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Microbiología 4 TEC
¿Por qué los microorganismos son un triunfo histórico de la
evolución?
Fuente: American Society for Microbiology/microbeworld.org
Nuestro desafío: ¿Qué rasgos hacen a los microorganismos unos magos
de la supervivencia?
Los microorganismos han habitado la tierra
más tiempo que cualquier otro ser vivo
Más que los dinosaurios, que las plantas o los
seres humanos.
La prueba está en los fósiles de criaturas
unicelulares que datan
por lo menos de 3.500 millones de años.
Nosotros los humanos aparecimos en escena
hace más o menos 2 millones de años.
Microfósiles de Marble Bar (Australia). Tienen unos 3.500 ma
de antigüedad. Son cianobacterias y bacterias anaerobias
Si imaginamos que todo el tiempo transcurrido desde el comienzo de la Tierra equivale a un
día…
…los microbios pudieron haber aparecido
alrededor de las 5:00 am…
…5:00 AM…
…los dinosaurios no habrían aparecido sino
hasta las 10 de la noche…
…11:59 pM…
…10:00 pM…
…¡y nosotros los humanos solamente segundos
antes de la medianoche!…
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Los microbios se desarrollaron cuando la Tierra era todavía tranquila y relativamente nueva,
una masa de lava que se evaporaba en remolinos de agua hirviente, metano, amoníaco y otros
gases malolientes. Además de estos elementos básicos aparecieron las proteínas, verdaderos
cimientos del edificio de la vida. Estas proteínas se unirían y formarían las bacterias, las
primeras criaturas que podían producirse por sí mismas y contenían una huella genética
propia, el ADN.
Los microorganismos lograron tal excelencia en la tarea de sobrevivir que han perdurado por
doquier hasta el día de hoy y se encuentran en todas partes. Si los microorganismos que están
dentro y sobre la tierra pudieran ser agrupados en un mismo lugar, ocuparían más espacio
que todos los animales juntos.
Hay muchas pistas que nos dicen por qué los microbios han sido triunfadores de la evolución:
a) Se reproducen a velocidades fantásticas
b) Experimentan cambios genéticos o mutaciones
a) Reproducción microbiana
Una de las razones por las cuales los microbios han sobrevivido durante miles de millones de
años es su forma de reproducción y la rapidez en que la realizan.
Normalmente las bacterias se reproducen simplemente dividiéndose en dos. Cada nueva
bacteria es un clon de la original que contiene una copia idéntica de ADN; este proceso se
llama fisión binaria. Si las condiciones son adecuadas, una bacteria puede producir otros 1000
millones en tan solo 10 horas por fisión binaria.
A veces, las bacterias se reproducen sexualmente en un proceso llamado conjugación. Una
bacteria se acerca a la otra usando una estructura parecida a un hilo, llamada pili. La primera
bacteria transfiere parte de su ADN a la otra a través de los pili.
Por este intercambio las bacterias pueden crear o transmitir nuevos rasgos que las ayudan a
adaptarse a ambientes diferentes
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Algunas levaduras, que son un tipo de hongo, también se reproducen por fisión binaria. Otras
se reproducen por gemación.
gemación Una levadura madre forma un crecimiento o gema en su
superficie. Al tiempo que la gema se vuelve más grande, el núcleo de la célula madre
mad se divide
en dos por un proceso llamado mitosis. Uno de esos núcleos se transfiere a la gema en
crecimiento la cual más tarde se desprende. Una levadura puede producir hasta 24 células
hijas.
Otros hongos se reproducen por la formación de esporas.. Los hongos pueden producir esporas
ya sea asexualmente o por la fusión de dos células que comparten el ADN. Las esporas son
semejantes a las semillas que pueden ser transportadas por el viento o la lluvia, esparciendo el
hongo a nuevos lugares. Algunas
Algunas especies pueden tener reproducción sexual y asexual,
dependiendo de las condiciones ambientales.
Los protistas se reproducen de varias maneras. Las algas, por ejemplo pueden reproducirse
asexualmente. El núcleo de la célula del alga se divide por mitosis y unos de ellos migra al
extremo opuesto de la célula y en ese momento se transforma en dos células
célula nuevas; este
proceso es llamado citoquinesis.
citoquinesis. Algunas especies pueden reproducirse sexualmente y algunas
lo hacen de las dos formas. Los protozoarios se reproducen por fisión binaria, gemación o por
un proceso llamado esquizogonia.
esquizogonia La esquizogonia es una fisión múltiple: el núcleo se divide
varias veces antes de que la célula misma se divida en múltiples células, cada una con un
nuevo núcleo.
