VIRUS Y BACTERIAS
(Del
latín, ‘veneno’), entidades orgánicas compuestas tan sólo de material genético,
rodeado por una envuelta protectora. El término virus se utilizó en
la última década del siglo pasado para describir a los agentes causantes de enfermedades más pequeños que las bacterias. Carecen de
vida independiente pero se pueden replicar en el interior de las células vivas,
perjudicando en muchos casos a su huésped en este proceso. Los cientos
de virus conocidos son
causa de muchas enfermedades
distintas en los seres humanos, animales, bacterias y plantas.
La
existencia de los virus se estableció en 1892, cuando el científico ruso Dmitry
I. Ivanovsky, descubrió unas partículas microscópicas, conocidas más tarde como
el virus del mosaico del tabaco. En 1898 el
botánico holandés Martinus W. Beijerinck denominó virus a estas partículas
infecciosas. Pocos años más tarde, se descubrieron virus que crecían en
bacterias, a los que se denominó bacteriófagos. En 1935, el bioquímico
estadounidense Wendell Meredith Stanley cristalizó el virus del mosaico del tabaco, demostrando
que estaba compuesto sólo del material genético llamado ácido ribonucleico
(ARN) y de una envoltura proteica. En la década de 1940 el desarrollo del microscopio electrónico
posibilitó la visualización de los virus por primera vez. Años después, el desarrollo de
centrífugas de alta velocidad permitió
concentrarlos y purificarlos. El estudio de los virus animales alcanzó su
culminación en la década de 1950, con el desarrollo de los métodos del cultivo
de células, soporte de
la replicación viral en el laboratorio. Después,
se descubrieron numerosos virus, la mayoría de los cuales fueron analizados en
las décadas de 1960 y 1970, con el fin de determinar sus características
físicas y químicas.
2. Características
Los
virus son parásitos intracelulares submicroscópicos, compuestos por ARN o por
ácido desoxirribonucleico (ADN) —nunca ambos— y
una capa protectora de proteína o de proteína combinada con componentes
lipídicos o glúcidos. En general, el ácido nucleico es una molécula única de
hélice simple o doble; sin embargo, ciertos virus tienen el material genético
segmentado en dos o más partes. La cubierta externa de proteína se llama
cápsida y las subunidades que la componen, capsómeros. Se denomina
nucleocápsida, al conjunto de todos los elementos anteriores. Algunos virus
poseen una envuelta adicional que suelen adquirir cuando la nucleocápsida sale
de la célula huésped. La
partícula viral completa se llama virión. Los virus son parásitos
intracelulares obligados, es decir: sólo se replican en células con metabolismo activo, y
fuera de ellas se reducen a macromoléculas inertes.
El
tamaño y forma de los virus son muy variables. Hay dos grupos estructurales
básicos: isométricos, con forma de varilla o alargados, y virus complejos, con
cabeza y cola (como algunos bacteriófagos). Los virus más pequeños son
icosaédricos (polígonos de 20 lados) que miden entre 18 y 20 nanómetros de
ancho (1 nanómetro = 1 millonésima parte de 1 milímetro ). Los de
mayor tamaño son los alargados; algunos miden varios micrómetros de longitud,
pero no suelen medir más de 100 nanómetros de ancho. Así, los virus más largos
tienen una anchura que está por debajo de los límites de resolución del microscopio óptico,
utilizado para estudiar bacterias y otros microorganismos.
Muchos
virus con estructura helicoidal
interna presentan envueltas externas (también llamadas cubiertas) compuestas de
lipoproteínas, glicoproteínas, o ambas. Estos virus se asemejan a esferas,
aunque pueden presentar formas variadas, y su tamaño oscila entre 60 y más de
300 nanómetros de diámetro. Los virus complejos, como algunos bacteriófagos,
tienen cabeza y una cola tubular que se une a la bacteria huésped. Los poxvirus
tienen forma de ladrillo y una composición compleja de proteínas. Sin
embargo, estos últimos tipos de virus son
excepciones y la mayoría tienen una forma simple.
