Los biofilms microbianos en perspectiva

Entendiendo a los microorganismos en el entorno natural

Una constante en la microbiología consiste en el estudio detallado de las características fisiológicas y morfológicas de los microorganismos en cultivo puro (cabe destacar que cuando hablamos de morfología nos referimos a la micromorfología de la célula en cuanto a su forma, tipo de pared, cápside, glucocalix y otras estructuras, y a la morfología de la colonia madura para observar características como color, elevación, borde y otros). Esta detallada descripción nos da una idea de su comportamiento como individuo aislado en "condiciones de laboratorio".

Purificación de microorganismos

Luego comienza lo difícil: ¿Cómo llevar estos microorganismos tan interesantes nuevamente a la naturaleza en procesos biotecnológicos? Pero antes que esto la pregunta apropiada sería: ¿Cómo se encuentras estos microorganismos tan interesantes en la naturaleza? ¿Cómo viven? Estas preguntas nos alejan del microorganismo como lo conocimos en el laboratorio y nos empujan hacia el microorganismo como se encuentra en la naturaleza, lo cual puede ser un tanto diferente a lo que nosotros creíamos de el.

Para los microbiologos desterrar la idea de trabajar con el microorganismo en estado puro (aislado de cualquier otro microorganismo) es sumamente complicado. Desde que Robert Koch realizó sus trabajos sobre Mycobacterium tuberculosis, el agente causal de la tuberculosis, la microbiología ha estado signada por los preceptos de Koch respecto del efecto del microorganismo como agente causal de enfermedades. Y por esto hemos estudiado históricamente a los microorganismos como individuos separados del resto de sus pares.

En los últimos años ha comenzado una nueva ola en la visión de los microorganismos. Hoy sabemos que aproximadamente 500 especies de bacterias son patógenas para el hombre. Y esto representa poco más del 5% de las especies conocidas. ¿Qué sucede con los demás microorganismos? Un atisbo de cómo viven los microorganismos en la naturaleza comenzó a vislumbrarse en los estudios de los microorganismos causantes de las caries dentales. Algo muy interesante sucedió al analizar la capa de microorganismos sobre el diente: en ella había un gran número de especies. A partir de este momento se comienza a utilizar el término "Biofilm" (la traducción sería bio-película, pero es un término tan aceptado que muchos idiomas han adoptado la palabra como propia). Al comenzar a estudiar los biofilms los microbiólogos se dieron cuenta de que este ordenamiento podría ser la clave para comprender cómo se encuentran los microorganismos en la naturaleza.

El biofilm

Los microorganismos son capaces de adherirse a una superficie y crecer sobre esta. En todo caso podemos verlo como una estrategia para una vida sésil. La movilidad en un medio acuoso puede ser ventajosa si no implica recorrer grandes distancias. Pero para un microorganismo una gran distancia podrían ser centímetros apenas (recordemos que una bacteria puede medir alrededor de 5 micrómetros o 0,0005 centímetros). Al adherirse a una superficie el microorganismo pasa a depender del medio para que lo provea. Esto no necesariamente es una ventaja; el microorganismo quedará expuesto a las condiciones del entorno. Por esta razón el microorganismo buscará protegerse. Una característica común para muchos microorganismos (bacterias arqueas y eucariotas) es la capacidad de las células de excretar compuestos complejos conocidos como EPS (por las siglas en inglés extracellular polymeric susbtaces o sustancias poliméricas extracelulares). Estas sustancias poliméricas son las que componen y estructuran el biofilm y están compuestas por una gran variedad de moléculas. El 97% del biofilm está representado por agua. Las restantes moléculas son azúcares, lípidos, proteínas ADN y algunos ácidos (entre ellos ácidos húmicos). Estas moléculas cumplen diversas funciones en el biofilm, ya sea en su estructura o en sus características.

Estructura del biofilm. Los EPS componen basicamente el 90% del volumen del biofilm. Los componentes que se encuentran en la matriz son principalmente agua, azúcares, lípidos, proteínas (muchas de estas son enzimas) ADN extracelular (eADN) y algunos ácidos orgánicos (entre ellos ácidos húmicos). Esta matriz compleja le confiere a los biofilms propiedades únicas.

Los azúcares son un componente mayoritario de los EPS. Los microorganismos son capaces de excretar azúcares al exterior de la célula a fin de formar un escudo que puede servir como protector contra otros microorganismos o sustancias tóxicas del medio. Los azúcares suelen estar poseer cargas negativas, lo que les permite interaccionar con compuestos catiónicos que se encuentran en el sustrato. En los procesos de bioremediación de metales se ha prestado una gran atención a esto compuestos debido a que son capaces de unirse con metales capturándolos. Se cree que los azúcares son los responsables de la adhesión al sustrato.

Los lípidos suelen estar asociados a los azúcares. Estos proveen estabilidad al complejo. De hecho, los azúcares se encuentran unidos a lípidos de membrana plasmática cuando la célula está viva. Estos azúcares se denominan comunmente glucolípidos. Es muy probable que algunos de los componentes que conforman el biofilm sean restos de células que se han lizado. Esto podría explicar la presencia de lípidos asociados a azúcares.

Las proteínas no resultan algo extraño. en su mayoría son enzimas activas que cumplen roles degradativos. Entre algunas enzimas se menciona la presencia de lipasas, proteasas y pectinasas. Sin lugar a dudas hay muchas más, pero su función en la matriz del biofilm podría no ser muy distinta a la que cumplen dentro de la célula.

El ADN extracelular (eADN) representa un misterio para los científicos. ¿Qué hace una molécula encargada de transportar información celular fuera de la célula? En un principio se sospechó que el eADN era resultado de las células lizadas, pero luego se descubrió que también cumplían función como estructurantes del biofilm (algo así como un citoesqueleto formado de hebras de ADN). Actualmente se está comenzando a sospechar que el eADN tiene una función de "comunicador" entre los integrantes del biofilm. La estructura del biofilm colabora de por sí en el quorum sensing (básicamente esta es la forma en que las bacterias hablan entre si). El eADN podría funcionar de manera aún más compleja e incluso podría permitir la producción de proteínas extracelulares.

Los ácidos están más asociados a procesos metabólicos. Es lógico que si los microorganismos se están alimentando produzcan ácidos como deshechos. La razón de que estos queden atrapados en el biofilm se desconoce. Lo que sí se sabe es que estos ácidos están involucrados en la corrosión del sustrato, permitiendo una mejor adheción del biofilm y ampliando la superficie utilizable.

