Los microorganismos en el ambiente

Tipos de microorganismos

A pesar que ya nos encontramos avanzados en la materia, nunca está de más recordar algunas definiciones.

Microorganismo: Todo ser vivo unicelular o multicelular menor a 1 milímetro.

Las bacterias

Este tipo de microorganismo es el más común. Cuando se habla de un microorganismo se lo asocia principalmente a una bacteria. Existen diversos géneros y especies de bacterias que se clasifican según la taxonomía molecular (genética). Son más conocidas por poseer efectos nocivos sobre el ser humano (patógenos). Sin embargo existen también aquellas que son beneficiosas para nosotros (probióticos).

• Patógeno: Microorganismo causante de una reacción adversa (enfermedad) ya sea por su presencia o por la presencia de alguna de sus partes.
• Probiótico: Microorganismo que genera una reacción beneficiosa principalmente por sus productos metabólicos.

Estas definiciones son aplicables principalmente en el campo de la medicina, pero son igualmente valiosas para la microbiología en general.

Las Arqueas o Arqueobacterias

Estos microorganismos son muy poco conocidos para la gran mayoría de la gente. Se las encuentra en ambientes considerados “extremos” como ser ambientes acuáticos ácidos (pH ≤ 3) o alcalinos (pH > 8), ambientes desérticos, ambientes glaciarios, etc. Aunque antiguamente se consideraba a este grupo dentro de las bacterias, actualmente se sabe que son diferentes a las bacterias principalmente por la composición de su membrana celular. Esta, a diferencia de la bicapa lipídica que encontramos en bacterias y eucariotas, es una monocapa lipídica (ambos extremos hidrofóbicos se encuentran unidos). Son muy difíciles de cultivar debido a que necesitan condiciones semejantes a las de los ambientes que habitan, por lo que se sabe muy poco de ellas. Actualmente hay un gran interés en este grupo debido a su potencial en el campo de la biotecnología.

Los Eucariotas

Los eucariotas son los microorganismos más conocidos para nosotros debido a que nosotros también somos eucariotas. Existe una gran diversidad de microorganismos eucariotas. Los más numerosos son hongos, algas y levaduras, pero también hay gusanos, crustáceos e insectos. Tienen gran importancia debido a que habitan gran variedad de ecosistemas y producen daños y beneficios para el hombre.

Los microorganismos en los ambientes

• El aire

Debido a la ausencia de nutrientes en el aire, este ambiente se considera como un medio de dispersión para los microorganismos. Solo vamos a encontrarlos allí en forma vegetativa (células inactivas) o de esporas (células de resistencia). Debido a su tamaño los microorganismos son capaces de flotar en el aire y así distribuirse en el ambiente.

• La tierra

Todos los microorganismos conocidos se encuentran en la tierra. Debido a que la tierra es heterogénea como hábitat, uno puede encontrar diversas poblaciones de microorganismos (de la misma forma que los macroorganismos se distribuyen en el planeta). Por ser tan pequeños, hasta una partícula de polvo puede ser un ecosistema para un microorganismo.

A pesar de la creencia tradicional, los microorganismos hacen más que solo descomponer la materia orgánica en la tierra. Son los encargados de ciclar distintos elementos que darán luego como resultado los minerales. Por ejemplo, en el ciclo del carbono los microorganismos inmovilizan el dióxido de carbono y lo transforman en carbonatos. De la misma manera fijan el nitrógeno atmosférico en amonio y nitratos, los cuales luego servirán de alimento para otros seres vivos. Por si esto fuese poco, los microorganismos dan estructura al suelo y regulan la permeabilidad del mismo haciéndolo más o menos fértil.

Microhábitats: la microestructura de la tierra

• El agua

El agua es un medio muy particular. La gran mayoría de los microorganismos que podemos encontrar en el agua no son típicos de este ambiente, pero son arrastrados por la lluvia hasta las fuentes de agua. Debido a que los nutrientes son solubles en el agua, los microorganismos tienen buenas probabilidades de alimentarse y crecer en este ambiente. Asimismo, el agua es un excelente regulador de temperatura. Si tomamos como ejemplo el lago Nahuel Huapí, mientras que la temperatura del ambiente puede estar por debajo de cero, el lago se mantiene a 13 °C durante el invierno, sin variar. Esto hace que los microorganismos puedan adaptarse a estas condiciones.

Es muy importante en los ambientes acuáticos poder diferenciar a los microorganismos que encontramos en 2 grupos

• Microorganismos autóctonos: Aquellos microorganismos propios del ambiente. Podemos mencionar a las algas unicelulares por ejemplo.
• Microorganismos alóctonos: Son aquellos microorganismos que están de paso por el ambiente. Por ejemplo la mayoría de los hongos filamentosos.

