Este documento presenta una introducción a la microbiología, describiendo sus objetivos de estudiar organismos microscópicos, su desarrollo histórico desde el descubrimiento de los microorganismos hasta la controversia sobre la generación espontánea y los postulados de Koch, y su importancia en campos como la medicina, ecología e industria. También discute la evolución de tres dominios de vida y las aplicaciones futuras de la microbiología en el siglo XXI.

1. UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA Objetivos Conocer -Las diferentes aplicaciones de la microbiología -Las características de los seres vivos Asimilar - La microbiología avanza a medida que los microorganismos se involucran en más procesos -Evolutivamente los organismos forman tres grandes dominios : Bacteria , Archaea y Eukarya . La clasificación es un proceso dinámico Comprenda y discuta - El solapamiento entre la microbiología, la botánica y la zoología - La dinámica del pensamiento científico - La importancia del conocimiento de la Microbiología y su incidencia en otros campos como: Medicina, Ecología e Industria

2. UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN A LA MICROBIOLOGÍA Tema 1. Concepto y desarrollo histórico: Microbiología y microorganismos. El descubrimiento de los microorganismos. Controversia de la generación espontánea. Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología. Ámbito y relevancia de la microbiología. La microbiología del Siglo XXI. Evolución y diversidad del mundo microbiano. LUCA ( L ast U niversal C ell A ncestor). Principales grupos de microorganismos y su ubicación en las grandes divisiones de los seres vivos.

3. ¿Qué es la microbiología? El estudio de los organismos tan pequeños que no pueden ser observados a simple vista, es decir, microorganismos Dentro de microorganismos se incluyen agentes acelulares (virus, viroides, priones), arqueobacterias, bacterias, protozoos, algas, y hongos Microbiología y microorganismos Pero…..

4. ¿Qué es un ser vivo? El programa (ADN) La improvisación (evolución) La comparti-mentalización La energía La regeneración (moléculas e individuos) La adaptabilidad Especificidad molecular Koshland, 2002, Science 295:2215

5. Descubrimiento de los microorganismos Robert Hooke (1635 - 1703) Describe y construye el primer microscopio compuesto Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) Primera persona que observó y describió microorganismos de forma precisa El descubrimiento de los microorganismos Microscopio de Antony van Leeuwenhoek Microscopio de Robert Hooke

6. La controversia de la generación espontánea Generación espontánea Los organismos vivos pueden desarrollarse de organismos no vivos o materia de descomposición Francesco Redi (1626-1697) Demostró que era falsa en el caso de animales grandes Mostró que los gusanos que aparecían sobre la carne en descomposición provenían de huevos de moscas Controversia de la generación espontánea

7. ¿Pueden surgir mediante generación espontánea los microorganismos? John Needham (1713-1781) Su experimento: Extracto de carne de cordero  hervida  sellada resultado: el medio líquido se volvió turbio y contenía microorganismos Lazzaro Spallanzani (1729-1799) Su experimento : Extracto en una botella  sellado  hervido resultado: no crecían microorganismos Controversia de la generación espontánea

8. Louis Pasteur (1822-1895) Su experimento Introdujo solución nutritiva en un matraz Curvó los cuellos de los matraces Hirvió la solución Dejó los matraces expuestos al aire resultado: no crecieron microorganismos Controversia de la generación espontánea

9. Golpe final a la teoría de la generación espontánea John Tyndall (1820-1893) Demostró que el polvo transportaba microorganismos Demostró que en ausencia de polvo los medios de cultivo permanecían estériles, incluso si estaban directamente expuestos al aire También proporcionó evidencias de formas de bacterias excepcionalmente resistentes al calor Controversia de la generación espontánea

10. ¿Qué impulsa el estudio de la microbiología? El papel de los microorganismos en las enfermedades El desarrollo de técnicas para el estudio de los microorganismos patógenos Estudios inmunológicos La microbiología industrial y la ecología microbiana La biotecnología Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