3.
Replicación
Los
virus, al carecer de las enzimas y precursores
metabólicos necesarios para su propia replicación, tienen que obtenerlos de la célula huésped que
infectan. La replicación viral es un proceso que incluye
varias síntesis separadas y el ensamblaje posterior de todos los componentes,
para dar origen a nuevas partículas infecciosas. La replicación se inicia
cuando el virus entra en la célula: las enzimas celulares
eliminan la cubierta y el ADN o ARN viral se
pone en contacto con los ribosomas, dirigiendo la síntesis de proteínas. El ácido
nucleico del virus se autoduplica y, una vez que se sintetizan las subunidades
proteicas que constituyen la cápsida, los componentes se ensamblan dando lugar
a nuevos virus. Una única partícula viral puede originar una progenie de miles.
Determinados virus se liberan destruyendo la célula infectada, y
otros sin embargo salen de la célula sin destruirla por un proceso de
exocitosis que aprovecha las propias membranas celulares. En algunos casos las
infecciones son ‘silenciosas’, es decir, los virus se replican en el interior
de la célula sin causar daño evidente.
Los
virus que contienen ARN son sistemas replicativos
únicos, ya que el ARN se autoduplica sin la intervención del ADN. En algunos
casos, el ARN viral funciona como ARN mensajero, y se replica de forma
indirecta utilizando el sistema ribosomal y
los precursores metabólicos de la célula huésped. En otros, los virus llevan en
la cubierta una enzima dependiente de ARN que dirige el proceso de síntesis.
Otros virus de ARN, los retrovirus, pueden producir una enzima que sintetiza
ADN a partir de ARN. El ADN formado actúa entonces como material genético
viral.
Durante
la infección, los bacteriófagos y los virus animales difieren en su interacción
con la superficie de la célula huésped. Por ejemplo, en el ciclo del
bacteriófago T7, que infecta a la bacteria Escherichia coli, no se producen las
fases de adsorción ni de descapsidación. El virus se fija primero a la célula
y, después, inyecta su ADN dentro de ella. Sin embargo, una vez que el ácido nucleico
entra en la célula, los eventos básicos de la
replicación viral son los mismos.
Los
virus representan un reto importante para la ciencia médica en
su combate contra las enfermedades infecciosas. Muchos virus causan
enfermedades humanas de gran importancia y diversidad.
Entre
las enfermedades virales se incluye el resfriado común, que afecta a millones
de personas cada año. Otras enfermedades tienen graves consecuencias. Entre
éstas se encuentra la rabia, las fiebres hemorrágicas, la encefalitis, la
poliomielitis y la fiebre amarilla. Sin embargo, la mayoría de los virus causan
enfermedades que sólo producen un intenso malestar, siempre que al paciente no
se le presenten complicaciones serias. Algunos de éstos son la gripe, el sarampión,
las paperas, la fiebre con calenturas (herpes simple), la varicela, los herpes
(también conocidos como herpes zóster), enfermedades respiratorias, diarreas
agudas, verrugas y la hepatitis. Otros
agentes virales, como los causantes de la rubéola (el sarampión alemán) y los
citomegalovirus, pueden provocar anomalías serias o abortos. El síndrome de
inmunodeficiencia adquirida (SIDA), está causado
por un retrovirus. Se conocen dos retrovirus ligados con ciertos cánceres
humanos, y se sospecha de algunas formas de papilomavirus. Hay evidencias, cada
vez mayores, de virus que podrían estar implicados en algunos tipos de cáncer,
en enfermedades crónicas, como la esclerosis múltiple, y en otras enfermedades
degenerativas. Algunos virus tardan mucho tiempo en originar
síntomas, y producen las llamadas enfermedades víricas lentas, como la
enfermedad de Creutzfeldt-Jacob y el kuru, en las que se destruye el cerebro gradualmente.