Cómo se ve el biofilm

Biofilm sobre rocas

Algo que ha resultado complicado para los investigadores es poder observar estos biofilms. Aquí hago una salvedad ya que un biofilm puede ser observado a ojo desnudo: ¿cuántas veces han visto una piedra cubierta de una mucosidad en un lago, o se han encontrado con un sustrato pegajoso y viscoso dentro del caño de desagote de la pileta de su cocina? Pues sí, estos son biofilms. Pero verlos no implica poder describirlos. Recuerden que los microorganismos que los conforman pueden tener apenas micrómetros de tamaño. Es necesario recurrir a la microscopía para poder observar un biofilm en detalle.

Los microscopios convencionales nos han permitido ver de manera bastante precisa a los microorganismos. El problema es que, al momento de montar una muestra sobre un portaobjetos, destruimos parcialmente la estructura que queremos observar. Al ver un biofilm al microscopio óptico podemos diferenciar a los microorganismos que lo componen, pero no podemos observar la estructura. Además la capacidad de amplificación del microscopio se encuentra limitada a la luz. Luego de los 1000 aumentos requerimos aceites especiales que permitan recondensar la luz para poder observar. A esta altura las bacterias, a pesar de visibles, son difíciles de observar en detalle.

Una alternativa muy eficaz ha sido la utilización de los Microscopios Electrónicos de Barrido o SEM (por las siglas del inglés Scanning Electron Microscope). Este microscopio utiliza un concepto completamente diferente ya que bombardea a una muestra fijada con electrones de alta energía produciendo un choque de estos con los átomos de la muestra y, por consiguiente, una imagen de la dispersión de la energía. esto permite al microscopio magnificar una imagen hasta 500000 veces. Las imágenes logradas por este método son de mucha utilidad, pero poseen como desventaja el hecho de fijar y deshidratar el biofilm, lo que en última instancia hace que pierda su estructura.

Actualmente se utilizan los microscopios confocales. Estos poderosos microscopios utilizan la potencia del laser para lograr generar imágenes en distintos puntos focales que no son mayores a 2 o 3 células de espesor. La sumatorioa de imágenes de una perspectiva tridimensional de la muestra tratada. A esto se lo llama comunmente Escaneo de Microscopía Laser Confocal. Además de la evidente ventaja de generar una imágen en 3 dimensiones, este microscopio permite trabajar con la muestra sin alterar. Gracias a la microscopia confocal los investigadores han logrado ver con detalle la morfología del biofilm y así entender parte de su funcionamiento.

Imagen de biofilm mediante microscopía confocal

En la actualidad sabemos que hay una gran diversidad de formas de biofilms. Sin embargo todos comparten las características de poseer canales a través de los cuales se movilizan diversas sustancias (nutrientes, oxígeno y moléculas producidas por los microorganismos que integran el biofilm), zonas con alta concentración de agua y capas de microorganismos. Este conocimiento ha ayudado a los investigadores a dilucidar el rol de los microorganismos en el biofilm.

La estructura del biofilm

Cómo se estructura el biofilm

Cuando hablamos de la estructura del biofilm desde el punto de vista de la diversidad de microorganismos debemos entender que, a este nivel, estamos hablando de una comunidad. Por esta razón los microorganismos estarán organizados de tal forma que su presencia resulte en un beneficio para la comunidad en general. Actualmente se sabe que los biofilms pueden contar con una sola especie o varias (siendo esto último lo más comun). En algunos casos se ha observado una asociación de microorganismos por similitud metabólica. Un ejemplo de esto son los biofilms producidos por bacterias sulfato-reductoras. Pero también se ha descubierto que dentro del biofilm pueden producirse distintos nichos. Un ejemplo es la reducción de la concentración del oxígeno a medida que se profundiza en el biofilm. Esto permite la convivencia de microorganismos aeróbicos y anaeróbicos.

De la misma manera se producen biofilms donde intervienen microorganismos autótrofos y heterótrofos. Dado que el biofilm permite una estructura rigidizada, los microorganismos autotróficos pueden colocarse en el exterior del biofilm, quedando más expuestos a la luz solar. Las características del biofilm permiten que moléculas hidrosolubles se muevan libremente por la matriz, lo que permitiría el intercambio de nutrientes entre los integrantes del biofilm.

Y por último: ¿por qué un biofilm?

Aquí la famosa frase "la unión hace a la fuerza" jamás ha estado mejor aplicada. La estructura misma del biofilm aporta características únicas a los microorganismos que habitan en el. Los EPS son capaces de capturar moléculas cargadas eléctricamente. Se han reportado uniones tanto de cationes como de aniones a los EPS, ya que algunos de los compuestos que se pueden encontrar en esto poseen cargas positivas o negativas. Por otro lado, los EPS ejercen una fuerte selección hacia moléculas hidrofóbicas. Esto restringe aún más el ingreso de sustancias al biofilm. Los microorganismos pueden además formar capas defensivas. La muerte de las células más externas puede proteger a las más internas. Chambless y colaboradores (2006) proponen 4 mecanismos de resistencia a antibióticos por bacterias que conviven en biofilms.

Los registros de los beneficios causados por la cooperación estructural entre microorganismos en amplia. Por ejemplo, en 1988 Nakatsu y Hutchinson describieron la tolerancia a distintos metales por parte del alga Euglena mutabilis y una especie de levadura del género Cryptococcus. Estos dos microorganismos habían sido aislados en conjunto. Al convivir mostraron una mayor tolerancia a los metales en comparación a cuando eran cultivados independientemente.
De la misma manera, muchos investigadores se han volcado al estudio de los consorcios bacterianos (los cuales representan también biofilms. En este aspecto, por ejemplo Spocarti y colaboradores (2006) identificaron un consorcio de 5 especies de bacterias capaces de bioacumular metales. De la misma manera que en el trabajo de Nakatsu y Hutchinson, los investigadores compararon la tolerancia y capacidad de bioacumulación de distintos metales por parte de cada microorganismo por separado y el consorcio. Nuevamente los microorganismos asociados en consorcios mostraron ser más tolarentes a los metales y capaces de bioacumularlos en mayor cantidad.
Los biofilms no son novedosos en la naturaleza. A medida que ampliamos nuestro conocimiento sobre la microbiología ambiental nos damos cuenta que los microorganismos suelen asociarse de manera sinérgica. ¿Quién puede culparlos? Los beneficios son inegables. Es por esto que nuestros paradigmas sobre como vemos a los organismos en la naturaleza está cambiando. ¡Y ya era hora!

Bibliografía

Chambless, J. D.; Hunt, S. M. & Stewart P. S. (2006) A three-dimensional computer model of four hypothetical mechanisms protecting biofilms from antimicrobials. Applied and Environmental Microbiology, 72(3):2005-2013.

Davey, M. E. & O'toole, G. A. (2000) Microbial Biofilms: from Ecology to Molecular Genetics. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 64(4):847-867.

Flemming, H-C. & Wingender, J. (2010) The biofilm matrix. Nature reviews. Microbiology, 8(9):623-633.

