Bacteria

Las células procarióticas han cambiado muy poco desde hace 3 500 millones de años. Su tamaño oscila entre 0.2 y 10 nm de ancho y de 1 hasta 10 nm de largo, algunas se desplazan por flagelos o con movimientos deslizantes por flexión, otras son inmóviles. El éxito biológico de las bacterias radica en su tamaño reducido, en su capacidad reproductora, su rápida tasa de mutación y su versatilidad al colonizar casi todos los ambientes: aire, agua, suelo, interior y exterior de plantas y animales, es decir, se encuentran en todos los habitats conocido.El dominio bacteria incluye organismos procarióticos como las bacterias, espiroquetas, clamidias y firmicutos que carecen de núcleo integrado porque no tienen membrana nuclear, de tal manera que el material del núcleo se encuentra disperso en el citoplasma. Su material genético, representado por un solo cromosoma, que también carece de membrana, se denomina nucleoide. Estas son sus principales características:

•Posee membrana citoplasmática, que es muy fina y tiene una estructura débil, con lo que difícilmente podría mantener unidos los componentes de su célula. Por ello, las bacterias han desarrollado una pared celular por encima de la membrana citoplasmática, que es resistente, relativamente rígida y tiene un aspecto parecido a la pared celular de las células de plantas y hongos, pero con una característica única: contiene un compuesto llamado peptidoglicano, que no existe en ningún otro grupo de organismos.

La pared celular de las bacterias es flexible y porosa y, como se encuentra sobre la membrana celular, protege a la bacteria evitando que se hinche y explote como consecuencia de una excesiva presión de turgencia. Por ello, los antibióticos que son efectivos contra las bacterias inhiben la formación de esta pared protectora, lo que provoca que las células bacterianas exploten.

•Muchas bacterias secretan además una cápsula de diferente grosor, formada principalmente por mucopolisacáridos, que se localiza sobre la pared celular. En el caso de las bacterias patógenas, las cápsulas participan en la fijación o adherencia sobre sus huéspedes, asimismo, la cápsula les permite resistir mejor el ataque de los glóbulos blancos.

•Las bacterias carecen de mitocondrias, vacuolas y aparato de Golgi, pero sí poseen ribosomas.

•El citoplasma de las bacterias carece de citoesqueleto y no presenta movimiento

ameboide ni corrientes citoplasmáticas.

•Las bacterias carecen de retículo endoplasmático y cloroplastos estructurales, pero cuando éstas poseen pigmentos fotosintéticos presentan rudimentos de cloroplastos llamados cromatóforos.

•Algunas bacterias presentan proyecciones de su membrana, conocidas como

pili, que por lo regular utilizan para unirse a otras células o adherirse a las

superficies.

•Ciertas bacterias poseen cilios o flagelos que utilizan para moverse.

Su reproducción es asexual por gemación, conjugación o bipartición. En ellas no se presentan los procesos de mitosis y meiosis, con respecto a su respiración algunas especies son aerobias y otras anaerobias y por los regular su alimentación de la mayoría de las bacterias son heterótrofas, ya que tienen necesidad de alimentarse directamente de materia orgánica. Sin embargo, existen especies autótrofas, ya sea quimiosintéticas o fotosintéticas (cuando poseenpigmentos fotosintéticos y cromatóforos).

Las bacterias se dividen en dos grandes grupos de acuerdo con la tinción de Gram, la cual permite distinguir el tipo de pared celular de las bacterias. Así, las bacterias que tiñen con el colorante violeta de genciana durante el procedimiento de tinción se denominan Gram positivas, y las que no se tiñen se conocen como Gram negativas. Las bacterias Gram positivas se caracterizan por poseer una pared mucho más ancha y entrecruzada que las Gram negativas; fundamentalmente están constituidas por un 90% de peptidoglicanos dispuestos en la mayoría de ellas en una o varias capas (hasta 25), polisacáridos ácidos y otros azúcares que constituyen los principales antígenos de la superficie.

