pinchito.es

🦠 Y las bacterias, bonita

Parte 1 de la serie «🦠 Bacterias: máquinas que dominan el universo»

En este artículo vamos a investigar el papel que juegan las bacterias en la vida en la tierra. Empezaremos viendo cuándo y cómo se descubrieron, seguiremos viendo cómo son, y terminaremos explorando dónde se encuentran, lo que incluye casi todos los rincones de nuestro cuerpo y los sitios más extremos del planeta.

Breve historia

Para empezar vamos a volver la vista atrás, hasta el año 1770. Antonie van Leeuwenhoek, un comerciante de telas holandés adinerado y sin hijos, decidió enfocar su primitivo microscopio sobre el mundo a su alrededor. Descubrió un mundo fantástico desconocido hasta entonces, y nos dejó cientos de maravillosos dibujos. Alrededor de 1776 encontró gran cantidad de pequeños animales (“animálculos”) flotando en agua estancada. Fue el primero en ver lo que ahora llamamos “bacterias”.

Bacterias dibujadas por Leeuwenhoek en un experimento bastante guarro. “No me limpié los dientes durante tres días y después tomé una muestra del material que se había alojado en pequeñas cantidades en las encías sobre mis incisivos… Encontré algunos animálculos vivos.” Fuente.
Bacterias dibujadas por Leeuwenhoek en un experimento bastante guarro. “No me limpié los dientes durante tres días y después tomé una muestra del material que se había alojado en pequeñas cantidades en las encías sobre mis incisivos… Encontré algunos animálculos vivos.” Fuente.

Pasemos ahora a “la edad de oro de la microbiología”: entre 1850 y 1915 Pasteur y Koch sentaron las bases de la nueva ciencia. Louis Pasteur hizo su famoso experimento para demostrar que las bacterias no se generaban espontáneamente.

Matraz de cuello de cisne similar al usado en el experimento. Al introducir en su interior un caldo de cultivo y hervirlo, Pasteur se aseguró de que no quedaran bacterias vivas. El cuello de cisne evita que lleguen al caldo, por lo que éste no se estropea. Al empujar las partículas atrapadas en la S del cuello hacia dentro, el caldo se corrompe. Fuente.
Matraz de cuello de cisne similar al usado en el experimento. Al introducir en su interior un caldo de cultivo y hervirlo, Pasteur se aseguró de que no quedaran bacterias vivas. El cuello de cisne evita que lleguen al caldo, por lo que éste no se estropea. Al empujar las partículas atrapadas en la S del cuello hacia dentro, el caldo se corrompe. Fuente.

Robert Koch por su parte introdujo sus famosos postulados para determinar si una bacteria era la causante de una enfermedad. Entre otras innovaciones también introdujo el uso del agar para cultivo de bacterias, aunque fue por cierto la asistente e ilustradora científica Angelina Hesse quien le dio la idea.

Seguramente en el siglo XXI no quede mucho por descubrir sobre arqueas y bacterias, ¿verdad?

Clasificación

Las bacterias son una fuente inagotable de sorpresas. Incluso su clasificación en el árbol de la vida ha cambiado radicalmente en los últimos tiempos.

En 1974 Woese y Fox propusieron separar a las “arqueobacterias” en su propio árbol independiente del resto de bacterias. Actualmente se conocen como “arqueas” ya que son muy diferentes en metabolismo y genética a las bacterias.

Técnicamente en este artículo vamos a hablar de “procariotas”, que incluye a bacterias y arqueas. ¿Qué relación tienen entre sí? Desde el principio se ha pensado que las arqueas son más primitivas y por tanto anteriores. Pero la cosa no está clara. En enero de 2020 se ha publicado un artículo en Nature con el descubrimiento de la arquea que pudo dar lugar a las eucariotas. Es decir que es posible que todos los animales y todas las plantas vengamos de un antiguo linaje de arqueas.

Pequeñas, pero muchas

La mayoría de las bacterías están alrededor de la micra (1 µm), y las arqueas tienen un tamaño similar. Algunas nanobacterias como Mycoplasma genitalium pasan por un filtro de 100 nm. Por otra parte hay gigantes como Thiomargarita namibiensis que son visibles a simple vista (0.75 mm).

La bacteria más grande que conocemos, Thiomargarita namibiensis, es un gigante de casi un milímetro de diámetro. Fuente.
La bacteria más grande que conocemos, Thiomargarita namibiensis, es un gigante de casi un milímetro de diámetro. Fuente.

A pesar de ser tan pequeñas, las 1030 procariotas representan una parte sustancial de la biomasa terrestre: un 14% aproximadamente. Esta estimación tiene una enorme incertidumbre del 900%.