Ambientes extremos

Fumarolas hidrotermales marinas

El término extremo es una invención nuestra. Un ambiente con una temperatura superior a los 70 °C, donde nosotros no podríamos sobrevivir, lo denominamos como ambiente extremo. Pero para los microorganismos que viven en ellos nuestro ambiente es el extremo. Los extremos pueden ser muchos (temperatura, presión, irradiación UV, presión osmótica). Existen microorganismos adaptados a estas condiciones y se los llama extremófilos. Más allá de lo que podríamos imaginar, los ambientes extremos albergan una gran diversidad de especies de microorganismos. En la mayoría de los casos su función es desconocida, aunque se sabe que muchos participan en los ciclos del nitrógeno y del azufre.

Cultivo de microorganismos

Nosotros sabemos que para que un microorganismo pueda multiplicarse necesita de la presencia de nutrientes. Pero en la naturaleza estos son escasos y la mayoría de los microorganismos son oportunistas (están al acecho y, cuando encuentran nutrientes, se alimentan rápidamente y se multiplican lo más rápido posible). Esto implica que los microorganismos crecen muy rápido y la mayor parte de su energía la utilizan para reproducirse.

En el laboratorio podemos darles todos esos nutrientes que en la naturaleza les costaría mucho encontrar. Para esto utilizamos los Medios de Cultivo (caldo con nutrientes). En estos podemos observar el crecimiento de las colonias (grupo de células de la misma especie que son visibles a ojo desnudo). Esto nos permite ver a los microorganismos desde otra perspectiva, ya que las colonias, a diferencia de las células individuales, muestran colores y formas que pueden servir para diferenciarlas.

Algo que podríamos imaginarnos respecto a lo que comen los microorganismos es que no necesariamente a todos les gusta lo mismo. Si tomamos como ejemplo a 2 personas, a una puede gustarle la cebolla mientras que al otro no. Lo mismo sucede con los microorganismos. La selección de los nutrientes para cultivar cada microorganismo varía dependiendo del origen del microorganismo. El único nutriente que está generalmente presente en todos los medios de cultivo es el azúcar. Esto nos permite diseñar medios de cultivo para “elegir” qué tipo de microorganismo queremos cultivar.

Los tipos de microorganismos

Bacterias

Las bacterias son los microorganismos más comunes que podemos encontrar al cultivar microorganismos en el laboratorio. Suelen generar colonias de diverso tamaño, pero con una gran producción de azucares, lo que hace que la colonia parezca mocosa y traslúcida. Algunas especies son capaces de producir colores (pigmentos). Por lo general crecen en todos los medios de cultivo siempre que su pH sea superior a 6. Al consumir el nutriente suelen bajar el pH del medio de cultivo permitiendo que otros microorganismos, como los hongos, crezcan.

Tipos de bacterias según su morfología celular

Hongos filamentosos

Los hongos son muy fáciles de identificar debido a las características de sus colonias y al hecho de que estamos acostumbrados a verlos (¿cuántos de ustedes se han encontrado con un pan con hongos?). Los hongos hacen colonias circulares. Se los reconoce rápidamente porque producen filamentos (micelio) por fuera del medio de cultivo, lo que les da un aspecto algodonoso o peludo. Muchas veces producen esporas de color oscuro dando un aspecto verdoso a negro en el centro del la colonia. Crecen en medios de cultivo con pH desde 1 hasta 11, aunque prefieren los pH ácidos (< 5).

Levaduras (hongos levuriformes)

Las levaduras son hongos que no producen micelio, por lo que son más parecidos a las bacterias, aunque es fácil diferenciarlas. Generalmente crecen en colonias regulares (circulares y elevadas). Son opacas y se dividen en pigmentadas y no pigmentadas. Crecen en medios de cultivo ácidos generalmente (pH<5). Solo crecen en medios de cultivo que contengan algún azúcar y todas crecen en presencia de glucosa (azúcar común).

Otros microorganismos

Existen muchos tipos. Los más comunes son algas que, al ser autótrofas crecen en agua con iluminación. Los animales microorgánicos crecen consumiendo materia orgánica. Muchos de estos son parásitos (pulgas, ácaros, piojos, etc.). Los virus pueden ser considerados microorganismos, aunque existe una fuerte discrepancia respecto a si estos corresponden al reino vivo o no. Existe un amplio consenso respecto a que los virus deben ser denominados como “Partículas Biológicamente Activas”, lo cual implicaría que no están vivas de por si.