En las bacterias Gram negativas la capa de peptidoglicano es delgada y representa de 15 a 20% de la pared celular (sustancia única que contiene en su pared celular), y su ausencia en las arqueas indica una diferencia clave entre los dominios procariontes (la mayoría de las arqueas contienen proteínas en su pared celular y otro grupo presenta pseudopeptidoglucano).Las diferentes características de las paredes celulares procariontes se relacionan con las bacterias causantes de enfermedades. En realidad la pared celular es el blanco favorito en el combate de la medicina contra la enfermedad porque no tiene equivalente en las células.Los antibióticos y otros agentes que específicamente interfieren en las síntesis de las paredes celulares, que contienen peptidoglucano, tienen escaso o ningún efecto sobre las células de los seres humanos y otros eucariontes. Sólo un pequeño porcentaje de procariontes es patógeno (productor de enfermedades) y, de los que se conocen, todos son bacterias. Para el huésped las consecuencias de una infección bacteriana depende de la invasividad de los patógenos, es decir, de su capacidad para multiplicarse dentro de la célula huésped, así como de su toxigenicidad; esto es, de su habilidad para producir sustancias químicas (toxinas) dañinas para los tejidos del huésped. La Corynebacterium diphterae, bacteria causante de la difteria, tiene baja invasividad y se multiplica sólo en la garganta pero su toxigenicidad es tan grande que todo el cuerpo se ve afectado. En cambio el Bacillus anthracis, causante del carbunco, tiene baja toxigenicidad pero una alta invasividad, tan elevada que todo el torrente sanguíneo se llena de bacterias.

La membrana celular es una estructura permeable selectiva que regula el paso de nutrientes y productos de desecho dentro y fuera de la célula. Debido a que las bacterias carecen de organelos con membrana, tan importante en los procesos de producción de energía como las mitocondrias, su membrana plasmática tiene varias enzimas en las que se incluyen los citocromos y aquellas que intervienen en el transporte de electrones, en la fosforilación oxidativa y en la síntesis de ATP. El daño a esta membrana con agentes físicos o químicos ocasiona la muerte de la célula.

A continuación se describe la diversidad bacteriana:

Proteobacterias Muchas especies son Gram negativas, contienen bacterioclorofila, y fotoautótrofas que utilizan azufre. Su diversidad se aprecia por sus vías metabólicas, son quimioautótrofas, quimioheterótrofas y fotoautótrofas. Entre las proteobacterias se encuentran fijadores de nitrógeno como Rhizobium. También pertenece a este grupo Escherichia coli, patógenos como Yersinia pestis (causa la fiebre bubónica o muerte negra), Vibrio cholerae (el cólera, infección intestinal aguda) y Salmonella typhimurium (la meningoencefalitis).

Cianobacterias (bacterias azul-verde). Utilizan clorofila a para la fotosíntesis y al liberar oxígeno realizaron la revolución del oxígeno que transformó la atmósfera de la Tierra. La clorofila se asocia a membranas internas elaboradas y altamente organizadas llamadas lamelas o tilacoides.

Espiroquetas. Bacterias gram negativas caracterizadas por estructuras llamadas filamentos axiales, fibrillas que corren a lo largo del espacio periplásmico. El cuerpo celular es un largo cilindro enrollado en forma espiral. Son de vida libre en el barro o en el agua. Muchas parasitan al ser humano, tal es el caso de Treponema pallidum, causante de la sífilis.

Clamidias. Son las bacterias más pequeñas, tan sólo miden de 0.2 a 1.5 nm de diámetro. Viven como parásitos dentro de las células de otros organismos. En los seres humanos causan infecciones oculares como el tracoma, enfermedades de transmisión sexual y algunas formas de neumonía.

Firmicutos. Algunos poseen endosporas, cápsulas de propagación y resistencia, en estado de reposo resisten al calor o frío y se desarrollan cuando los nutrientes escasean. A este grupo pertenecen, entre otros: Bacillus, Clostridium, Staphylococcus, responsables estos últimos de infecciones respiratorias, intestinales y cutáneas.

  

A continuación se describe la diversidad de su morfología:

Cocos. Tienen forma esférica. Se subdividen en:

Diplococos. Cuando se encuentran dos cocos unidos. Algunos científicos también consideran dentro de este grupo las tétradas (cuatro cocos unidos) y sarcinas (si forman grupos en forma cúbica).

Estreptococos. Cuando están unidos en cadena.

Estafilococos. Cuando se trata de grupos o racimos irregulares.