Biomasa por grupo. Los humanos somos un 0.01% del total; las bacterias nos superan más de mil veces. Fuente.
Biomasa por grupo. Los humanos somos un 0.01% del total; las bacterias nos superan más de mil veces. Fuente.

No sabemos exactamente el número de especies de bacterias. Algunas estimaciones llegan hasta el trillón de especies, aunque estimaciones más realistas dan entre 2 y 4 millones entre bacterias y arqueas.

Ubicuidad

Cuando se dice que algo tiene bacterias suele ser sinónimo de que está sucio o contaminado. Es hora de jugar a un pequeño juego: “¿Tiene bacterias?” Vamos a repasar distintos sitios, lugares y partes, y a investigar si albergan bacterias.

En el cuerpo humano

Sabemos desde hace tiempo que el cuerpo humano alberga más bacterias que células; normalmente se cita que el ratio es de 10 bacterias por célula, aunque probablemente el número real sea bastante parecido. El total de bacterias se calcula en 4×1013, similar al número de células.

El intestino es un clásico: alberga grandes cantidades de especies de bacterias. Fuente.
El intestino es un clásico: alberga grandes cantidades de especies de bacterias. Fuente.

Seguro que sabes que hay un montonaco de bacterias en el intestino donde cubren multitud de funciones: nos ayudan a alimentarnos y nos protegen de peligros. Pero puede que no sepas que el intestino también alberga grandes cantidades de arqueas. Son las únicas criaturas capaces de hacer ciertos procesos en nuestro planeta, por ejemplo de generar metano. Así que efectivamente están también en nuestro intestino y el de muchos otros animales.

Las partes privadas de una señora. Captura de Monty Python’s Flying Circus s02e09.
Las partes privadas de una señora. Captura de Monty Python’s Flying Circus s02e09.

Es sabido que hay flora bacteriana en la vagina, que protege de infecciones. La existencia de bacterias en el aparato reproductor femenino superior es posible aunque controvertida.

Las partes privadas de un señor. Captura de Monty Python’s Flying Circus s02e09.
Las partes privadas de un señor. Captura de Monty Python’s Flying Circus s02e09.

Los genitales masculinos también tienen una flora bacteriana, aunque mucho menos estudiada. Se sabe que el tracto urinario (tanto femenino como masculino) puede albergar infecciones asintomáticas, que a menudo no conviene tratar.

Si tanto Koch como Pasteur llevaban barba, por algo sería. Fuente.
Si tanto Koch como Pasteur llevaban barba, por algo sería. Fuente.

¿Seguramente las barbas masculinas sean focos de infección? En un estudio en un hospital estadounidense los trabajadores con barba tenían menos probabilidades de llevar la peligrosa bacteria Staphylococcus aureus que los lampiños. Además parece que en las barbas se encuentra la Staphylococcus epidermidis, capaz de segregar antibióticos para controlar otras bacterias. Así que es muy posible que las barbas sean más higiénicas que su ausencia.

Más partes privadas de una señora. Captura de Monty Python’s Flying Circus s02e09.
Más partes privadas de una señora. Captura de Monty Python’s Flying Circus s02e09.

El curso de preparación al parto de mi hija Lucía nos lo dio la pediatra Matilde Alonso. Me llamó la atención su enfoque científico y numérico a todos los problemas. Nos contó a los futuros padres que recientemente se habían descubierto bacterias en la leche materna. ¿Significa eso que las glándulas mamarias, un área tradicionalmente considerada estéril, contienen bacterias; o están en la piel de la madre? Todo indica que el interior del pecho colonizado por todo tipo de probióticos. El efecto beneficioso está más que demostrado.

Arriba: Fragmento de “La creación del Adán”, de Michelangelo, en la Capilla Sixtina (1508-15129). Abajo: sección sagital de un cerebro humano. Se sabe que Miguel Angel diseccionaba cadáveres para adquirir conocimientos de anatomía. Fuente.
Arriba: Fragmento de “La creación del Adán”, de Michelangelo, en la Capilla Sixtina (1508-15129). Abajo: sección sagital de un cerebro humano. Se sabe que Miguel Angel diseccionaba cadáveres para adquirir conocimientos de anatomía. Fuente.

¿No hay nada sagrado? Al menos el templo de nuestra inteligencia, el orgullo de nuestra especie, ¿estará libre de bacterias? Al parecer no: recientemente se han encontrado colonias bacterianas en cerebros de pacientes sanos.

El proyecto del microbioma humano: 1000 especies en la piel, 600+ especies en boca y pulmones, 500-1000 en el intestino, 60 en el tracto genito-urinario, 25 en el estómago. Fuente.
El proyecto del microbioma humano: 1000 especies en la piel, 600+ especies en boca y pulmones, 500-1000 en el intestino, 60 en el tracto genito-urinario, 25 en el estómago. Fuente.