Pal, A. & Paul, A. K. (2008) Microbial extracellular polymeric substances: central elements in heavy metal bioremediation. Indian Journal of Microbiology, 48(1):49-64.

Peacock, A. D.; Chang, Y-J.; Istok, J. D.; Krumholz, L. R.; Geyer, R.; Kinsall, B.; Watson, D.; Sublette, K. L. & White, D. C. (2004) Utilization of microbial biofilms as monitors of bioremediation. Microbial Ecology, 47(3):284-292.

Singh, R.; Paul, D. & Jain, R. K. (2006) Biofilms: implications in bioremediation. Trends in Microbiology, 14(9):389-397.

Sprocati, A. R.; Alisi, C.; Segre, L,; Tasso, F.; Galletti, M. & Cremisini, C. (2006) Investigating heavy metal resistance, bioaccumulation and metabolic profile of a metallophile microbial consortium native to an abandoned mine. Science of the Total Environment, 366(2-3):649-658.

van Hullebusch, E. D.; Zandvoort, M. H. & Lens, P. N. L. (2004) Metal immobilisation by biofilms: Mechanisms and analytical tools. Reviews in Environmental Science & Biotechnology, 2:9-33.

Bibliografía recomendada (la que uso continuamente)

Siempre es complicad recomendar bibliografía. Mucho depende de la profundidad de los conceptos o de la amplitud de los mismos. Es muy común encontrarse en la situación de que algunas personas prefieren un autor a otro en base a que les agrada más la forma en que escriben.
Personalmente me inclino hacia los idiomas originales (las traducciones pecan muchas veces de errores que puede parecer superfluos, pero que hacen a la comprensión misma de la temática). Así que esta es la bibliografía que utilizo principalmente:

- Prescott L.M., Harley, J.P. y Klein, D.A. (1998) Microbiology. Editorial McGrawHill
- Atlas R.M. y Bartha R. (1998) Microbial Ecology: fundamentals and applications. Editorial Benjamin-Cumming Pub Co
- Stanier R.Y. (1998) General Microbiology.
- Eblinger H.M. (2009) Handbook of Brewering: Processes, Technology, Markets. Editorial Wiley-VCH.

A estos libros se pueden sumar algunos de Biología general para aclarar conceptos. Algunos de ellos son muy conocidos (Ville o Curtis), por lo que no los menciono.

Los Microorganismos y el hombre

Los microorganismos no solo se relacionan con los alimentos en el decaimiento de los mismos. También son capaces de darle valor agregado al alimento mediante procesos fermentativos que le brindan al alimento nuevas propiedades organolépticas. Algunos microorganismos son beneficiosos para nosotros, ya que nos ayudan a regular nuestra flora intestinal o a absorber mejor compuestos alimenticios. En los últimos años hemos comenzado a utilizar más a estos probióticos, inoculándolos de manera deliberada a distintos alimentos. Pero, ¿para qué más sirven los microorganismos?

Los microorganismos en los alimentos

Algunos microorganismos son capaces de fermentar el alimento y producir una modificación deseable en el mismo. Ejemplos de esto son la producción de bebidas alcohólicas (Saccharomyces cerevisiae), yogures a base de ácido láctico (Lactobacillus y Streptococcus) y vinagres a base de ácido acético (Acetobacter). Los alimentos fermentados poseen el valor agregado que le otorga el metabolismo del microorganismo, pero además loa alimentos fermentados obtienen una mayor durabilidad.

Los microorganismos en la industria automotriz

La producción de alcohol por parte de S. cerevisiae no es únicamente utilizada por la industria alimenticia. El alcohol obtenido de la fermentación nunca superará los 20 º debido a que es el límite de tolerancia de la levadura. Pero la destilación fraccionada permitirá aumentar la proporción de alcohol de tal manera que este pueda ser utilizado como combustible. En algunos países del mundo se utiliza la denominada Alconafta que es gasolina mezclada con un 30 a 85% de alcohol. Solo en Brasil se ha implementado un automóvil que funciona con 100% de alcohol.

Algunos microorganismos son capaces de producir el compuesto 2, 3- butanodiol, el cual se ha utilizado ampliamente en la industria de los combustibles como diluyente, y en algunos casos como combustible mismo (debido a sus propiedades explosivas).

Los microorganismos en la agricultura

Gibberella fujikuroi es un microorganismos asociado a las raíces de muchas plantas. Por lo general se la encuentra asociada a las células radiculares pero no forma nódulos. Este microorganismo tiene la peculiaridad de ser capaz de producir Giberelinas, que es una fitohormona (hormona vegetal) que promueve el crecimiento de las plantas. Otros microorganismos como las Micorrizas (hongos asociados a las raíces de plantas) y los fijadores biológicos de nitrógeno (Frankia, Rhizobium).

Nodulación generada por
la presencia de Rhizobium

Los microorganismos en la producción animal

Así como los probióticos nos ayudan a nosotros, también ayudan a la producción animal. Los microorganismos son capaces de sintetizar vitaminas y aminoácidos que los animales no podemos sintetizar. Muchos de los microorganismos productores de compuestos útiles viven dentro nuestro (flora intestinal), pero otros no. La incorporación de estos en los alimentos mejora nuestra producción y saludo. La utilización de microorganismos productores del pigmento Astaxantina ha mejorado el estado de salud en los criaderos de peces, vacas y cerdos.

Los microorganismos en la industria

Muchos microorganismos son fuente de insumos industriales. Ya mencionamos a S. cerevisiae, productora de alcohol. De la misma manera los microorganismos son capaces de producir otros compuestos como la acetona, el ácido acético, el ácido láctico, el butanol y el ácido cítrico. Otro uso importante es la capacidad de los microorganismos de degradar distintos compuestos complejos (lípidos, proteínas, almidón, ésteres, petróleo). Esta degradación es posible gracias a las enzimas de los microorganismos. Las enzimas son moléculas complejas que, en presencia de un compuesto (sustrato) catalizan una reacción química de manera rápida. Las enzimas están presentes en muchos de nuestros artículos domésticos como jabones y detergentes. En la industria suelen utilizarse para procesos de clarificación y otros.

Los microorganismos en la minería

Algunos microorganismos son capaces de realizar dos procesos opuestos entre sí: la biolixiviación y la biorremediación. La biolixiviación es la separación de un compuesto presente en un mineral. Por ejemplo la extracción del hierro presente en la pirita (FeS₂). Este proceso permite hacer lo mismo que logramos a través de la minería convencional pero sin la aplicación de compuestos tóxicos como el cianuro o el mercurio.

