Vés al contingut

Microbiologia

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
(S'ha redirigit des de: Microbiològic)
Cultius de microorganismes.

La microbiologia (del grec "μικρός" = xicotet i "βιολογία" = estudi de la vida) és l'estudi dels microorganismes, incloent-hi els virus, procariotes i eucariotes simples. En l'actualitat, quasi tot el treball fet en microbiologia és realitzat per mètodes bioquímics i genètics. També es relaciona amb branques de la medicina com la patologia, la immunologia i l'epidemiologia, ja que hi ha microorganismes que són patògens.

Aquesta ciència ha fet contribucions fonamentals a la biologia i a la medicina, especialment als camps de la bioquímica, la genètica i la biologia cel·lular. Els microbis tenen moltes característiques que els fan organismes ideals per a l'experimentació (vegeu també bioètica):

  • Són xicotets, per la qual cosa no consumeixen molts recursos.
  • Alguns tenen temps de generació generalment molt curts (el temps necessari per a la divisió d'una cèl·lula procariota en dos en condicions òptimes és d'uns 30 minuts per a Escherichia coli, però pot ser de dies o fins i tot setmanes per a Mycobacterium tuberculosis).
  • Les cèl·lules poden sobreviure fàcilment separades d'altres cèl·lules.
  • Els eucariotes unicel·lulars es reprodueixen per divisió mitòtica i els procariotes mitjançant fissió binària. Açò permet la propagació de poblacions clòniques genèticament iguals.
  • Poden romandre congelats per grans períodes. Encara i quan el 90% de les cèl·lules moren en el procés de congelació, hi ha milions de cèl·lules en cada mil·lilitre de líquid de cultiu.

L'extensiva caracterització de microbis ha permès que aquests siguen usats en la indústria com a eines experimentals en diferents branques de la bioenginyeria.

Laboratori de microbiologia clínica

[modifica]

El laboratori de microbiologia clínica és l'encarregat de detectar els agents etilològics (microorganismes) de les malalties infeccioses. Arreu, a partir de la segona meitat del segle xx, i amb l'aparició dels moderns hospitals públics, la millora en el diagnòstic etiològic de les malalties infeccioses potencia una especialitat mèdica (existent de facto des de principis del segle XX) que treballa als hospitals generals i a laboratoris especialitzats que contribueixen enormement al coneixement de les malalties infeccioses i al seu millor tractament i control. Primer als grans hospitals de Barcelona, i posteriorment la resta d'hospitals catalans grans i petits, es posen en funcionament laboratoris especialitzats que són duts per biòles, farmacèutics, metges o químics especialistes en microbiologia clínica. A l'Acadèmia de Ciències Mèdiques de Catalunya i Balears es crea una societat que reuneix a microbiòlegs i metges clínics especialitzats en malalties infeccioses. A diferència de la microbiologia fonamental, la microbiologia clínica (una especialitat BiR, FiR, MIR i QiR), té els seus objectius als hospitals i en menor mesura a l'Atenció Primària.

Història

[modifica]
Avicenna va postular l'existència de microorganismes.

L'existència de microorganismes es va plantejar com a hipòtesi durant molts segles abans del seu descobriment real. L'existència de vida microbiològica invisible va ser postulada pel jainisme, que es basa en els ensenyaments de Mahavira ja al segle VI aC (599 aC - 527 aC).[1] :24 Paul Dundas assenyala que Mahavira va afirmar l'existència de criatures microbiològiques invisibles que vivien a la terra, l'aigua, l'aire i el foc.[1] :88 Les escriptures jainistes descriuen els nigodes, que són criatures submicroscòpiques que viuen en grans cúmuls i tenen una vida molt curta, i es diu que impregnen cada part de l'univers, fins i tot en teixits de plantes i carn d'animals.[2] El romà Marc Terenci Varró va fer referències als microbis quan va advertir contra la ubicació d'una granja a prop dels pantans perquè s'hi crien certes criatures minúscules que no es poden veure amb els ulls, que suren a l'aire i entren al cos per la boca i el nas i, per tant, causen malalties greus.[3]