Todavía
hoy se descubren virus responsables de enfermedades humanas importantes. La
mayoría pueden aislarse e identificarse con los métodos actuales de laboratorio, aunque
el proceso suele tardar varios días. Uno de ellos es el rotavirus que causa la
gastroenteritis infantil.
Los
virus se propagan pasando de una persona a otra,
causando así nuevos casos de la enfermedad. Muchos de ellos, como los
responsables de la gripe y el sarampión, se transmiten por vía respiratoria,
debido a su difusión en las gotículas que las personas infectadas emiten al
toser y estornudar. Otros, como los que causan diarrea, se propagan por la vía
oral-fecal. En otros casos, la propagación se realiza a través de la picadura
de insectos, como en el caso de la fiebre amarilla y de los arbovirus. Las
enfermedades virales pueden ser endémicas (propias de una zona), que afectan a
las personas susceptibles, o epidémicas, que aparecen en grandes oleadas y
atacan a gran parte de la población. Un ejemplo
de epidemia es la aparición de la gripe en todo el mundo, casi siempre, una vez
al año.
Los
tratamientos que existen contra las infecciones virales no suelen ser del todo
satisfactorios, ya que la mayoría de las drogas que
destruyen los virus también afectan a las células en las que se reproducen. La
alfa-adamantanamina se utiliza en algunos países para tratar las infecciones
respiratorias causadas por la gripe de tipo A y la isatin-beta-tiosemicarbazona,
efectiva contra la viruela. Ciertas sustancias análogas a los precursores de
los ácidos nucleicos, pueden ser útiles contra las infecciones graves por
herpes.
Un
agente antiviral prometedor es el interferón, que es una proteína no tóxica
producida por algunas células animales infectadas con virus y que puede
proteger a otros tipos de células contra tales infecciones. En la actualidad se
está estudiando la eficacia de esta
sustancia para combatir el cáncer. Hasta hace poco, estos estudios estaban
limitados por su escasa disponibilidad, pero las nuevas técnicas de clonación del material
genético, permiten obtener grandes cantidades de ésta proteína. En unos años se
podrá saber si el interferón es realmente eficaz como agente antiviral.
El
único medio efectivo para prevenir las infecciones virales es la utilización de
vacunas. La
vacunación contra la viruela a escala mundial en la
década de 1970, erradicó esta enfermedad. Se han desarrollado muchas vacunas contra virus
humanos y de otros animales. Entre las infecciones que padecen las personas se
incluyen la del sarampión, rubéola, poliomielitis y gripe. La inmunización con
una vacuna antiviral estimula el mecanismo autoinmune del organismo, el cual
produce los anticuerpos que le protegerán cuando vuelva a ponerse en contacto
con el mismo virus. Las vacunas contienen siempre virus alterados para que no
puedan causar la enfermedad.
Los
virus originan gran variedad de enfermedades en las plantas y daños serios en
los cultivos. Las más comunes se producen por el virus del mosaico amarillo del
nabo, el virus X de la patata (papa) y el virus del mosaico del tabaco. Los
vegetales tienen paredes celulares rígidas que los virus no pueden atravesar,
de modo que la vía más importante para su propagación la proporcionan los
animales que se alimentan de ellos. A menudo, los insectos inoculan en las
plantas sanas los virus que llevan en su aparato bucal, procedentes de otras
plantas infectadas. También los nematodos, gusanos cilíndricos, pueden
transmitir la infección cuando se alimentan de las raíces.
Los
virus vegetales pueden acumularse en cantidades enormes en el interior de la
célula infectada. Por ejemplo, el virus del mosaico del tabaco puede
representar hasta el 10% del peso en seco de la planta. Los estudios de la
interacción entre estos virus y las células huéspedes son limitados, ya que la
infección se realiza a través de un insecto vector. Además, no se suele
disponer en el laboratorio de los cultivos celulares susceptibles de ser
infectados por virus vegetales.