La biorremediación es el proceso opuesto. Algunos microorganismos son capaces de “comerse” los compuestos tóxicos presentes en el agua. La biorremediación más conocida es la que se da en las plantas de tratamiento de líquidos cloacales. En estas, los microorganismos comen la materia orgánica (proceso aeróbico), mineralizan los restos (proceso anaeróbico) y remueven compuestos tóxicos como metales (Cu, Zn, Hg, Cd, Cr), colorantes y otros.

Los microorganismos en la medicina

Sabemos que algunos microorganismos son capaces de producir compuestos que, purificados, ejercen una acción farmacológica deseable (antibióticos). Pero los microorganismos también pueden ser utilizados como vehículos para producir otros compuestos de interés como vacunas y hormonas. En estos casos no hablamos de microorganismos naturales sino de microorganismos genéticamente modificados (OGM). En estos microorganismos se integran genes específicos que les permiten sintetizar nuevos compuestos útiles para la salud. El caso más notorio es la producción de insulina humana utilizando a Escherichia coli y Saccharomyces cerevisiae.

Microbiología de los alimentos 2° parte

Métodos de conservación de alimentos

Factores Extrínsecos

Los alimentos son una excelente fuente de nutrientes. Nosotros consumimos los alimentos para procesar estos nutrientes y obtener así la energía que precisamos para mantener en funcionamiento nuestro sistema metabólico. Pero de la misma manera los microorganismos también encuentran a nuestros alimentos como una excelente fuente de nutrientes. Desde que el humano ha sido capaz de producir exceso de alimentos, hemos comenzado una lucha intensa contra los microorganismos causantes de la pudrición de nuestros alimentos. Debido a esto hemos desarrollado algunas estrategias (con mayor o menor tecnología) para conservar nuestros alimentos. A continuación enumeraremos algunos de los métodos más utilizados para el control de los microorganismos presentes en los alimentos:

• Remoción de los microorganismos.

La remoción de los microorganismos de un alimento consta en sacarlos mediante barreras físicas llamadas “filtros”. Esta técnica sólo puede ser aplicada en alimentos líquidos (agua, vinos. Jugos), ya que el fundamento de la filtración es que la molécula del alimento, más pequeña que el microorganismo, pase a través de un poro mientras el microorganismo queda atrapado en el filtro. Esta técnica puede remover la totalidad de los microorganismos presentes en el alimento, aunque es compleja y demora mucho tiempo.

• Bajas temperaturas

Camión frigorífico

La temperatura es un factor determinante en el crecimiento de los microorganismos. Por lo general, los microorganismos que encontramos habitualmente en el alimento son denominados “mesófilos”. Estos microorganismos crecen mejor a temperaturas que van desde los 20 a los 30 °C. A medida que la temperatura baja, su velocidad de duplicación (crecimiento poblacional) disminuye drásticamente. Las primeras heladeras que aparecieron eran capaces de disminuir la temperatura a 5 °C, lo que demora el crecimiento de los microorganismos fuertemente, pero no lo detiene por completo. La aparición de los freezers mejoró fuertemente la conservación de los alimentos, pudiendo conservarse hasta 6 meses a -20 °C. A pesar de que la baja temperatura es un buen método, no detiene el crecimiento de los microorganismos por completo. Además es importante destacar que las bajas temperaturas no reducen el número poblacional ya existente en el alimento. Si un alimento está muy contaminado, el frío no mejorará la situación.

• Altas temperaturas

Autoclave industrial

Las temperaturas superiores a los 100 ºC resultan muy efectivas para eliminar microorganismos. Podríamos dividir al calor en 2 tipos según su fuente: calor húmedo y calor seco. El calor húmedo es el causado por el vapor de agua. En este, la temperatura dependerá de manera proporcional a la temperatura del vapor de agua. Por esta razón, si el agua hierve a 100 ºC, la temperatura del vapor de agua será de 100 ºC. Sin embargo, en 1879 el inventor Charles Chamberland creó lo que luego sería conocido como el Autoclave. Este aparato funciona bajo los principios del aumento de la temperatura de los vapores según la presión. Aunque Chamberland no inventó propiamente el autoclave, su fabricación posterior se le atribuye y los autoclaves llevan su nombre. En el autoclave, al alcanzar una atmósfera de presión por sobre la atmósfera normal, la temperatura de ebullición del agua aumenta y su vapor llega a los 121 ºC. La exposición de sustancias y sólidos porosos a esta temperatura por más de 15 minutos asegura la muerte de las esporas de los microorganismos.

El calor seco se logra a través de la exposición no directa de un material al fuego. Habitualmente estaríamos hablando de un horno. Los hornos convencionales llegan a temperaturas de entre 180 y 210 ºC. Para una esterilización eficiente se debe someter al material a 180 ºC por un promedio de 2 hs. Pero la ventaja fundamental de este método es que permite secar o deshidratar los alimentos. A pesar de que implica la cocción, también permite la eliminación de agua, lo cual es una ventaja para la conservación del alimento, cosa que no se logra en el calor húmedo. A pesar de eficiente, este método genera cambios drásticos en el alimento que alteran su sabor final, pero conservan el alimento.

Otra técnica de conservación de alimentos es la pasteurización. Este método fue descripto por Luis Pasteur en 1884 y consiste en calentar un líquido dentro de un recipiente utilizando otro líquido que transfiere temperatura. Esto hace que la temperatura del líquido a pasteurizar será siempre inferior a su temperatura de ebullición. Pero la técnica de pasteurización no busca esterilizar el alimento sino reducir la carga microbiana.

• Disponibilidad de agua

El agua en los alimentos es un factor fundamental para el crecimiento de microorganismos. Por lo tanto la eliminación del agua mediante la deshidratación tiene un excelente efecto para impedir el aumento de la población de microorganismos en un alimento. Es importante destacar que este método no reduce la carga microbiana sino que impide el crecimiento de los microorganismos. Las técnicas de deshidratación de alimentos son muy variadas. Podemos citar el salado de carnes, la deshidratación por calor y la liofilización de la leche (para obtener leche en polvo). A pesar de ser técnicas distintas, todas tienen como objetivo bajar la disponibilidad de agua metabolizable en el alimento. Los métodos tradicionales son más baratos que los tecnológicos, pero su efecto en el sabor final del alimento no es despreciable.

Otra forma de limitar la disponibilidad de agua en los alimentos para el crecimiento de microorganismos es la alteración de la concentración de solutos. Esta técnica, a pesar de sencilla, posee una concepción teórica bastante compleja. Se basa en el potencial osmótico de cualquier membrana celular. La concentración de solutos en el citosol es de 0,9%. Si la concentración de solutos del alimento fuese muy superior a esta, la célula se deshidrataría sin poder crecer. Las 2 formas más típicas de lograr esto es mediante el salado (salmueras) o mediante el agregado de azúcares (jaleas y dulces).