Científics perses van plantejar la hipòtesi de l'existència de microorganismes, com ara Avicenna al seu llibre El cànon de la medicina, Ibn Zuhr (també conegut com Avenzoar), que va descobrir els àcars de la sarna, i Ar-Razí, que va donar la primera descripció coneguda de la verola al seu llibre La vida virtuosa (al-Hawi).[4] El taoista del segle x Baoshengjing descriu innombrables cucs microorgànics que s'assemblen a llavors de verdures, cosa que va impulsar el sinòleg neerlandès Kristofer Schipper a afirmar que l'existència de bacteris nocius era coneguda pels xinesos de l'època.[5]

El 1546, Girolamo Fracastoro va proposar que les malalties epidèmiques eren causades per entitats transferibles semblants a llavors que podien transmetre la infecció per contacte directe o indirecte, o per transmissió de vehicles.[6]

Antonie van Leeuwenhoek (1632–1723)
Estàtua de Robert Koch, un dels fundadors de la microbiologia,[7] a Berlín
Martinus Beijerinck és sovint considerat un dels fundadors de la virologia.

El 1676, Antonie van Leeuwenhoek, que va viure la major part de la seva vida a Delft, Països Baixos, va observar bacteris i altres microorganismes utilitzant un microscopi de lent única del seu mateix disseny.[8][9] Se'l considera un pare de la microbiologia, ja que utilitzava microscopis simples de lent única del seu mateix disseny.[8] Mentre que Van Leeuwenhoek sovint és citat com el primer a observar microbis, Robert Hooke va fer la seva primera observació microscòpica registrada, dels cossos fructífers de les floridures, el 1665.[10] Tanmateix, s'ha suggerit que un sacerdot jesuïta anomenat Athanasius Kircher va ser el primer a observar microorganismes.[11]

Kircher va ser un dels primers a dissenyar llanternes màgiques per a projeccions, i per tant coneixia bé les propietats de les lents.[11] Va escriure Sobre la meravellosa estructura de les coses de la natura, investigada pel microscopi el 1646, afirmant «qui creuria que el vinagre i la llet abunden amb una multitud innombrable de cucs?». També va assenyalar que el material pútrid està ple d'innombrables animàlculs reptants. Va publicar el seu Scrutinium Pestis (Examen de la pesta) el 1658, afirmant correctament que la malaltia era causada per microbis, tot i que el que va veure probablement eren glòbuls vermells o blancs en lloc de l'agent de la pesta en si.[11]

El naixement de la bacteriologia

[modifica]
El vidre de laboratori innovador i els mètodes experimentals desenvolupats per Louis Pasteur i altres biòlegs van contribuir al jove camp de la bacteriologia a finals del segle xix.

El camp de la bacteriologia (més tard una subdisciplina de la microbiologia) va ser fundat al segle xix per Ferdinand Cohn, un botànic els estudis del qual sobre algues i bacteris fotosintètics el van portar a descriure diversos bacteris, com ara Bacillus i Beggiatoa. Cohn també va ser el primer a formular un esquema per a la classificació taxonòmica dels bacteris i a descobrir les endòspores.[12] Louis Pasteur i Robert Koch van ser contemporanis de Cohn i sovint són considerats els pares de la microbiologia moderna[11] i la microbiologia mèdica, respectivament.[13] Pasteur és més famós per la seva sèrie d'experiments dissenyats per refutar la teoria, aleshores àmpliament estesa, de la generació espontània, consolidant així la identitat de la microbiologia com a ciència biològica.[14] Un dels seus estudiants, Adrien Certes, és considerat el fundador de la microbiologia marina.[15] Pasteur també va dissenyar mètodes per a la conservació d'aliments (pasteurització) i vacunes contra diverses malalties com el carboncle, el còlera aviar i la ràbia.[9] Koch és conegut sobretot per les seves contribucions a la teoria microbiana de les malalties, demostrant que malalties específiques eren causades per microorganismes patògens específics. Va desenvolupar una sèrie de criteris que es coneixen com els postulats de Koch. Koch va ser un dels primers científics a centrar-se en l'aïllament de bacteris en cultiu axènic, cosa que va resultar en la seva descripció de diversos bacteris nous, com ara Mycobacterium tuberculosis, l'agent causant de la tuberculosi.[9]