8. Papel en la investigación
El
principal objetivo de los
biólogos ha sido el estudio molecular de los virus y su interacción con la
célula huésped. El estudio de la replicación de los bacteriófagos en bacterias
descubrió la existencia de ARN mensajero, que llevaba el código genético del
ADN necesario para la síntesis de proteínas. Los estudios con estos virus han
sido también el instrumento para definir los factores bioquímicos que inician y
finalizan la utilización de la información genética. El conocimiento de
los mecanismos de control de la
replicación viral es fundamental para entender los eventos bioquímicos
en organismos superiores.
Los
virus son útiles como sistemas modelo para estudiar
los mecanismos que controlan la información genética, ya que en
esencia son pequeñas piezas de esta información. Esto permite a los científicos
estudiar sistemas de replicación más simples y manejables, pero que funcionan
con los mismos principios que los de
la célula huésped. Gran parte de la investigación sobre
los virus pretende conocer su mecanismo replicativo, para encontrar así el modo
de controlar su crecimiento y eliminar las enfermedades virales. Los estudios
sobre las enfermedades víricas han contribuido enormemente para comprender la
respuesta inmune del organismo frente a los agentes infecciosos. Estudiando
esta respuesta, se han descrito a fondo los anticuerpos séricos y las
secreciones de las membranas mucosas, que ayudan al organismo a eliminar
elementos extraños como los virus. Ahora, el interés científico se
centra en la investigación destinada a aislar ciertos genes virales. Éstos
podrían clonarse para producir grandes cantidades de determinadas proteínas,
que serían utilizadas como vacunas.
9.
Bacteriófago T4
Esta micrografía electrónica de
transmisión muestra un
bacteriófago T4, un virus que infecta sólo a bacterias (en algunos casos sólo a
Escherichia coli). Los fagos carecen de cualquier mecanismo de reproducción, y
aprovechan los mecanismos de la bacteria para replicarse. Esto lo hacen
agarrándose a las paredes celulares con las fibras, a modo de patas, visibles
aquí. La cola es una vaina que se contrae para inyectar el contenido de la
cabeza, el material genético (ADN), dentro del hospedador. En 25 minutos, son
capaces de utilizar con éxito los mecanismos reproductores de la bacteria, y la
progenie viral llena la célula. Entonces, la atestada bacteria estalla,
liberándose unas 100 nuevas copias del bacteriófago.
10. Estructura viral
Algunos bacteriófagos (virus que parasitan bacterias), izquierda, tienen
una estructura bastante complicada y elaborada. El fago T4, representado aquí,
consta de cinco proteínas y de las siguientes partes: cabeza, cola, un cuello o
collar, placa basal y unas fibras a modo de patas. Por contra, un virus de la
gripe, derecha, es más simple. Una envuelta lipídica envuelve el caparazón
proteico, o cápsida, el cual, como en el bacteriófago, encierra el material
genético enrollado. Desde esta envuelta se proyectan dos tipos de proteínas a
modo de púas, que determinan las propiedades infectivas del virus. Los
hospedadores humanos deben producir nuevas defensas inmunes cada vez que éstas
mutan; de aquí las vacunaciones anuales que se realizan.
11. Replicación viral
Fuera de una célula hospedante, un virus es una partícula inerte. Pero
una vez dentro de la célula, el virus se reproduce muchas veces y forma miles
de individuos que abandonan la célula para buscar otras a las que parasitar.
Los virus patógenos actúan destruyendo o dañando las células cuando abandonan
aquéllas en las que se han reproducido.
12. Virus
Los virus son parásitos intracelulares obligados, partículas compuestas
de material genético (ADN o ARN, pero no ambos) rodeado por una cubierta
proteica protectora. Fuera del huésped son inertes; dentro, entran en una fase dinámica en la que se
replican, utilizando las enzimas de la célula huésped, sus ácidos nucleicos,
sus aminoácidos y sus mecanismos de reproducción. Así, llevan a cabo lo que no
pueden realizar solos. La replicación viral conlleva, a menudo, perjuicios para
el hospedador: enfermedades como el herpes, la rabia, la gripe, algunos
cánceres, la poliomielitis y la fiebre amarilla, son de origen vírico. Entre
los 1.000 a
1.500 virus conocidos, hay unos 250 que causan enfermedades en los seres
humanos (unos 100 de los cuales, provocan el resfriado común), y otros 100
infectan a distintos animales.