11. El papel de los microorganismos en las enfermedades El reconocimiento no fue inmediato El descubrimiento de la relación microorganismo/enfermedad dependió del desarrollo de técnicas para el estudio de los microbios Una vez establecido, dio lugar al estudio de las defensas del huésped, la inmunología Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

12. Reconocimiento de la relación entre los microorganismos y las enfermedades Agostini Bassi (1773-1856) Mostró que la enfermedad de los gusanos de seda estaba causada por un hongo Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

13. Más evidencias… M. J. Berkeley (ca. 1845) Demostró que la roya de la patata de irlanda estaba causada por un hongo Louis Pasteur Mostró que la enfermedad de la pebrina de los gusanos de seda estaba causada por un protozoo ( Nosema bombycis ) Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología Phytophthora infestans Patata infectada Nosema bombycis Esporas Gusano enfermo

14. Otras evidencias… Joseph Lister (1827-1912) Proporcionó evidencias indirectas de que los microorganismos eran los agentes causantes de enfermedades Desarrollo un sistema de cirugía aséptica con el fin de evitar que los microorganismos infectasen las heridas (esterilizaba con calor, aplicaba fenol en vendajes, y en aerosoles) Sus pacientes tenían menos enfermedades postoperatorias Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

15. La prueba definitiva …. Robert Koch (1843-1910) Estableció la relación entre Bacillus anthracis y el carbunco (anthrax) Usó criterios desarrollados por su profesor Jacob Henle (1809-1895) Estos criterios se conocen actualmente como los postulados de Koch Todavía se emplean actualmente para establecer la relación entre un microorganismos particular y una enfermedad Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

16. Los postulados de Koch El microorganismo causal debe estar presente en cada caso de enfermedad, pero ausente en los organismos sanos. Hay que aislar y desarrollar en cultivo puro al organismos sospechoso. Al inocular el microorganismo aislado en un huésped sano, se debe desarrollar la misma enfermedad. El mismo microorganismo debe aislarse de nuevo a partir del huésped enfermo Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

17. Desarrollo de técnicas para estudiar los patógenos microbianos El trabajo de Robert Koch dió lugar al descubrimiento y desarrollo de: El agar Las placas Petri El caldo nutritivo y el agar nutritivo Métodos para aislamiento de microorganismos Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

18. Otros desarrollos … Charles Chamberland (1851-1908) Desarrollo el filtro bacteriano de porcelana Empleado para aislar el primer virus estudiado (el virus del mosaico del tabaco) Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

19. Estudios inmunológicos Edward Jenner (ca. 1798) empleo el procedimiento de vacunación para proteger a los individuos frente a la viruela ( smallpox ) NOTA: Esto fue anterior al reconocimiento de los microorganismos como agentes causantes de las enfermedades Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

20. Otros desarrollos… Pasteur y Roux Observaron que incubando sus cultivos de cólera de gallina durante intervalos largos de tiempo entre cada transferencia se atenuaban las bacterias. Perdían su capacidad para generar la enfermedad Pasteur y sus colaboradores Desarrollaron vacunas contra la cólera del pollo, el carbunco (anthrax) y la rabia Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

21. Microbiología industrial y ecología microbiana Louis Pasteur Demostró que la fermentación alcohólica y otras fermentaciones eran el resultado de la actividad microbiana Desarrollo el proceso de pasteurización para conservar el vino durante su almacenamiento Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

22. Sergei Winogradsky (1856-1953) y Martinus Beijerinck (1851-1931) Estudiaron los microorganismos del suelo y descubrieron numerosos procesos metabólicos interesantes (ej., la fijación de nitrógeno) Pionero en el empleo de medios enriquecidos y medios selectivos Microbiología industrial y ecología microbiana Principales descubrimientos que impulsaron el desarrollo de la microbiología

23. Ámbito y relevancia de la microbiología Importancia de los microorganismos Primeros seres vivos del planeta Viven allí donde la vida es posible Más numerosos que cualquier otro grupo de organismos y constituyen la mayor biomasa terrestre El ecosistema global depende de su actividad Influye la sociedad humana de muchas formas Ámbito y relevancia de la microbiología

