ácido láctico, que parecen tener un efecto antiinflamatorio.

Se necesita más investigación para confirmar los beneficios para la salud de los alimentos fermentados.

Bacterias en la industria y la investigación

Las bacterias pueden descomponer los compuestos orgánicos. Esto es útil para actividades tales como el procesamiento de desechos y la limpieza de derrames de petróleo y desechos tóxicos.

Las industrias farmacéutica y química usan bacterias en la producción de ciertos productos químicos.

Las bacterias se utilizan en biología molecular, bioquímica e investigación genética, ya que pueden crecer rápidamente y son relativamente fáciles de manipular. Los científicos usan bacterias para estudiar cómo funcionan los genes y las enzimas.

Las bacterias son necesarias para fabricar antibióticos.

Bacillus thuringiensis (BT) es una bacteria que puede usarse en agricultura en lugar de pesticidas. No tiene las consecuencias ambientales indeseables asociadas con el uso de pesticidas.

Peligros

Algunos tipos de bacterias pueden causar enfermedades en los humanos, como el cólera, la difteria, la disentería, la peste bubónica, la neumonía, la tuberculosis (TB), la fiebre tifoidea y muchas más.

Si el cuerpo humano está expuesto a bacterias que el cuerpo no reconoce como útiles, el sistema inmune las atacará. Esta reacción puede conducir a los síntomas de hinchazón e inflamación que vemos, por ejemplo, en una herida infectada.

Resistencia

En 1900, la neumonía, la tuberculosis y la diarrea fueron las tres principales causas de muerte en los Estados Unidos (EE. UU.).Las técnicas de esterilización y los antibióticos han llevado a una disminución significativa de las muertes por enfermedades bacterianas.

Sin embargo, el uso excesivo de antibióticos hace que la infección bacteriana sea más difícil de tratar. A medida que las bacterias mutan, se vuelven más resistentes a los antibióticos existentes, lo que hace que las infecciones sean más difíciles de tratar. Las bacterias se transforman naturalmente, pero el uso excesivo de antibióticos está acelerando este proceso.

"Incluso si se desarrollan nuevos medicamentos, sin un cambio de comportamiento, la resistencia a los antibióticos seguirá siendo una gran amenaza". Organización Mundial de la Salud (OMS)

Por este motivo, los científicos y las autoridades sanitarias piden a los médicos que no prescriban antibióticos a menos que sea necesario, y que las personas practiquen otras formas de prevenir enfermedades, como la buena higiene de los alimentos, el lavado de manos, la vacunación y el sexo seguro.

El microbioma intestinal

Investigaciones recientes han llevado a una nueva y creciente atención sobre cómo el cuerpo humano interactúa con las bacterias, y particularmente las comunidades de bacterias que viven en el tracto intestinal, conocidas como el microbioma intestinal o la flora intestinal.

En 2009, los investigadores publicaron hallazgos que sugerían que las mujeres con obesidad tenían más probabilidades de tener un tipo particular de bacteria Selenomonas noxia (S. noxia) en su boca.

En 2015, científicos de la Universidad de Carolina del Norte descubrieron que los intestinos de las personas con anorexia contienen bacterias "muy diferentes", o comunidades microbianas, en comparación con las personas que no tienen la afección. Sugieren que esto puede tener un impacto psicológico.

Historia

Hace más de 2.000 años, un autor romano, Marcus Terentius Varro, sugirió que la enfermedad puede ser causada por pequeños animales que flotaban en el aire. Aconsejó a las personas que eviten los lugares pantanosos durante la construcción porque pueden contener insectos demasiado pequeños para que el ojo los vea y entren al cuerpo a través de la boca y las fosas nasales y causen enfermedades.

En el siglo XVII, un científico holandés, Antonie van Leeuwenhoek, creó un microscopio de lente única con el que vio lo que llamó animálculos, más tarde conocido como bacteria. Él es considerado como el primer microbiólogo.

En el siglo XIX, los químicos Louis Pasteur y Robert Koch dijeron que las enfermedades eran causadas por gérmenes. Esto se conocía como la Teoría del Germen.

En 1910, el científico Paul Ehrlich anunció el desarrollo del primer antibiótico, Salvarsan. Lo usó para curar la sífilis. También fue el primer científico en detectar bacterias mediante el uso de manchas.

En 2001, Joshua Lederburg acuñó el término "microbioma intestinal", y los científicos de todo el mundo están buscando describir y comprender con mayor precisión las estructuras, tipos y usos de la "flora intestinal" o bacterias en el cuerpo humano.

Con el tiempo, se espera que este trabajo arroje nueva luz sobre una amplia gama de condiciones de salud.