LAS BACTERIAS
Son
seres generalmente unicelulares que pertenecen al grupo de los
protistos inferiores. Son células de tamaño
variable cuyo límite inferior está en las 0,2m y el
superior en las 50m ; sus dimensiones medias oscilan
entre 0,5 y 1m . Las bacterias tienen una estructura menos
compleja que la de las células de los
organismos superiores: son células procariotas
(su núcleo está formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear).
Igualmente son muy diferentes a los virus, que no pueden
desarrollarse más dentro de las células y que sólo
contienen un ácido nucleico.
Las bacterias juegan un papel fundamental en
la naturaleza y en el hombre: la
presencia de una flora bacteriana normal es indispensable, aunque gérmenes son
patógenos. Análogamente tienen un papel importante en
la industria y permiten
desarrollar importantes progresos en la investigación,
concretamente en fisiología celular y
en genética. El examen
microscópico de las bacterias no permite
identificarlas, ya que existen pocos tipos morfológicos, cocos (esféricos),
bacilos (bastón), espirilos (espiras) y es necesario por lo tanto recurrir a
técnicas que se detallarán más adelante. El estudio mediante la microscopia óptica y electrónica de las bacterias revela la estructura de éstas.
Estructura
y fisiología de las bacterias.
Estructura
de superficie y de cubierta.
· La
cápsula no es constante. Es una capa gelatinomucosa de tamaño y composición
variables que juega
un papel importante en
las bacterias patógenas.
· Los cilios,
o flagelos, no existen más que en ciertas especies. Filamentosos y de
longitud variable, constituyen los órganos de locomoción. Según las especies,
pueden estar implantados en uno o en los dos polos de la bacteria o en todo su
entorno. Constituyen el soporte de los antígenos "H". En algunos
bacilos gramnegativos se encuentran pili, que son apéndices más
pequeños que los cilios y que tienen un papel fundamental en genética bacteriana.
· La pared
que poseen la mayoría de las bacterias explica la constancia de su forma. En
efecto, es rígida, dúctil y elástica. Su originalidad reside en la naturaleza química del compuesto macromolecular que le
confiere su rigidez. Este compuesto, un mucopéptido, está formado por cadenas
de acetilglucosamina y de ácido murámico sobre las que se fijan tetrapéptidos
de composición variable. Las cadenas están unidas por puentes peptídicos.
Además, existen constituyentes propios de las diferentes especies de la
superficie.
La
diferencia de composición bioquímica de las
paredes de dos grupos de bacterias
es responsable de su diferente comportamiento frente
a un colorante formado por violeta de genciana y una solución yodurada
(coloración Gram). Se distinguen las bacterias grampositivas (que tienen
el Gram después de lavarlas con alcohol) y las
gramnegativas (que pierden su coloración).
Se
conocen actualmente los mecanismos de la síntesis de la pared. Ciertos
antibióticos pueden bloquearla. La destrucción de la pared provoca una
fragilidad en la bacteria que toma una forma esférica (protoplasto) y estalla
en medio hipertónico (solución salina con una concentración de 7 g . de NaCI por litro).
· La membrana
citoplasmática, situada debajo de la pared, tiene permeabilidad selectiva
frente a las sustancias que entran y salen de la bacteria. Es soporte de
numerosas enzimas, en particular
las respiratorias. Por último, tiene un papel fundamental en
la división del núcleo bacteriano. Los mesosomas, repliegues de la
membrana, tienen una gran importancia en esta etapa de la vida bacteriana.
Estructuras
internas.
· El
núcleo lleva el material genético de la bacteria; está formado por un único
filamento de ácido desoxirribonucleico (ADN) apelotonado y
que mide cerca de 1 mm
de longitud (1000 veces el tamaño de la bacteria).