Bacilos. Con forma de bastón. Pueden agruparse en pares y generar diplobacilos o unirse en hileras y formar estreptobacilos.

Helicoidales. Presentan forma de escalera de caracol. Se subdividen en:

Vibrios. Presentan menos de una vuelta.

Espirilos. Son largos y helicoidales.

Espiroquetas. Parecen sacacorchos.

Importancia de las bacterias

Las bacterias forman un grupo de microorganismos de gran importancia e interéspara diferentes áreas de la ciencia y las actividades humanas.

Ámbito ecológico. Participan en el reciclamiento de la materia de nuestro planeta, lo que permite el reaprovechamiento de los materiales esenciales para los seres vivos. Las bacterias saprofitas, en colaboración con ciertos hongos, son los principales organismos que forman el grupo de desintegradores de los ecosistemas, porque se alimentan de la materia orgánica y son capaces de desintegrar restos y desechos de plantas y animales por medio de la liberación de sus enzimas, las cuales degradan o digieren la materia orgánica, de la que sólo utilizan una pequeña parte para alimentarse.Como la mayor parte de la materia orgánica que digieren los degradadores no es aprovechada por ellos, queda libre en el medio en forma de compuestos sencillos (algunos en forma de minerales), de modo que se encuentra disponible para los organismos autótrofos productores de alimento, es decir, las plantas.Por otra parte, muchas especies de bacterias autótrofas, como las bacterias rojas y verdes que tienen pigmentos en su cromatóforos, pueden vivir en las aguas dulces y en las saladas, en las que representan una parte muy importante de las cadenas alimentarias de esos ecosistemas.

Ámbito de la agricultura. Un grupo de bacterias importante tanto para la agricultura como para la ecología, es el de las nitrificantes, que participan en el ciclo del nitrógeno pues fijan este elemento químico del aire en forma de sales nitrogenadas (nitritos y nitratos) que quedan en el suelo y que aprovechan las plantas para su crecimiento. Las bacterias nitrificantes pueden encontrarse en los nódulos de las raíces de las leguminosas como frijol, haba, trébol y alfalfa, entre otras. Algunas especies de bacterias parásitas producen enfermedades en plantas que el hombre consume, por ejemplo, la bacteria que genera tumores en forma de agallas en la vid, lo que desequilibra todo su metabolismo. Otro ejemplo de enfermedad es la marchitez de Granville que llegan a padecer las plantas de papa. 

Ámbito de la salud animal. Algunas especies de bacterias viven dentro o fuera de otros seres vivos, a los que benefician o perjudican.Los rumiantes tienen una simbiosis (relación entre individuos de distinta especie en la que ambos reciben mutuos beneficios  con bacterias que degradan la celulosa, un polisacárido presente en los vegetales que comen y que ellos, por sí mismos, son incapaces de digerir. Estas bacterias principalmente de los géneros Fibrobacter y Ruminococcus viven dentro de su aparato digestivo. De modo análogo, algunas bacterias benéficas que viven en el intestino del ser humano sintetizan vitaminas como la K y la B12. Otras especies de bacterias importantes tanto para la medicina humana como para la veterinaria son las causantes de enfermedades, algunas de ellas mortales. Por ejemplo, las ocasionadas por bacterias del género Rickettsia.Casi todas son parásitos intracelulares obligados y viven en las ratas y algunos artrópodos como piojos, pulgas, garrapatas y comejenes, a los que no les causan daño. Sin embargo, cuando alguno de estos artrópodos pica a un humano o a ciertos animales, le transmiten dichas bacterias que pueden causar graves enfermedades como el tifo humano, transmitido por el piojo, o el tifo de la rata o tifo murino, que transmite la pulga de la rata. En México también es importante la fiebre manchada de las Montañas Rocosas, que se transmite al hombre por medio del piquete de una garrapata. Otro grupo importante de bacterias son las del género Chlamydia, que son muy pequeñas, de entre 2 a 4.5 micrómetros. Son parásitos intracelulares obligados que ocasionan graves enfermedades al hombre, como el linfogranuloma venéreo, o el tracoma, que debilita el ojo y causa ceguera por la vascularización y descamación de la córnea, y otras que causan infecciones en el tracto genitourinario. Los Actinomicetales, la mayoría grampositivos, se desarrollan en formas parecidas a los hongos, es decir, como filamentos delgados, por lo que se les llegó a confundir con ellos. Este orden de microorganismos abunda en el suelo y en el polvo. Son heterótrofos importantes para la descomposición de la materia orgánica, aunque también hay actinomicetos parásitos que causan enfermedades graves en el hombre, plantas y animales, como la tuberculosis, lepra y difteria, entre otras. Las espiroquetas tienen forma helicoidal y ciertas especies llegan a medir hasta 500 micrómetros, son móviles y la mayoría es de vida libre acuática. Algunas especies son parásitas, como la espiroqueta que causa la sífilis en el ser humano. También se ha encontrado que una de estas especies vive como saprofita (se alimenta de restos orgánicos) en el sarro de la boca humana.