• Compuestos químicos

Existe una gran variedad de compuestos químicos capaces de conservar los alimentos. La base de estos compuestos es su toxicidad, la cual genera una inhibición para el crecimiento de los distintos microorganismos. Sin embargo, debido a que son compuestos tóxicos, deben ser fuertemente regulados ya que su efecto no se restringe exclusivamente a los microorganismos. Una vez dosificados, estos productos son extremadamente útiles y eficientes para el control de un sinfín de microorganismos.

• Irradiación

La irradiación de los alimentos es un proceso más común de lo que se cree. La radiación más utilizada es la UV-B, la cual tiene una gran eficacia para eliminar microorganismos presentes en la superficie de los alimentos. Sin embargo esta técnica no funciona con microorganismos que se encuentren internamente. Otra opción es la utilización de rayos gama provenientes de un núcleo de cobalto 60 (Co⁶⁰). Estos rayos penetran los alimentos pero deben ser utilizados con precaución porque generan radicales libres, agua oxigenada y oxidan los alimentos.

Espectro de radiaciones ionizantes y no ionizantes

• Inhibición por productos microbianos

Los microorganismos son capaces de generar productos tóxicos para otros microorganismos. Muchos de estos productos son utilizados en la medicina y los conocemos vulgarmente como “antibióticos”. Estos productos pueden ser utilizados en los alimentos para inhibir el crecimiento de microorganismos que degraden a los alimentos: funcionan como conservantes naturales. Sin embargo este método requiere de la presencia de los microorganismos o bien de la purificación de las sustancias antibióticas. Además, el abuso de sustancias antibióticas no es bien vista por los microbiólogos ya que pueden generar resistencia en los microorganismos, dando como resultado cepas altamente resistentes y potencialmente patógenas.

 Los metabolismos microbianos comunes también suelen producir efectos tóxicos sobre otros microorganismos. La producción de alcohol en la fermentación es un caso muy usual. El alcohol es un desinfectante común, producido por la levadura S. cerevisiae. De la misma manera la producción de ácidos como el ácido láctico o el ácido acético impiden el crecimiento de microorganismos. Claro esta que estos procesos alteran fuertemente a los alimentos, los cuales son fermentados por microorganismos.

Microbiología de los Alimentos 1° Parte

Relación microorganismo-alimento

Las relaciones entre los microorganismos y los alimentos se pueden dividir en 2 tipos: beneficiosas y perjudiciales (entiéndase que el beneficio/perjuicio depende del valor del alimento para el hombre).

• Relaciones beneficiosas: Los microorganismos son capaces, a través de su metabolismo, de modificar estructural y químicamente los alimentos. Muchas veces sucede que esta modificación es beneficiosa para el hombre. Las fermentaciones de los alimentos otorgan valor agregado a los mismos. La principal fermentación utilizada es la alcohólica. Ésta es producida por una levadura (Saccharomyces cerevisiae) que transforma azúcares en alcohol etílico y CO₂. La segunda fermentación más importante es la ácida (para obtener ácido láctico, acético o ambos). Esta fermentación se utiliza para desnaturalizar proteínas, principalmente de la leche, obteniendo productos lácteos derivados (queso y yoghur). Asimismo, algunos microorganismos resultan de un gran valor nutritivo o ayudan a nuestro organismo en la captación y asimilación de nutrientes. Llamamos a estos microorganismos “probióticos”(Lactobacillus casei).

  

  Los microorganismos en los alimentos diarios
• Relaciones perjudiciales: Al igual que en las relaciones beneficiosas, en las relaciones perjudiciales los microorganismos utilizan los nutrientes de los alimentos para crecer. La gran mayoría de los microorganismos que utilizan los alimentos generan compuestos desagradables (ácido sulfídrico, índoles, ácido fórmico, compuestos volátiles de mal olor) y generan cambios físicos indeseables (dureza del alimento, mucosidad, ranciedad).

  

  Moho producido por Aspergillus niger

Decaimiento del alimento

Cuando un microorganismo ejerce un cambio físico o químico en un alimento se denomina a esto “decaimiento”. A fines prácticos el decaimiento es igual que la putrefacción, pero el término es más preciso ya que se refiere al decaimiento de las características nutritivas del alimento por la acción metabólica de microorganismos. Cuando un alimento decae, pierde su valor nutritivo. Esto significa que, si el alimento es aún comestible, no poseerá los nutrientes que debería. En el caso del alimento para ganado, el decaimiento es un serio riesgo en la nutrición de los animales.

Crecimiento de microorganismos en los alimentos

El crecimiento de los microorganismos en los alimentos está controlado por factores intrínsecos (internos a ellos) o extrínsecos (externos a ellos).

Factores intrínsecos:

• Componentes químicos: Algunos alimentos poseen altas concentraciones de hidratos de carbono (pan, mermeladas, pastas) por lo que su decaimiento no genera malos olores y se caracteriza por crecimiento de hongos. Si el alimento posee altas concentraciones de grasas y proteínas se producirán malos olores provenientes de aminas volátiles como la cadaverina y la putrecina.
• pH: Los tipos de microorganismos que crecerán en el alimento también dependen de la acidez del mismo. Un alimento ácido será colonizado principalmente por hongos mientras que uno neutro será colonizado principalmente por bacterias. En el caso de las carnes esto es muy visible y peligroso ya que los microorganismos que primero crecen en los productos cárnicos son patógenos.
• Disponibilidad de agua: La disponibilidad de agua del alimento es fundamental para el crecimiento microbiano. Mientras menos agua tenga (o más solutos) menos microorganismos crecerán.
• Estructura física: La estructura física también afecta la colonización. Si una zona del alimento presenta estructuras cerradas y firmes será más difícilmente colonizable (cáscara de pan).
• Compuestos tóxicos: muchos alimentos poseen compuestos tóxicos para microorganismos (principalmente enzimas). Estos compuestos reducen la capacidad de los microorganismos para colonizar el alimento.

Factores extrínsecos:

 Los factores extrínsecos son aquellos que se dan en el procesamiento del alimento. Los alimentos pueden ser sometidos a altas temperaturas (pasteurizaciones, cocciones) para reducir la carga de microorganismos. También se agregan químicos que conservan los alimentos impidiendo el crecimiento de microorganismos. La disponibilidad de oxígeno es muy importante. La gran mayoría de los microorganismos causantes de decaimiento son aerobios con lo cual no crecerán en ausencia de O₂. El aumento de la concentración de gases como CO₂ también inhibe el crecimiento de microorganismos (AM o atmósferas modificadas).

Quimioterapia antimicrobiana

Desinfección Vs. Tratamientos farmacológicos

Cuando se desinfecta un objeto inanimado se trata de no dañarlo en el proceso. Para esto se analizan las características fisicoquímicas del objeto y se selecciona el mejor proceso de desinfección. Es muy común que, para la eliminación de microorganismos en objetos inanimados, se utilicen métodos que destruyan la pared celular. Algunos ejemplos son los detergentes, los tensioactivos y las sustancias degradadoras de grasas y proteínas.