· Los ribosomas
son elementos granulosos que se hallan contenidos en el citoplasma bacteriano;
esencialmente compuestos por ácido ribonucleico, desempeñan un papel
principal en la síntesis proteica.
· El citoplasma,
por último, contiene inclusiones de reserva.
La
división celular bacteriana.
La
síntesis de la pared, el crecimiento bacteriano y la duplicación del ADN regulan la
división celular. La bacteria da lugar a dos células hijas. La
división empieza en el centro de la bacteria por una invaginación de la
membrana citoplasmática que da origen a la formación de un septo o tabique transversal.
La separación de las dos células va acompañada de la segregación en cada una de
ellas de uno de los dos genomas que proviene de la duplicación del ADN materno.
Espora
bacteriana.
Ciertas
bacterias grampositivas pueden sintetizar un órgano de resistencia que les
permite sobrevivir en condiciones más desfavorables, y se transforma de nuevo
en una forma vegetativa cuando las condiciones del medio vuelven a ser
favorables. Esta espora, bien estudiada gracias a la microscopia electrónica, contiene
la información genética de la
bacteria la cual está protegida mediante dos cubiertas impermeables. Se
caracteriza por su marcado estado de
deshidratación y por la considerable reducción de actividades metabólicas, lo
que contrasta con su riqueza enzimática. La facultad de esporular está sometida
a control genético y
ciertos gérmenes pueden perderla. La germinación de las esporas es siempre
espontánea. Da lugar al nacimiento de una bacteria idéntica al germen que había
esporulado.
Nutrición
y crecimiento bacterianos.
Las
bacterias necesitan de un aporte energético para desarollarse.
· Se
distinguen distintos tipos nutricionales según la fuente de energía utilizada:
las bacterias que utilizan la luz son fotótrofas y
las que utilizan los procesos de
oxirreducción son quimiótrofas. Las bacterias pueden utilizar un sustrato
mineral (litótrofas) u orgánico (organótrofas). Las bacterias patógenas que
viven a expensas de la materia orgánica son
quimioorganótrofas.
· La
energía en un sustrato orgánico es liberada en la oxidación del mismo mediante
sucesivas deshidrogenaciones. El aceptor final del hidrógeno puede ser el
oxígeno: se trata entonces de una respiración. Cuando
el aceptor de hidrógeno es una sustancia orgánica (fermentación) o una
sustancia inorgánica, estamos frente a una anaerobiosis.
· Además
de los elementos indispensables para la síntesis de sus constituyentes y de una
fuente de energía, ciertas bacterias precisan de unas sustancias específicas:
los factores de crecimiento. Son éstos unos elementos indispensables
para el crecimiento de un organismo incapaz de llevar a cabo su síntesis. Las
bacterias que precisan de factores de crecimiento se llaman
"autótrofas". Las que pueden sintetizar todos sus metabolitos se
llaman "protótrofas". Ciertos factores son específicos, tal como la
nicotinamida (vitamina B,) en Proteus. Existen unos niveles en la
exigencia de las bacterias. Según André Lwoff, se pueden distinguir verdaderos
factores de crecimiento, absolutamente indispensables, factores de partida,
necesarios al principio del crecimiento y factores estimulantes. El crecimiento
bacteriano es proporcional a la concentración de los factores de crecimiento.
Así, las vitaminas, que
constituyen factores de crecimiento para ciertas bacterias, pueden ser
dosificadas por métodos
microbiológicos (B12 y Lactobacillus lactis Doraren).
Se
puede medir el crecimiento de las bacterias siguiendo la evolución a lo largo
del tiempo del número de
bacterias por unidad de volumen. Se utilizan métodos directos como
pueden ser el contaje de gérmenes mediante el microscopio o el
contaje de colonias presentes después de un cultivo de una dilución de una muestra dada en un
intervalo de tiempo determinado.
Igualmente se utilizan métodos indirectos (densidad óptica más que
técnicas bioquímicas).
