Redalyc.Los microorganismos: pequeños gigantes

1 Disponible en: RedalycSistema de Informaci n Cient ficaRed de Revistas Cient ficas de Am rica Latina, el Caribe, Espa a y PortugalMonta o Arias, No Manuel;Sandoval P rez, Ana Lidia;Camargo Ricalde, SaraLuc a;S nchez Y ez, Juan ManuelLos microorganismos: peque os gigantesElementos: Ciencia y cultura, Vol. 17, N m. 77, febrero-abril, 2010, pp. 15-23 Benem rita Universidad Aut noma de PueblaM xico C mo citar? N mero completo M s informaci n del art culo P gina de la revistaElementos: Ciencia y culturaISSN (Versi n impresa): rita Universidad Aut noma de PueblaM acad mico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto15 Los m i c r o o r gA n i s m o s:peque os gigantes No Manuel Monta o Arias Ana Lidia Sandoval P rez Sara Luc a Camargo RicaldeJuan Manuel S nchez Y ezHace trescientos a os Antonie van Leeuwenhoek observ por primera vez en un microscopio primitivo unos peque os ani-m culos que ahora se conocen como microorganismos.

2 Los microorganismos son los seres m s primitivos y numerosos que existen en la Tierra, colonizan todo ambiente: suelo, agua y aire, participan de forma vital en todos los ecosistemas y est n en inte-racci n continua con las plantas, los animales y el hombre. Los microorganismos son clave para el funcionamiento de los sis-temas biol gicos y el mantenimiento de la vida sobre el planeta, pues participan en procesos metab licos, ecol gicos y biotec-nol gicos de los cuales dependemos para sobrevivir y enfrentar los retos del futuro. Estos retos son gigantescos para la conti-nuidad de la vida, en particular, para satisfacer la demanda de ali-mentos y medicamentos y resolver problemas ecol gicos y de contaminaci n ambiental. En otras palabras, parte de la actividad biol gica esencial que permite la vida depende de los microorga-nismos. Este art culo 1) describe la importancia de los microor-ganismos mediante ejemplos que explican su utilidad ecol gica y biotecnol gica en su interacci n con los humanos, y 2) analiza la situaci n actual de la investigaci n microbiana en M xico y hace una propuesta para fortalecerla y l e m e n t o s 7 7 , 2 0 1 0 , p p.

3 1 5 - 2 3 Monta o N, Sandoval A. Camargo S, S nchez J. Los microorganismos: peque os gigantes . Elementos 77(2010) 1 5 - 2 3 DIVErSIDAD MICrObIAnALos microorganismos se agrupan en dos categor as: pro-cari ticos y eucari ticos. En la primera est n las archaeas y las bacterias, mientras que en la segunda se encuentran hongos, algas y protozoarios. No obstante, de manera convencional los virus, viroides y priones son tambi n considerados , 2 En principio, la diver-sidad microbiana puede apreciarse en t rminos de la variedad estructural y funcional de los microorganismos, tal como sus variaciones en el tama o celular, en la mor-folog a, en la divisi n celular, o bien en la capacidad meta-b lica y de adaptaci n. No obstante, en la actualidad el estudio del material gen tico (a d n y a r n) revela la exis-tencia de miles de millones de especies microbianas, sugiriendo que habitamos un mundo plagado de micro-organismos que incluso habitan el planeta desde mucho antes que cualquier otro ser vivo.

4 Aun cuando se estima que s lo se conoce el 3% de los microorganismos y que pocos se han estudiado con profundidad, resulta sorpren-dente su diversidad en relaci n con la variedad de plantas y Asimismo, se reconoce que los microor-ganismos son m s diversos y vers tiles que los macro-organismos debido a su historia evolutiva y a su r pida capacidad para adaptarse a los cambios ambientales. Por ejemplo, hace poco m s de 3,300 millones de a os las bacterias fueron las primeras formas de vida en colo-nizar la Tierra, ya que tienen capacidad para usar distintas fuentes de energ a. Desde entonces y hasta la actualidad las bacterias y otros microorganismos pueden crecer en los ambientes m s diversos. Su capacidad y eficiencia metab lica permitieron que ellos colonizaran la superficie terrestre, el aire, los lagos salados y pr cticamente todas las regiones geogr ficas del , 4 Los encontramos desde los polos en ambientes debajo del punto de con-gelaci n, hasta ambientes secos como los desiertos, o los muy h medos como las selvas lluviosas.

5 Otro de sus xitos evolutivos es que pueden vivir solos o en asocia-ci n con otros seres vivos. En las plantas viven hongos y bacterias sin causarles da o, tal como los hongos mico-rr cicos en las ra ces del 97% de las plantas, o la bacteria Rhizobium, un simbionte de las leguminosas como el fr jol y el ch charo. En seres humanos tambi n existen bacte-rias en elevada densidad, como es el caso de Escheri-chia coli en el colon del intestino humano. De esta forma, la diversidad microbiana en un sentido amplio se define como la variedad de microorganismos y de sus diversos mecanismos de adaptaci general, de los microorganismos se han descrito 30,800 especies de protozoarios, 70,000 de hongos y 45,000 de bacterias; aunque se pronostican hasta 2 millones de especies de hongos y de tres a diez millones de especies bacterianas. De ellos los m s estudiados son los relacionados con el bienestar , 3, 5 No obs-tante, en los ecosistemas, h bitats como el suelo tienen una amplia diversidad de protozoarios, cianobacterias, bacterias y hongos.