Tot i que Pasteur i Koch sovint són considerats els fundadors de la microbiologia, el seu treball no va reflectir amb precisió la veritable diversitat del món microbià a causa del seu enfocament exclusiu en els microorganismes amb rellevància mèdica directa. Fins a finals del segle xix i el treball de Martinus Beijerinck i Serguei Vinogradski no es va revelar la veritable amplitud de la microbiologia.[9] Beijerinck va fer dues contribucions destacades a la microbiologia: el descobriment de virus i el desenvolupament de tècniques de cultiu d'enriquiment.[16] Mentre que el seu treball sobre el virus del mosaic del tabac va establir els principis bàsics de la virologia, va ser el seu desenvolupament del cultiu d'enriquiment el que va tenir l'impacte més immediat en la microbiologia, ja que va permetre el cultiu d'una gran varietat de microbis amb fisiologies molt diferents. Vinogradski va ser el primer a desenvolupar el concepte de quimiolitotròfia i, per tant, a revelar el paper essencial dels microorganismes en els processos geoquímics.[17] Va ser responsable del primer aïllament i descripció dels bacteris nitrificants i fixadors de nitrogen.[9] El microbiòleg francocanadenc Félix d'Hérelle va codescobrir els bacteriòfags el 1917 i va ser un dels primers microbiòlegs aplicats.[18]

Joseph Lister va ser el primer a utilitzar desinfectant de fenol en les ferides obertes dels pacients.[19]

Aplicacions

[modifica]

Tot i que algunes persones tenen por dels microbis a causa de l'associació d'alguns microbis amb diverses malalties humanes, molts microbis també són responsables de nombrosos processos beneficiosos com ara la fermentació industrial (per exemple, la producció d'alcohol, vinagre i productes lactis) o la producció d'antibiòtics. Els científics també han explotat el seu coneixement dels microbis per produir enzims biotecnològicament importants com la Taq polimerasa,[20] gens reporters per al seu ús en altres sistemes genètics i noves tècniques de biologia molecular com el sistema del doble híbrid de llevat.[21]

Els bacteris es poden utilitzar per a la producció industrial d'aminoàcids, àcids orgànics, vitamines, proteïnes, antibiòtics i altres metabòlits d'ús comercial que són produïts per microorganismes. Corynebacterium glutamicum és una de les espècies bacterianes més importants amb una producció anual de més de dos milions de tones d'aminoàcids, principalment l-glutamat i l-lisina.[22] Com que alguns bacteris com ara l'estreptomicet tenen la capacitat de sintetitzar antibiòtics, s'utilitzen amb finalitats medicinals per fabricar antibiòtics aminoglicòsids.[23]

Tancs de fermentació amb llevat que s'utilitzen per elaborar cervesa

Els microorganismes produeixen una varietat de biopolímers, com ara polisacàrids, polièsters o poliamides. Els microorganismes s'utilitzen per a la producció biotecnològica de biopolímers amb propietats personalitzades adequades per a aplicacions mèdiques d'alt valor, com ara l'enginyeria de teixits o l'administració de fàrmacs. Els microorganismes s'utilitzen, per exemple, per a la biosíntesi de xantana, alginat, cel·lulosa, cianoficina, poli(àcid gamma-glutàmic), levan, àcid hialurònic, àcids orgànics, oligosacàrids, polisacàrids i polihidroxialcanoats.[24]