Existen
seis fases en las curvas de crecimiento. Las más importantes son la fase de
latencia (que depende del estado fisiológico de
los gérmenes estudiados) y la fase exponencial, en la que la tasa de
crecimiento es máxima. El crecimiento se para como consecuencia del agotamiento
de uno o varios alimentos, de la
acumulación de sustancias nocivas, o de la evolución hacia un pH desfavorable: se
puede obtener una sincronización en la división de todas las células de la población, lo que
permite estudiar ciertas propiedades fisiológicas de los gérmenes.
Genética
bacterian a.
Por la
rapidez en su multiplicación, se eligen las bacterias como material para los
estudios genéticos. En un pequeño volumen forman
enormes poblaciones cuyo estudio evidencia la aparición de individuos que
tienen propiedades nuevas. Se explica este fenómeno gracias a dos procesos comunes a
todos los s o, traducidas por la aparición brusca eres vivos: las variaciones
del genotipo de un carácter transmisible a la descendencia, y las variaciones
fenotípicas, debidas al medio, no transmisibles y de las que no es
apropiado hablar en genética. Las
variaciones del genotipo pueden provenir de mutaciones, de transferencias
genéticas y de modificaciones extracromosómicas.
Las
mutaciones.
Todos
los caracteres de las bacterias pueden ser objeto de mutaciones y ser
modificados de varias maneras.
Las
mutaciones son raras: la tasa de mutación oscila entre 10 y 100. Las
mutaciones aparecen en una sola vez, de golpe. Las mutaciones son estables:
un carácter adquirido no puede ser perdido salvo en caso de mutación reversible
cuya frecuencia no es siempre idéntica a las de las mutaciones primitivas. Las
mutaciones son espontáneas: no son inducidas, sino simplemente
reveladas por el agente selectivo que evidencia los mutantes. Los mutantes, por
último, son específicos: la mutación de un carácter no afecta a la de
otro.
El
estudio de las mutaciones tiene un interés fundamental.
En efecto, tiene un interés especial de
cara a la aplicación de dichos estudios a los problemas de resistencia
bacteriana a los antibióticos. Análogamente tiene una gran importancia en los
estudios de fisiología
bacteriana.
Transferencias
genéticas.
Estos procesos son
realizados mediante la transmisión de caracteres hereditarios de una bacteria
dadora a una receptora. Existen varios mecanismos de transferencia genética.
A lo
largo de la transformación, la bacteria receptora adquiere una serie de
caracteres genéticos en forma de fragmento de ADN. Esta adquisición
es hereditaria. Este fenómeno fue descubierto en los pneumecocos en 1928.
En la
conjugación, el intercambio de material genético necesita de un
contacto entre la bacteria dadora y la bacteria receptora. La cualidad de dador
está unida a un factor de fertilidad (F) que puede ser perdido. La
transferencia cromosómica se realiza generalmente con baja frecuencia. No
obstante, en las poblaciones F+, existen mutantes capaces de transferir los
genes cromosómicos a muy alta frecuencia.
La
duración del contacto entre bacteria dadora y bacteria receptora condiciona la
importancia del fragmento cromosómico transmitido. El estudio de la conjugación
ha permitido establecer los mapas cromosómicos de
ciertas bacterias. Ciertamente, la conjugación juega un papel en la aparición
en las bacterias de resistencia a los
antibióticos.
La transducción
es una transferencia genética obtenida mediante introducción en una bacteria
receptora de genes bacterianos inyectados por un bacteriófago. Se trata de un virus que infecta
ciertas bacterias sin destruirlas y cuyo ADN se integra en el
cromosoma bacteriano. La partícula fágica transducida a menudo ha perdido una
parte de su genoma que es sustituida por un fragmento de gene de la bacteria
huésped, parte que es así inyectada a la bacteria receptora. Según el tipo de
transducción, todo gen podrá ser transferido o, por el contrario, lo serán un grupo de genes
determinados.
Variaciones
extracromosómicas.