Los virus no pueden reproducirse por sí solos, esto es uno de los motivos de discusión para ser
considerados seres
es vivos. Pero cuando están dentro de una célula hospedadora o huésped,
todo lo que hacen es replicarse y lo hacen bien. Ellos se apoderan de la maquinaria de la célula
hospedadora y la utilizan para hacer copias de sus genes y proteínas. Estos genes y proteínas
pro
se reúnen para hacer nuevas partículas virales, que luego vana a abandonar a la célula
hospedadora dispersándose para infectar a otras células.
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¿Y entonces por qué no estamos rodeados hasta las cejas de bacterias, hongos y protistas que
se reproducen tan rápido?
Esto es porque las condiciones casi nunca son tan perfectas en el mundo real. Cuando hay
demasiados microbios en un lugar, el alimento se termina, sus desechos se acumulan y se
apretujan tanto que empiezan a morir. Pero aún así, hay millones y millones de ellos bajos tus
pies y a tu alrededor.
b) Mutaciones
Las mutaciones son lecturas erradas o cambios en el
código genético. Son bastante raras pues sólo ocurre
una por cada 1-10 millones de bases de ADN.
Pero debido a que los microbios se reproducen tan
rápido, algunos hasta cada nueve minutos, y el microbio
promedio sólo tiene aproximadamente 5 millones de
bases de ADN, en cada nueva generación puede haber
uno o dos errores en el código genético
En otras palabras, estas mutaciones al azar ocurren en los microbios con la suficiente
frecuencia como para jugar un papel significativo en su habilidad de sobrevivir y adaptarse.
Algunas mutaciones son “errores” al azar que pueden ocurrir cuando el microbio se expone a
la radiación o a químicos que causan cambios en el ADN. Los microbios, al igual que nosotros,
tienen proteínas reparadoras del ADN, semejantes a un mini-equipo de construcción que
trabaja constantemente para reparar los errores que se cometen. Sin embargo, ellos no logran
detectar todos los errores.
Otras mutaciones son el resultado de un
cambio de circunstancias en el medio.
Por ejemplo, si la temperatura empieza
a subir cada vez más, “los genes
saltarines” o sea trozos de ADN que
pueden moverse de un lado a otro,
pueden trasladarse a un nuevo lugar del
ADN del microorganismo. Este cambio
puede dar como resultado la adquisición
de una nueva característica, por
ejemplo, una mayor tolerancia al calor,
lo que le permitirá adaptarse y
sobrevivir mejor
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Es como si fuera un arquitecto que al darse cuenta de que está edificando en un área en riesgo
de huracanes decide que la madera de roble que había planeado emplear para los pisos estaría
mejor empleada en las vigas que sostienen la estructura, de tal forma que decide cambiar los
planos. Los “genes saltarines” causan cambios genéticos en todas las clases de microbios.
Otra manera con al que las bacterias pueden experimentar mutaciones en tomar trozos de
ADN libres del ambiente; este proceso se llama transformación. Los trozos de ADN quedan en
al ambiente cuando son liberados de bacterias muertas o de la explosión bacteriana causada
por una infección viral. El ADN en forma de plásmidos- trozos de ADN que contienen genes
pero existen fuera del cromosoma principal- también son liberados por las bacterias al
ambiente donde pueden ser tomados por otras bacterias.
A veces las mutaciones son letales y los microorganismos mueren antes de poder reproducirse
y pasar la mutación a sus descendientes. Pero en otras ocasiones, una mutación puede dar
lugar a un nuevo rasgo que ayuda al microbio a sobrevivir mejor. Es lo que sucede con la
resistencia bacteriana a los antibióticos.
Los antibióticos son drogas que salvan vidas, que
matan a las bacterias. Fueron descubiertos y se
comenzaron a utilizar aproximadamente hace 70
años. Durante ese período relativamente corto, las
bacterias han desarrollado nuevos rasgos a través de
las mutaciones que los ayudan a protegerse de los
antibióticos.
Otras mutaciones han ayudado a los microbios a adaptarse a toda clase de ambientes: salinos,
helados, sumamente calientes y han sobrevivido; viven en todo: desde vegetación en
descomposición hasta azufre hirviente.
Los antibióticos
atacan y matan a las
bacterias no
mutantes
Las bacterias
mutantes se
reproducen
pasándole la
mutación a su
descendencia
Las bacterias
mutantes
sobreviven luego de
finalizado el
tratamiento con
antibióticos
Habrá más bacterias
mutantes
resistentes al
antibiótico que no
mutantes sensibles
al mismo.
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