Se han detectado de momento más de 2000 especies de bacterias, y estamos sólo al principio. Personalmente creo que estamos en el inicio de una nueva era de descubrimientos, y que encontraremos que bacterias y arqueas están en todo nuestro cuerpo, unas cumpliendo funciones vitales y otras simplemente sobreviviendo.

En el medio ambiente

Vamos ahora a salir afuera aprovechando que se ha quedado buena tarde. Veremos que las bacterias juegan papeles esenciales en los sitios más insospechados.

Nieve en los Alpes austríacos. A la derecha se ve la salida de un cañón de nieve. Foto del autor, febrero 2020.
Nieve en los Alpes austríacos. A la derecha se ve la salida de un cañón de nieve. Foto del autor, febrero 2020.

¿Por qué aparecen la lluvia y la nieve? Lo que parecería ser un proceso puramente inorgánico está fuertemente regulado por al menos una bacteria: Pseudomonas syringae. La hipótesis de David Sands en 1982 cogió fuerza cuando se encontró la proteína responsable de la nucleación, InaZ. Prácticamente toda la lluvia contiene cepas de P. syringae. Y de hecho esta proteína generada por bacterias es lo que se usa hoy día en los cañones de nieve artificial.

Werner Herzog grabando “La cueva de los sueños olvidados” en la cueva de Chauvet, Francia. Fuente.
Werner Herzog grabando “La cueva de los sueños olvidados” en la cueva de Chauvet, Francia. Fuente.

Vamos a profundizar un poco más. Las bacterias en cuevas generan la calcita, y por tanto están detrás de la formación de estalactitas y estalagmitas.

Los extremófilos no se tocan

Ya que nos estamos yendo a lugares remotos, nos adentraremos ahora en el ámbito de los organismos llamados extremófilos.

Fumarola volcánica, un ambiente altamente tóxico y nocivo para la vida en la Tierra. ¿O no? Fuente.
Fumarola volcánica, un ambiente altamente tóxico y nocivo para la vida en la Tierra. ¿O no? Fuente.

Se han encontrado procariotas capaces de alimentarse de sal, azufre generado por fumarolas volcánicas, uranio, mercurio, o simplemente pirita. Aguantan temperaturas de 300 C y de -10 C, salinidades de más del 20%, radiaciones ionizantes de 10 kGy que freirían a un tardígrado, altas concentraciones de metales pesados, profundidades de 5300 metros bajo tierra, en las fosas oceánicas más profundas, o el vacío del espacio. Y por supuesto en el hielo de la Antártida, a temperaturas de -20 C, altas salinidades y muy poca luz.

¿Te parece poco? ¿Qué tal un lago de asfalto líquido? Sin aire ni apenas agua, las colonias de bacterias y arqueas se alimentan de asfalto y generan petróleo y gas natural. Por su parte el género Pyrodictium crece de forma óptima a 105 C; se alimenta de sulfuros y forma pirita.

Max Cady de “El cabo del miedo” (Martin Scorsese, 1991) siempre me ha parecido un extremófilo de cuidado. Fuente.
Max Cady de “El cabo del miedo” (Martin Scorsese, 1991) siempre me ha parecido un extremófilo de cuidado. Fuente.

¿Cuánto tiempo pueden vivir estas preciosidades? Muestras extraídas de formaciones salinas creadas hace muchos millones de años reviven sin problema al cultivarlas en un medio salino. Estudios cuidadosos muestran que nuestras amigas tenían efectivamente 250 millones de años, lo que las convierte en las criaturas más longevas del planeta por muchísima diferencia.

Imagen de microscopio electrónico de barrido mostrando bacterias mineralizadas de una fumarola negra, en una fuente hidrotermal del fondo marino. Es posible que sean mucho más abundantes de lo que se piensa. Fuente.
Imagen de microscopio electrónico de barrido mostrando bacterias mineralizadas de una fumarola negra, en una fuente hidrotermal del fondo marino. Es posible que sean mucho más abundantes de lo que se piensa. Fuente.

Incluso se ha sugerido que los extremófilos podrían vivir miles de millones de años aunque el sol se apagara de repente. Así que no sólo llevan más tiempo que nosotros, sino que probablemente aguantarán mucho más.

Fumarola negra en medio del Océano Atlántico. Un ecosistema que puede durar hasta el fin de los tiempos, ya que no depende del sol para obtener energía. Fuente.
Fumarola negra en medio del Océano Atlántico. Un ecosistema que puede durar hasta el fin de los tiempos, ya que no depende del sol para obtener energía. Fuente.

Continuará…

Este artículo es la primera parte de la serie sobre bacterias. Continuará.

Publicado el 2021-10-17, modificado el 2021-10-17. ¿Comentarios, sugerencias?

Back to the index.