Además
de por mutaciones y transferencias genéticas, la herencia bacteriana
pude ser modificada por las variaciones que afectan ciertos elementos
extracromosómicos que se dividen con la célula y son
responsables de caracteres transmisibles: son los plasmidios y episomas
entre los cuales el factor de transferencia de residencia múltiple juega un
papel principal en la resistencia a los
antibióticos.
Clasificación
de las bacterias.
La
identificación de las bacterias es tanto más precisa cuanto mayor es el número
de criterios utilizados. Esta identificación se realiza a base de modelos, agrupados en
familias y especies en la clasificación bacteriológica. Las bacterias se reúnen
en 11 órdenes:
- Las
eubacteriales, esféricas o bacilares, que comprenden casi todas las bacterias
patógenas y las formas fotótrofas.
- Las
pseudomonadales, orden dividido en 10 familias entre las que cabe citar las Pseudomonae
y las Spirillacae.
- Las
espiroquetales (treponemas, leptospiras).
- Las
actinomicetales (micobacterias, actinomicetes).
- Las
rickettsiales.
- Las
micoplasmales.
- Las
clamidobacteriales.
- Las
hifomicrobiales.
- Las
beggiatoales.
- Las
cariofanales.
- Las
mixobacteriales.
Relaciones
entre la bacteria y su huésped.
Ciertas
bacterias viven independientes e otros seres vivos. Otras son parásitas. Pueden
vivir en simbiosis con su huésped ayudándose mutuamente o como comensales (sin
beneficio). Pueden ser patógenas, es decir, vivir de su huésped.
La
virulencia es la aptitud de un microorganismo para multiplicarse en los tejidos de su huésped
(creando en ellos alteraciones). Esta virulencia puede estar atenuada (base del
principio de la vacunación) o exaltada (paso de un sujeto a otro). La
virulencia puede ser fijada por liofilización. Parece ser función del huésped
(terreno) y del entorno (condiciones climáticas). La puerta de entrada de la
infección tiene igualmente un papel considerable en la virulencia del germen.
El poder patógeno es la
capacidad de un germen de implantarse en un huésped y de crear en él
trastornos. Está ligada a dos causas:
- La
producción de
lesiones en los tejidos mediante constituyentes de la bacteria, como pueden
ser enzimas que ella
excreta y que atacan tejidos vecinos o productos tóxicos
provenientes del metabolismo
bacteriano.
- La
producción de
toxinas. Se puede tratar de toxinas proteicas (exotoxinas excretadas por la
bacteria, transportadas a través de la sangre y que actúan a
distancia sobre órganos sensibles) o de toxinas glucoproteicas (endotoxinas),
estas últimas actuando únicamente en el momento de la destrucción de la
bacteria y pudiendo ser responsables de choques infecciosos en el curso de
septicemias provocadas por gérmenes gramnegativos en el momento en que
la toxina es brutalmente liberada.
A
estas agresiones microbianas, el organismo opone reacciones defensivas ligadas
a procesos de
inmunidad, mientras que el conflicto
huésped-bacteria se traduce por manifestaciones clínicas y biológicas de la
enfermedad infecciosa.
Importancia
de las bacterias.
Existen
bacterias en todos los sitios. Hemos visto el interés de su estudio
para la comprensión de la fisiológica celular, de la síntesis de proteínas y de la
genética. Aunque las bacterias patógenas parecen ser las más preocupantes, su
importancia en la naturaleza es
ciertamente menor. El papel de las bacterias no patógenas es fundamental.
Intervienen en el ciclo del nitrógeno y del carbono, así como en
los metabolismos del azufre, del fósforo y del hierro. Las bacterias
de los suelos y del las
aguas son indispensables para el equilibrio biológico.
Por
último, las bacterias pueden ser utilizadas en las industrias
alimenticias y químicas: intervienen en la síntesis de vitaminas y de
antibióticos.
Las
bacterias tienen, por lo tanto, un papel fundamental en los fenómenos de la
vida, y todas las áreas de la biología han podido ser mejor comprendidas
gracias a su estudio.