Els microorganismes són beneficiosos per a la biodegradació microbiana o la bioremediació de residus domèstics, agrícoles i industrials i la contaminació subterrània en sòls, sediments i ambients marins. La capacitat de cada microorganisme per degradar residus tòxics depèn de la naturalesa de cada contaminant. Com que els llocs solen tenir múltiples tipus de contaminants, l'enfocament més eficaç per a la biodegradació microbiana és utilitzar una barreja d'espècies i soques bacterianes i fúngiques, cadascuna específica per a la biodegradació d'un o més tipus de contaminants.[25]

Les comunitats microbianes simbiòtiques confereixen beneficis a la salut dels seus hostes humans i animals, com ara afavorir la digestió, produir vitamines i aminoàcids beneficiosos i suprimir els microbis patògens. Menjar aliments fermentats, probiòtics (bacteris potencialment beneficiosos per al sistema digestiu) o prebiòtics (substàncies consumides per promoure el creixement de microorganismes probiòtics) pot aportar alguns beneficis.[26][27] Les maneres en què el microbioma influeix en la salut humana i animal, així com els mètodes per influir en el microbioma, són àrees de recerca actives.

La recerca ha suggerit que els microorganismes podrien ser útils en el tractament del càncer. Diverses soques de clostridis no patògens poden infiltrar-se i replicar-se dins ded tumors sòlids. Els vectors clostridials es poden administrar amb seguretat i el seu potencial per subministrar proteïnes terapèutiques s'ha demostrat en diversos models preclínics.[28]

Alguns bacteris s'utilitzen per estudiar mecanismes fonamentals. Un exemple de bacteri model utilitzat per estudia la motilitat[29] o la producció de polisacàrids i el desenvolupament és Myxococcus xanthus.[30]