¿Cómo se llevan los microorganismos entre ellos?

Es de esperar que en un ambiente habiten muchos microorganismos al mismo tiempo. Pero, ¿cómo se llevan entre ellos? Es importante definir esto debido a que los microorganismos pueden ser buenos vecinos, o no.

Antiguamente se utilizaba la palabra simbiosis para definir una relación entre 2 o más organismos vivos que además de estar juntos se beneficiaban entre ellos para vivir mejor. Actualmente se usa la definición estricta de la palabra. Simbiosis (sim: juntos; biosis: vivir) refiere a 2 o más organismos que viven juntos, pero no nos dice nada respecto de cómo se llevan. Existen distintos tipos de relaciones que se definen por el carácter de la relación en si.

• Mutualismo: Esta es una relación simbiótica en la cual 2 o más organismos viven juntos y se benefician mutuamente por la presencia del otro. Un ejemplo de esto es la rizósfera de las plantas. La rizósfera es la zona cercana a la raíz en la cual la planta libera azúcares. Estos azúcares son consumidos por bacterias que, a su vez, liberan vitaminas y proteínas que la planta aprovecha. Además brindan seguridad a la planta en una zona donde esta es vulnerable. En este caso tanto las bacterias como la planta resultan beneficiadas.
• Parasitismo: En esta relación un organismo (huésped) vive dentro de otro (hospedador) causándole daño. Los parásitos suelen alimentarse o bien de su hospedador o bien de los nutrientes que este consume. En el caso de la microbiología, los parásitos son denominados patógenos, aunque la definición estricta de patógenos es algo diferente que la de parásitos.
• 
  Predación: En esta relación un organismo depreda a otro. Los ejemplos más conocidos en el mundo animal son, por ejemplo, los leones cazando gacelas. En la microbiología estas relaciones pueden ser más sutiles ya que hay menos dinamismo en la escena. Pero el resultado es exactamente el mismo.

  

  Hongo depredando a nematode

• 
  Competencia: En esta relación 2 o más organismos quieren algo en común. El problema es que algunos organismos no les gusta compartir. Los microorganismos particularmente desarrollan distintas estrategias para poder dominar el ambiente y crecer. Son capaces de producir compuestos tóxicos que matan o inhiben a otros microorganismos. También son capaces de crecer a velocidades fabulosas, que limitan con las leyes de la termodinámica que conocemos actualmente, como la bacteria E. coli, la cual es capaz de reproducirse cada 20 minutos.

• Amensalismo: En esta relación un organismo impedirá el crecimiento de otro a través de producir compuestos químicos que eliminen o inhiban al otro organismo. En la microbiología esta habilidad resulta de gran valor para la medicina, debido a que los microorganismos producen compuestos antibióticos estables que pueden ser utilizados por nosotros con el mismo propósito que el que dan los microorganismos en la naturaleza.

• Sinergia: En esta relación 2 o más organismos cooperan entre ellos obteniendo un beneficio muy superior al combinar sus metabolismos. En la microbiología muchas veces sucede que 2 bacterias que viven bien sobre un nutriente se benefician aún más por la presencia de la otra. Esto se debe a que lo que es un deshecho para una de ellas es un nutriente para la otra y vice versa.

• Neutralismo: Esta es la relación más sencilla de todas. ¿Por qué 2 o más microorganismos que habitan un mismo espacio deben interactuar? ¿Qué sucede si no interactúan? A esto llamamos neutralismo, ya que todos los microorganismos conviven sin perturbarse mutuamente. No es lo más común en la naturaleza, pero algunas veces sucede.

En la siguiente tabla se resume las relaciones mencionadas desde el punto de vista del efecto para un microorganismo (1) y otro microorganismo (2).

Tipo de simbiosis	M.O. 1	M.O. 2
Mutualismo	+	+
Parasitismo	+	-
Predación	¿+?	-
Competencia	-	-
Amensalismo	0	-
Sinergia	+++	+++
Neutralismo	0	0

Donde el símbolo "+" representa un beneficio, el "-" un perjuicio y el "0" un estado neutral. Pero ¿por qué en la predación uno de los microorganismos posee un símbolo + en interrogación? En realidad depende desde dónde veamos el problema. Es importante determinar cuál es el gasto que ejercerá el predador para capturar a su presa. Si el predador es un cazador al acecho (como lo sería una araña), entonces habría que medir el gasto que le genera la espera y cuanto tiempo involucra. Si es un cazador activo (en este caso una leona) deberíamos preguntarnos cuanta energía gasta en la caza. Todo se reduce a la renta... Pero el que si la saca cara es el predado, ¡de eso no hay duda!