En cambio cuando hablamos de desinfectar un ser vivo lo esencial será dañar lo menos posible al organismo hospedador (el paciente) y lo máximo posible al huésped (patógeno). Para el tratamiento de pacientes se suelen utilizar tres tipos de fármacos agresivos contra los patógenos más comunes del hombre. Todos ellos llevan el sufijo “anti” que significa “contra” pero que no establece claramente su acción. Estos son antivirales, antimicóticos y antibacterianos. En última instancia todos estos son denominados antibióticos, ya que actúan en contra de la vida de aquellos que se ven afectados por su presencia.

Los antibióticos

Penicillum notatum: el hongo
de la penicilina

Un antibiótico, como lo indica su nombre, es un compuesto químico que atenta contra la vida de un microorganismo en particular. Anti implica contra y biótico implica vida. La mayoría de los antibióticos son compuestos naturales provenientes de los microorganismos. Tal vez el antibiótico más conocido sea la penicilina (purificada en un principio del hongo Penicillun notatum). Químicamente un antibiótico natural es una enzima. Las enzimas son responsables de distintos procesos metabólicos, entre los más comúnes del tipo catabólico (destrucción de moléculas complejas). Una enzima pectinolítica (causante de la lisis o la descomposición de la pectina) será capaz de descomponer la pectina, por ejemplo, presente en un concentrado de jugo. De la misma manera, una enzima lipolítica degradará la grasa presente en la membrana de un microorganismo (o sea, degradará la bicapa lipídica).

Pero, ¿por qué razón un microorganismo produciría un compuesto químico que atente contra la vida de otro? Como siempre en la naturaleza el orden natural es comer o ser comido. Suena un poco feo dicho de ese modo, pero la naturaleza ha obligado a los seres vivos a defenderse de sus vecinos (en la cima podemos encontrarnos a nosotros habiendo llegado al límite de modificar el medio ambiente mismo). Los microorganismos no se encuentran en una situación muy diferente a la del resto de los seres vivos de este planeta. La diferencia es que su lucha es de célula a célula. Algunos microorganismos son capaces de comerse a otros (un proceso denominado fagocitosis). Otros confían en el número y en la movilidad. Algunos han comenzado la guerra química. Y estos últimos son los capaces de producir compuestos antibióticos. Por lo tanto ahora comprendemos que la producción de compuestos antibióticos por parte de los microorganismos surge de la necesidad de defenderse de otros.

Clasificara los antibióticos no es tarea fácil. Todo depende del criterio que empleemos para este fin. Podemos comenzar definiendo a los antibióticos de acuerdo al grupo que atacan. En este aspecto tenemos 3 opciones: antibacterianos, antifúngicos (o antimicóticos) y antivirales. Los últimos son más complejos y, a pesar de su nombre, no necesariamente evitan el ataque de los virus sino que lo modulan. Los antibacterianos son antibióticos que actúan sobre bacterias y los antifúngicos (o antimicóticos) actuan sobre los hongos. El término que se emplea se relaciona con la etimología de la palabra. Al decir antifúngico se hace referencia al Reino Fungi (según la clasificación de Whittaker), mientras que al decir antimicótico se hace referencia a los hongos en general, cuya denominación en griego es mycos.

Otra forma de clasificación es según el efecto que ejercen sobre el microorganismo en cuestión. En este aspecto tenemos dos opciones: los -sidas y los -estáticos. En realidad esta es la terminación de la palabra con la cual podemos definir el efecto del antibiótico. Por ejemplo, si un médico receta un antibiótico tipo bactericida, este antibiótico matará a las bacterias. Por otro lado si receta un fungistático, el antibiótico detendrá la proliferación del hongo susceptible al antibiótico. La diferencia entre recetar un antibiótico tipo -sida o tipo -estático dependerá de la estrategia que evalúe el profesional médico. Al recetar un antibiótico que detiene la proliferación de un microorganismo patógeno pero que no lo mata, el médico está buscando que sea el sistema inmune del hospedador el que se defienda. Esto puede servir para que el hospedador se vuelva resistente al patógeno. Si el patógeno fuese muy agresivo y el paciente no pudiese defenderse del ataque, el profesional médico elegirá un antibiótico tipo -sida, para así preservar la vida del hospedador.

Por último se puede catalogar a los antibióticos según su familia de compuesto activo. Esto es más complejo, pero al mismo tiempo es más conocido por el hecho de que se utiliza comúnmente. Aquí podemos encontrar a las familias de las penicilinas, las cefalosporinas, las quinolas, los nitroimidazoles y otros tantos.

El efecto de los antibióticos

El efecto de un antibiótico determinado se divide en 2 partes. El efecto primario y el efecto secundario:

• Efecto primario

El efecto primario de un antibiótico será el que ejerce directamente sobre un microorganismo patógeno. De acuerdo a si el antibiótico es de tipo -cida o de tipo -estático, podremos esperar cualquiera de las 2 situaciones. En general los antibióticos actúan sobre el exterior de la célula o sobre el material genético de la misma. Por lo tanto los antibióticos impedirán la generación de pared o membrana (lo que impide la multiplicación del patógeno), degradará la membrana plasmática, destruirá parcial o totalmente el ADN o desnaturalizará los ribosomas. Cualquiera de estas opciones generará un fuerte daño sobre el microorganismo patógeno.

• Efecto secundario

El efecto secundario refiere al daño que ejerce el compuesto sobre el hospedador. Este efecto está relacionado principalmente con la dosis y el efecto del antibiótico sobre las células del hospedador (toxicidad) o sobre la flora normal del mismo (amplitud del efecto antibiótico). Cuando se suministran dosis bajas y de corta duración (2 o 3 días de tratamiento) de antibióticos, los efectos secundarios suelen ser despreciables. Por ejemplo el uso de penicilina como antibiótico general (la penicilina es un bacteristático de amplio espectro), el cual tiene pocos efectos adversos y se suele utilizar inclusive a nivel pediátrico. Sin embargo, el uso indiscriminado de este antibiótico ha producido un decrecimiento elevado en su capacidad antibiótica, obligando a los médicos a aumentar las dosis y la frecuencia. Inicialmente la dosificación era muy baja y su efecto era tan elevado que los médicos comenzaron a creer que estaban diagnosticando mal las enfermedades. Actualmente la dosis recomendada para un adulto por toma es de 1200000 unidades internacionales, hasta 2 veces por día. Los efectos secundarios de los antibióticos dependen de cada uno de ellos y van desde nauseas y vómitos hasta trombosis y convulsiones (incluyendo la muerte como efecto colateral).