24. La microbiología es una ciencia básica Los microbiólogos estudian la biología de los microorganismos desde un punto de vista básico Ej. Morfología microbiana Ej. Fisiología microbiana Ej. Genética microbiana La comprensión de los microorganismos ha mejorado la comprensión de otros organismos. Ámbito y relevancia de la microbiología

25. La microbiología también es una ciencia aplicada Microbiología médica Inmunología Microbiología alimentaria y de productos lácteos Microbiología y salud pública Microbiología industrial Microbiología agrícola Ámbito y relevancia de la microbiología

26. EL FUTURO DE LA MICROBIOLOGÍA: Retos y oportunidades de los futuros microbiólogos Nuevas enfermedades infecciosas Mejora y desarrollo de nuevos procesos industriales Diversidad y ecología microbiana Menos del 1 % de los organismos terrestres han sido cultivados La microbiología del siglo XXI

27. Más restos y oportunidades… Estudio de biofilms Análisis de genomas Los microorganismos como sistemas modelo Valoración e implicaciones de nuevos procesos y tecnologías La biología como sistema Microbiología evolutiva La microbiología del siglo XXI

28. La vida como sistema Componentes Bloques Módulos funcionales Sistema La microbiología del siglo XXI Life‘s Complexity Pyramid (Oltvai-Barabasi, Science 10/25/02)

29. Algunas preguntas por responder….. ¿Cómo es el árbol evolutivo de la vida? ¿Cuántas especies hay en la tierra? ¿Qué es una especie? ¿Por qué la transferencia lateral de genes es tan común? ¿Quién fue LUCA? ¿Podremos entender la vida como sistema? La microbiología del siglo XXI

30. LUCA (Last Universal Cell Ancestor) La teoría de la evolución sugiere la existencia de un ancestro común tanto de eucariotas como de procariotas. A este ancestro se le denomina LUCA Este ancestro debería contener todas las características comunes de los organismos actuales Lynn Margulis Según el tipo de célula los organismos de dividen en: Células procariotas En general son morfológicamente simples En general carecen de núcleo rodeado de membrana Incluye los dominios Bacteria y Archaea Células eucariotas En general son morfológicamente más complejos Tienen un núcleo rodeado de membrana Incluye a los protozoos, algas, hongos, plantas y animales Evolución del mundo microbiano

31. S. XXI: La controversia del diseño inteligente La teoría del diseño inteligente sostiene que algunas características del universo y de los seres vivos se explican mejor por una causa inteligente en lugar de un proceso indirecto como la selección natural Evolución del mundo microbiano

32. La biología clásica divide los seres vivos en 5 reinos Monera (también llamados Procaryotae ) Protista Fungi Animalia Plantae Miembros del mundo microbiano Evolución y diversidad del mundo microbiano

33. Miembros del mundo microbiano Desde un punto de vista evolutivo los organismos se dividen en 3 dominios Archaea: Arqueobacterias Bacteria (also named Eubacteria ): Bacterias Eukarya: Eucariotas Evolución del mundo microbiano

34. Por cualquier criterio –biomasa o número de organismos – la vida en la tierra es microscópica La biodiversidad real de la tierra es invisible (microscópica) Los microorganismos muestran la mayor diversidad filogenética Los microorganismos muestran el mayor repertorio metabólico Los microorganismos muestran la mayor diversidad ambiental Biodiversidad microbiana Diversidad del mundo microbiano

35. LOS MIEMBROS DEL MUNDO MICROBIANO SE ENCUENTRAN EN 3 REINOS Monera (También llamados Procaryotae ) Protista Fungi Evolución y diversidad del mundo microbiano

36. Resumen Evolución y diversidad del mundo microbiano Plantae Animalia Fungi Protista Eucarya Eucariota Bacteria Ámbito de la microbiología Monera Archaea Procariota 5 reinos 3 Dominios 2 Tipos celulares