Ámbito evolutivo. Las cianobacterias o bacterias verde-azules, al ser fotosíntéticas, jugaron un papel decisivo en la evolución de la vida, pues se cree que la aparición de microorganismos fotosintéticos en la Tierra primitiva transformó la atmósfera terrestre, que pasó de reductora a oxidante por la presencia de oxígeno libre. Los fósiles de estas bacterias, llamados estromatolitos, y que son resultado del apilamiento de numerosas capas de ellas, están datados con una antigüedad de 3 mil 500 millones de años. En ocasiones este grupo presenta otros colores debido a que poseen distintos pigmentos en sus cromatóforos según las diferentes especies; algunas son rojas y otras casi negras. A diferencia de la fotosíntesis que realizan otras bacterias, las cianobacteria son capaces de utilizar el agua como fuente de electrones, lo que explica que vivan en medios acuáticos, incluyendo aguas termales.Las cianobacterias son unicelulares, aunque algunas interconectan sus células y forman filamentos, que en ciertos casos dan la impresión de ser pluricelulares. Casi siempre presentan una envoltura mucilaginosa y la mayoría posee movimiento propio. Entre las cianobacterias más comunes tenemos a las de género Nostoc y Anabaena, las cuales se aprecian frecuentemente en las orillas de depósitos de aguas dulces como estanques, fuentes y lagos.

Ámbito industrial. En la industria las bacterias son importantes no sólo por aquellas especies que son útiles para el ser humano, sino también por las que son nocivas y provocan la descomposición y contaminación de alimentos. Las bacterias nocivas se encuentra con frecuencia en carne fresca, pan, pastas, mariscos y alimentos enlatados. Un ejemplo típico son las ostras y otros mariscos que frecuentemente están contaminados con desechos fecales y son portadores de la fiebre tifoidea. También la crema que contienen los pasteles y algunos panes es un medio ideal para que se desarrolle el Micrococcus pyogenes que provoca trastornos intestinales. Quizá el grupo más común de bacterias contaminantes de alimentos frescos y agua sea el género Salmonella, cuyas bacterias causan enfermedades entéricas en diferentes grados. En este mismo rubro, una de las intoxicaciones más temibles es la producida por alimentos enlatados contaminados por bacterias. Entre ellas, un caso importante es el botulismo, que es una toxemia causada por las toxinas producidas por el Clostridium botulinum, que actúan como veneno en el organismo humano. Debido a su alto índice de mortalidad, estas toxinas bacterianas son consideradas como las más potentes. Entre los alimentos en conserva más comúnmente atacados por esta bacteria se encuentran aceitunas, corazones de alcachofas, mariscos, ejotes y cereales.Sin embargo, muchas bacterias son aprovechadas de forma benéfica para el hombre. Ejemplo de ello son el uso de la toxina botulínica con fines terapéuticos en ciertos casos de parálisis cerebral o en procedimientos estéticos para disminuir las arrugas de la piel. Algunas bacterias, como se vio en bloque anterior, son útiles para la elaboración de alimentos como mantequilla, quesos, helados de crema, leches fermentadas como el yogur, y vinagres, entre muchas otras. Otras especies se utilizan en la producción textil del lino y el cáñamo, en el curtido de pieles, en la conservación de alimento para animales (ensilaje), en la producción de ácido láctico, y en la producción comercial de enzimas. Asimismo, algunas bacterias se utilizan en la preparación de antígenos y otras en ingeniería genética, para la fabricación de varios diversos transgénicos