Toxicidad selectiva de los antibióticos

Lo más importante de un antibiótico es su toxicidad selectiva. Esto implica que el efecto tóxico se verá reflejado sobre el microorganismo patógeno y no sobre el paciente. Un ejemplo muy común son los antibióticos que atacan la formación de las paredes de peptidoglicanos de las bacterias. Como el hospedador no posee este tipo de pared celular, el efecto del compuesto se reduce al causado sobre el patógeno (por ejemplo el cloranfenicol). La toxicidad selectiva del antibiótico se puede expresar en 2 parámetros:

1. La dosis terapéutica (nivel del fármaco necesario para el tratamiento)
2. La dosis tóxica (nivel de fármaco que genera efectos secundarios)

Asimismo, los fármacos utilizados pueden tener un espectro de acción más amplio o más reducido. Un antibiótico de espectro reducido afectará a una gama pequeña de agentes patógenos. Algunas veces llega a ser genero-específica. Al contrario un antibiótico de amplio espectro será efectivo contra una gran variedad de agentes patógenos. Por lo general los antibióticos de espectro reducido suelen ser más eficientes que los de amplio espectro.

Dosificación

Un aspecto muy importante es definir las dosis sobre las cuales el compuesto es efectivo o no. Las dosis pueden separarse en 2 clases.

• Concentración inhibitoria mínima de crecimiento (CIM): Es la concentración más baja del antibiótico que inhibe el crecimiento del patógeno pero no lo mata.
• Concentración letal mínima (CLM): Es la mínima concentración de un compuesto que mata al organismo. Por lo general se estudia la muerte de una proporción de la población en un tiempo determinado. Por ejemplo la CLM que mata a la mitad de la población en 1 día se la denomina CLM_50-24 (50% en 24 hs).

La dosificación de un compuesto antibiótico es cosa seria y no debe ser administrado sin prescripción médica, ya que los efectos adversos pueden ser complejos. Asimismo, los medicamentos pueden interaccionar entre ellos con distintos efectos (en el prospecto de los medicamentos esto se encuentra como interacciones medicamentosas). Las dosis recetadas por los médicos tienen como finalidad causar el efecto deseado con la menor dosificación necesaria para el tipo de enfermedad y la sintomatología presente. Una dosis mayor no necesariamente implica una mejor cura de una enfermedad.

Riesgos de la automedicación

“¿Qué mal podría causarme tomar este antibiótico, si seguramente lo que me aqueja es curado por el?” En primera instancia determinar el causal de una enfermedad es algo complejo y que requiere tiempo. Una gastroenteritis podría estar causada por Helicobacter pylori, con lo cual podrían utilizar los antibióticos claritromicina, amoxicilina y tetraciclina. Sin embargo la gastroenteritis podría estar causada por otras bacterias (como Escherichia coli), virus (como los rotavirus), el desbalance de la flora intestinal, una intoxicación alimenticia o incluso el estrés.

¿Pero qué efecto negativo podría generar la ingesta de un antibiótico que, en general, nos cura de las enfermedades? No olvidemos que los antibióticos matan a las bacterias sensibles. El uso de antibióticos de amplio espectro como la amoxicilina puede causar el desbalance de la biota normal intestinal, lo que puede degenerar en un cuadro clínico aun peor. Los antibióticos suelen ser abrasivos para el epitelio intestinal aumentando la probabilidad de ulceraciones. El tratamiento prolongado genera gastritis en los pacientes. Y lo pero de todo, los antibióticos pueden ser resistidos por bacterias inespecíficas. Un ejemplo puede ser la resistencia adquirida a la amoxicilina por la bacteria Lactobacillus casei. Esta bacteria es parte de nuestra biota normal y su presencia es muy beneficiosa para nuestro organismo. Al ser agredida con amoxicilina, esta bacteria puede ganar una resistencia genética a la misma. El problema radica en que las bacterias pueden transferirse información genética a través de los plásmidos (estructuras genéticas circulares que se transfieren entre bacterias a través del proceso de conjugación). Si la resistencia a la amoxicilina pasara de Lactobacillus casei a Helicobacter pylori, entonces sería imposible combatir a esta bacteria con este antibiótico. El paso siguiente es utilizar antibióticos más agresivos, los cuales resultan ser más agresivos para el paciente también.

 Por todas estas razones es muy importante no automedicarse y buscar el asesoramiento de un médico clínico. En última instancia será el quien pueda decirnos si debemos preocuparnos realmente o no de la posibilidad de una infección patogénica.

Microorganismos patógenos indicadores

Como ya hemos dicho antes, los microorganismos patógenos se han especializado en vivir dentro de nuestros cuerpos. Esto hace que, de encontrarnos con un microorganismo patógeno, podamos saber de dónde proviene. A esto es a lo que denominamos Microorganismos Patógenos Indicadores. El microorganismo más utilizado por sus características es la bacteria Escherichia coli.

Escherichia coli

¿Dónde se la encuentra?

E. coli es un microorganismo típico del tracto digestivo de mamíferos grandes (caballos, vacas y el hombre). Esta bacteria vive en el intestino grueso y se alimenta de todos los desechos orgánicos que el estómago no pueda asimilar. Al alimentarse de estos desechos, la bacteria es capaz de producir vitaminas y aminoácidos que el organismo hospedador es incapaz de producir (Simbiosis Mutualista). En este caso la bacteria resulta beneficiosa para el organismo, aunque no siempre sucede de la misma manera.

¿Cómo vive?

E. coli es un microorganismo especializado a la vida dentro del cuerpo de su hospedador. Su principal requerimiento es una temperatura de 37 ºC. Asimismo esta bacteria precisa de grandes concentraciones de materia orgánica.

¿Cómo se elimina del cuerpo?

Cuando la población intestinal de E. coli aumenta demasiado, los excesos son eliminados por la materia fecal. En casos de invasión grave puede suceder que E. coli llegue al estomago y en este caso es eliminada también por regurgitación.

¿Sobreviviríamos sin ella?

No. Vivir con esta bacteria nos otorga grandes beneficios que no podemos obtener de manera autónoma como ser una gran cantidad de vitaminas y aminoácidos y la posibilidad de utilizar fuentes de nutrientes que somos incapaces de degradar por nuestra cuenta.

¿Por qué es peligrosa?

En realidad existen muchas cepas de E. coli. Una cepa es una variedad dentro de una misma especie. La palabra cepa se utiliza principalmente en microbiiología, mientras que en botánica se usa la palabra “variedad” (como en el caso de la acelga Beta vulgaris variedad cicla, que es pariente de la remolacha Beta vulgaris) mientras que en la zoología se usa la palabra “subespecie” (como en el caso del perro Canis lupus subespecie familiaris, que es una subespecie del lobo Canis lupus). En el caso de E. coli existe una cepa en particular (O157:H7), que posee una composición de membrana (endotoxina tipo lipopolisacárido) que es reconocida por nuestro sistema inmunológico. Otra cepa denominada E. coli enterohemorrágica (ECEH) produce la enfermedad conocida como Síndrome Urémico Hemolítico (SUH). Esta cepa, al anclarse al tubo digestivo, produce una exotoxina que destruye las células del epitelio intestinal generando hemorragias internas. Si las toxinas entran al sistema sanguíneo, pueden generar destrucción masiva de tejidos.