6 Se estima que en el suelo existen miles de especies en poblaciones de 100 a 2,000 millones de individuos por gramo de suelo, con hasta 35,000 espe-cies de bacterias y 1,500,000 de hongos, aunque s lo se han identificado entre un 8% y un 1%, Esto sugiere que otros h bitats dentro de cada ecosis-tema del planeta podr an contener una elevada diversidad microbiana a n no descubierta. Valeria Schwarz, de la serie Urribelarrea, M .Monta o Arias et DE LOS MICrOOrgAnISMOSLos microorganismos participan en procesos ecol gicos que permiten el funcionamiento de los ecosistemas, y biotecnol gicos que son esenciales para la industria far-mac utica, alimenticia y m dica. Ellos son los principales responsables de la descomposici n de la materia org -nica y del ciclaje de los nutrientes (carbono, nitr geno, f sforo, azufre, etc.). As , en la fijaci n y ciclaje del nitr -geno est n implicadas bacterias simbi ticas como Rhi-zobium y Frankia, y bacterias de vida libre como Azoto-bacter, Azospirillum, Burkholderia, Thiobacillus, incluidas las cianobacterias: Anabaena y Nostoc.

7 Otros ejem-plos son la bacteria Rhizobium etli la cual aporta nitr -geno a las plantas de frijol, las micorrizas que ayudan a las plantas a capturar los nutrientes del suelo y Burkholderia que promueve el crecimiento vegetal de los , 6 En la industria biotecnol gica, de los microorganismos se han obtenido y producido antibi ticos de enorme impor-tancia m dica como la penicilina, sintetizada por los hongos Penicillium notatum y P. chrysogenum, la cefa-losporina por el g nero f ngico Cephalosporium. Mien-tras que otras bacterias son indispensables para la indus-tria alimentaria, como ocurre con el g nero Lactobacillus usado en la producci n de vitamina b12 en el yogurt. En el rubro industrial, las levaduras son tambi n microor-ganismos ampliamente utilizados. La levadura Saccha-romyces cerevisiae se emplea para elaborar vino, tequila y , 5 Adem s, otras numerosas especies de los g neros Candida, Kloeckera, Picha y Bacillus, participan en la fermentaci n de bebidas de origen ind gena como aguamiel, pulque, tepache, colonche, tesg ino (cerveza de ma z) y de alimentos como el pozol;7, 8 lo que muestra el potencial etnobiol gico de los microorganismos en la cul-tura alimentar a tradicional de M xico.

8 A pesar de su importancia y de los servicios ambien-tales que ofrecen (Cuadro 1),9 los microorganismos son los menos conocidos, par ticularmente en los pa ses megadiversos, como ocurre en M xico,17 donde la inves-tigaci n microbiol gica es a n incipiente comparada con la que realizan pa ses con menor diversidad biol gica como Estados Unidos, Jap n, Corea, Alemania, Dina-marca y Suiza. En estos pa ses el uso de la diversidad microbiana es fuente de nuevos productos y de altas ganancias provenientes de la industria farmac utica y Cuadro 1. Diez principales servicios ecosist micosque proveen los microorganismos 1. Descomposici n y mineralizaci n de desechos org nicos (materia org nica). 2. Regulaci n de los ciclos biogeoqu micos (nitr geno, f sforo, azufre, etc.). 3. Retenci n y liberaci n de nutrientes para las plantas. 4. Generaci n, mantenimiento y renovaci n del suelo y su fertilidad.

9 5. Regulaci n atmosf rica de gases traza (producci n y consumo: CO2 N2O, N2, etc.). 6. Regulaci n de las poblaciones de animales y plantas. 7. Control de plagas agr colas y urbanas. 8. S ntesis de productos farmac uticos, alimenticios, industriales y de control biol gico. 9. Mantenimiento de la productividad primaria de agroecosistemas y ecosistemas. 10. Recuperaci n de suelo y vegetaci n de ecosistemas otros procesos La pregunta en ese sen-tido es qu podr an hacer pa ses como M xico si cono-cieran m s sobre los microorganismos y se for taleciera la investigaci n microbiol gica? A continuaci n se des-criben ejemplos que revelan la utilidad de algunos orga-nismos y fundamentan la importancia de invertir en la investigaci n MICrOOrgAnISMOS En LOS AVAnCES CIEnt FICOS Las bacterias han sido esenciales en la investigaci n. Su utilidad se remonta a los trabajos del bacteri logo ingl s F.

10 Griffith (1928), quien a partir de las bacterias que causan la neumon a (Pneumococcus) aport la pri-mera evidencia para demostrar que el cido desoxirribo-nucleico (a d n) era la sustancia portadora de la herencia y de los rasgos estructurales y funcionales de un individuo. Griffith descubri que la capacidad de estas bacterias para causar la neumon a depende de la presencia de una c p-sula que rodea a la c lula bacteriana (c pside).11 Este tra-bajo document que las bacterias muertas con c pside o las vivas sin c pside, eran inofensivas. No obstante, los animales infectados con una mezcla de estos dos grupos de bacterias contra an la neumon a. La explicaci n fue 18que algo de las bacterias muertas con c pside transform a las sin c pside en virulentas. Este fen meno, hoy cono-cido como transformaci n gen tica bacteriana (introduc-ci n de a d n extra o a una c lula), fue esencial para iden-tificar al a d n como el responsable de que la virulencia de las bacterias muertas fuera transferida a las no virulentas vivas y de que esta se heredara de una generaci n a otra.