Referències

[modifica]
  1. 1 2 The Jain. Londres: Routledge, 2002. ISBN 978-0-415-26606-2.
  2. ↑ The Jaina Path of Purification. New Delhi: Motilal Banarsidass, 1998, p. 109. ISBN 978-81-208-1578-0.
  3. ↑ The three books of M. Terentius Varro concerning agriculture.. 1. Charing Cross, London: At the University Press, 1800, p. xii.
  4. ↑ «فى الحضارة الإسلامية - ديوان العرب» [Microbiology in islam] (en àrab). Diwanalarab.com. Arxivat de l'original el 1 de desembre 2017. [Consulta: 14 abril 2017].
  5. ↑ Huang, Shih-Shan Susan Journal of Daoist Studies, 4, 1, 2011, p. 32–62. DOI: 10.1353/dao.2011.0001. ISSN: 1941-5524.
  6. ↑ De Contagione et Contagiosis Morbis (en latin). Nova York: G.P. Putnam, 1930.
  7. ↑ «RKI - Robert Koch - Robert Koch: One of the founders of microbiology». Arxivat de l'original el 2024-10-07. [Consulta: 2 juliol 2026].
  8. 1 2 Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, 370, 1666, 4-2015. DOI: 10.1098/rstb.2014.0344. PMC: 4360124. PMID: 25750239.
  9. 1 2 3 4 5 Brock Biology of Microorganisms. 13th. Pearson Education, 2006, p. 1096. ISBN 978-0-321-73551-5.
  10. ↑ Perspectives in Biology and Medicine, 48, 2, 2005, p. 266–272. DOI: 10.1353/pbm.2005.0053. PMID: 15834198.
  11. 1 2 3 4 An Alternative View of the Early History of Microbiology. 52, 2003, p. 333–55 (Advances in Applied Microbiology). DOI 10.1016/S0065-2164(03)01013-X. ISBN 978-0-12-002654-8.
  12. ↑ ASM News, 65, 8, 1999, p. 547.
  13. ↑ Sherris Medical Microbiology. 4th. McGraw Hill, 2004. ISBN 978-0-8385-8529-0.
  14. ↑ Microbes and Infection, 5, 6, 5-2003, p. 553–560. DOI: 10.1016/S1286-4579(03)00075-3. PMID: 12758285.
  15. ↑ Journal of the History of Biology, 51, 1, 3-2018, p. 107–133. DOI: 10.1007/s10739-017-9477-8. PMID: 28382585.
  16. ↑ «Martinus Willem Beijerinck». APSnet. American Phytopathological Society. Arxivat de l'original el 2010-06-20. [Consulta: 2 maig 2010]. Recuperat from Internet Archive 12 de gener de 2014.
  17. ↑ «Beijerinck and Winogradsky Initiate the Field of Environmental Microbiology». A: Through the Microscope: A Look at All Things Small. 3a. Textbook Consortia, 2009.
  18. ↑ Future Microbiology, 7, 12, 12-2012, p. 1337–1339. DOI: 10.2217/fmb.12.115. PMID: 23231482.
  19. ↑ Clinical Orthopaedics and Related Research, 468, 8, 8-2010, p. 2012–2016. DOI: 10.1007/s11999-010-1320-x. PMC: 2895849. PMID: 20361283.
  20. ↑ «Taq DNA Polymerase». A: PCR Technology (en anglès). Palgrave Macmillan UK, 1989, p. 17–22. DOI 10.1007/978-1-349-20235-5_2. ISBN 978-1-349-20235-5.
  21. ↑ Uetz, Peter Methods, 58, 4, 12-2012, p. 315–316. DOI: 10.1016/j.ymeth.2013.01.001. ISSN: 1095-9130. PMID: 23317557.
  22. ↑ Corynebacteria: Genomics and Molecular Biology. Caister Academic Press, 2008. ISBN 978-1-904455-30-1. Arxivat 2008-09-17 a Wayback Machine.
  23. ↑ Science, 274, 5291, 11-1996, p. 1367–1371. Bibcode: 1996Sci...274.1367F. DOI: 10.1126/science.274.5291.1367. PMID: 8910275.
  24. ↑ Microbial Production of Biopolymers and Polymer Precursors: Applications and Perspectives. Caister Academic Press, 2008. ISBN 978-1-904455-36-3. Arxivat 2008-09-17 a Wayback Machine.
  25. ↑ Microbial Biodegradation: Genomics and Molecular Biology. Caister Academic Press, 2008. ISBN 978-1-904455-17-2.
  26. ↑ BMJ, 318, 7189, 4-1999, p. 999–1003. DOI: 10.1136/bmj.318.7189.999. PMC: 1115424. PMID: 10195977.
  27. ↑ Probiotics and Prebiotics: Scientific Aspects. Caister Academic Press, 2005. ISBN 978-1-904455-01-1. Arxivat 2008-09-21 a Wayback Machine.
  28. ↑ «Clostridia in Anti-tumor Therapy». A: Clostridia: Molecular Biology in the Post-genomic Era. Caister Academic Press, 2009. ISBN 978-1-904455-38-7.
  29. ↑ Nature Reviews. Microbiology, 5, 11, 11-2007, p. 862–872. DOI: 10.1038/nrmicro1770. PMID: 17922045.
  30. ↑ PLOS Biology, 18, 6, 6-2020. DOI: 10.1371/journal.pbio.3000728. PMC: 7310880. PMID: 32516311 [Consulta: free].

Bibliografia complementària

[modifica]
  • Kreft, J.-U.; Plugge, C. M.; Grimm, V.; Prats, C.; Leveau, J. H. J. «Mighty small: Observing and modeling individual microbes becomes big science» (en anglès). Proceedings of the National Academy of Sciences, 110, 45, 05-11-2013, pàg. 18027–18028. DOI: 10.1073/pnas.1317472110. ISSN: 0027-8424. PMC: PMC3831448. PMID: 24194530.
  • Madigan M.T., Martinko J.M., Dunlap P-V., Clark D.P. 2009. Brock. Biología de los microorganismos. Pearson Educación, Madrid, pàgina 1296

Vegeu també

[modifica]

Enllaços externs

[modifica]
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Microbiologia
  • Microbiologia Guia temàtica electrònica de la Biblioteca/CRAI de la Universitat Pompeu Fabra [Darrera actualització: 20 gener 2016]
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Microbiologia&oldid=38380988»