¿Cómo puede afectarnos?

La mala higiene es el principal riesgo para el contagio de cepas agresivas de E. coli. Los alimentos cárnicos suelen ser los más riesgosos debido a que las carnicerías no cumplen con las condiciones de higiene mínimas (lavar tablas y utensilios con agua-lavandina). Asimismo, en el hogar también se debe tener cuidado al manipular carnes. Las verduras sirven como transporte para la bacteria. Por eso las carnes deben separarse de los vegetales. Los alimentos líquidos también son de riesgo, pero solo si no se encuentran propiamente pasteurizados.

El contagio en la naturaleza

 A pesar de que es raro, el contagio en la naturaleza puede producirse. Los casos más típicos son beber agua de arroyos de montaña que pueden estar contaminados corriente arriba y bañarse en balnearios públicos contaminados con aguas que contengan materia fecal o estén en contacto con líquidos intestinales de animales (ej. Bahía Serena, contaminada por el arroyo de desagüe del mallín del casco).

Utilización malintencionada de microorganismos patógenos

Bioterrorismo

Si en algo somos buenos es en causar terror. Para aterrorizar a alguien simplemente debemos amenazar su integridad física o psicológica. Esto generará miedo en la otra persona. Si la amenaza es suficientemente sofisticada, causará terror. Cuando decimos que una amenaza es sofisticada implica que la persona no puede saber si estamos hablando en serio o no. Apuntarle a una persona con un arma cargada le da la certeza a la otra persona de que probablemente morirá si es impactado por la bala. Pero, ¿qué sucede si le decimos a una persona que podríamos envenenarla? Es imposible ver un veneno y evitarlo. Con lo cual la persona se siente aterrorizada por lo que no puede ver pero puede causarle un gran daño.

Bien, ya definimos que es el terrorismo. Es hora de hablar del bioterrorismo. El bioterrorismo se define como el uso intencional o la amenaza de uso de virus, bacterias u hongos patógenos o sus toxinas para producir enfermedades y/o muerte sobre poblaciones animales, vegetales o humanas.

La utilización de productos químicos ya ha sido utilizado por la humanidad en guerras (como el gas mostaza o el gas sarín). Sin embargo este tipo de armamentos tiene un efecto localizado y de corto a mediano plazo. Los microorganismos, en cambio, poseen una mayor incidencia y la capacidad infectiva a nuevos huéspedes una vez que se produce el brote de la enfermedad. Algunos casos conocidos de amenazas biológicas han sido la utilización de la espora de Bacillus anthracis (ántrax), el virus Lassa, la bacteria Salmonella tiphy y el virus de la viruela.

Las características de supervivencia de los microorganismos permiten que estos puedan ser inoculados casi en cualquier bien utilizado por el humano (alimentos, agua, suelos e incluso el aire). Asimismo, la introducción de un patógeno potencialmente nocivo se puede lograr introduciendo a su vector animal o vegetal. A pesar de los esfuerzos de organizaciones internacionales por detectar el uso de microorganismos como armas biológicas, aún no existen protocolos suficientes para identificar este uso potencial.

Microorganismos potencialmente peligrosos

La utilización de productos químicos ya ha sido explotada por la humanidad en guerras (por ejemplo el gas mostaza o sarín). Sin embargo este tipo de armamentos tiene un efecto localizado y de corto a mediano plazo. Los microorganismos, en cambio, poseen una mayor incidencia y la capacidad infectiva a nuevos huéspedes una vez que se produce el brote de la enfermedad. Algunos casos conocidos de amenazas biológicas han sido la utilización de la espora de Bacillus anthracis (ántrax) en 1996 en Estados Unidos y el virus de la viruela (actualmente erradicado pero con cepas activas en laboratorios de Bioseguridad Nivel 4).

Ejemplos de agentes de bioterrorismo

Tipo	Agente	Enfermedad	Estado
Patógeno	Variola virus	Viruela	Erradicada (cepas en LB4 EUA, GB y Rusia)
	Arbovirus	Encefalitis viral	Presente
	Arenavirus	Fiebre hemorrágica	Presente
	Bacillus anthracis	Ántrax, carbúnculo	Presente
	Brucela suis	Brucelosis	Presente
	Coxiella burnetii	Fiebre Q	Ganado Australia
	Francisella tularensis	Tularemia (conejos)	Hemisferio norte
	Yersinia pestis	Peste	Presente
Toxina	Botulismo	Neurotóxico
	Ricina	Neurotóxico
	Enterotoxina B	Tóxico celular

Ventajas de utilización de microorganismos

La capacidad de los microorganismos de sobrevivir en el ambiente permite que estos puedan ser inoculados casi en cualquier bien utilizado por el humano (alimentos, agua e inclusive el aire). Asimismo, la introducción de un patógeno potencialmente nocivo se puede lograr introduciendo a su vector animal o vegetal o directamente enfermándolos previamente. A pesar de los esfuerzos de organizaciones internacionales por detectar el mal uso de microorganismos, aún no existen protocolos para detectar e impedir el uso de estos microorganismos. De hecho, muchos de los casos donde se cree que se han utilizado microorganismos como armas biológicas no poseen fundamentación suficiente. El esfuerzo de muchos países se ha centrado entonces en realizar leyes para prevenir el mal uso de microorganismos.

Riesgos de utilización de microorganismos como armas

Es casi impensable que la humanidad haya utilizado microorganismos como armas biológicas incluso antes de saber como curar las enfermedades que causan. Y en la actualidad no es muy diferente. A pesar de los avances de la medicina, muchos microorganismos siguen causando enfermedades mortales que no pueden ser curadas a tiempo por falta de vacunas o por desconocer cómo actúa el microorganismo.

Dado que los agentes utilizados en bioterrorismo en su mayoría no tienen vacunas, aquellos que aplican el microorganismo patógeno como arma también pueden resultar infectados y morir en el proceso. La velocidad de acción del agente muchas veces depende del estado del sistema inmune. Al atacar a una población debilitada, el efecto será rápido. Pero con personas inmunológicamente fuertes la enfermedad puede tardar. Esto implica la posibilidad de reinserción y expansión de la enfermedad. La viruela es particularmente peligroso ya que puede transmitirse a animales y pasar inadvertida por años. En la mayoría de los casos, el agente patógeno causa la muerte de su hospedador.