Bacterias (eubacterias y arqueas)

La microbiología surgió en gran medida a través de estudios de bacterias. Los experimentos de Louis Pasteur en Francia, Robert Koch en Alemania y otros a finales de 1800 establecieron la importancia de los microbios para los humanos. Como se indica en la sección de Antecedentes históricos, la investigación de estos científicos proporcionó pruebas para la teoría de los gérmenes de la enfermedad y la teoría de los gérmenes de la fermentación. Fue en sus laboratorios donde se idearon técnicas para el examen microscópico de especímenes, el cultivo (crecimiento) de microbios en el laboratorio, el aislamiento de cultivos puros de poblaciones de cultivos mixtos y muchas otras manipulaciones de laboratorio. Estas técnicas, originalmente utilizadas para estudiar bacterias, se han modificado para el estudio de todos los microorganismos, de ahí la transición de la bacteriología a la microbiología.

Los organismos que constituyen el mundo microbiano se caracterizan como procariotas o eucariotas; todas las bacterias son procariotas, es decir, organismos unicelulares sin núcleo unido a membrana. Su ADN (el material genético de la célula), en lugar de estar contenido en el núcleo, existe como un hilo largo y plegado sin una ubicación específica dentro de la célula.

Hasta finales de la década de 1970, se aceptaba generalmente que todas las bacterias estaban estrechamente relacionadas en el desarrollo evolutivo. Este concepto fue desafiado en 1977 por Carl R. Woese y coinvestigadores de la Universidad de Illinois, cuya investigación sobre ARN ribosómico de un amplio espectro de organismos vivos estableció que dos grupos de bacterias evolucionaron por vías separadas de una forma ancestral común y antigua. Este descubrimiento resultó en el establecimiento de una nueva terminología para identificar los principales grupos distintos de microbios, a saber, las eubacterias (las bacterias tradicionales o «verdaderas»), las arqueas (bacterias que divergieron de otras bacterias en una etapa temprana de la evolución y son distintas de las eubacterias) y las eukarya (las eucariotas). Hoy en día, las eubacterias se conocen simplemente como las bacterias verdaderas (o las bacterias) y forman las Bacterias del dominio. Las relaciones evolutivas entre varios miembros de estos tres grupos, sin embargo, se han vuelto inciertas, ya que las comparaciones entre las secuencias de ADN de varios microbios han revelado muchas similitudes desconcertantes. Como resultado, la ascendencia precisa de los microbios de hoy en día es muy difícil de resolver. Incluso rasgos que se consideran característicos de distintos grupos taxonómicos se han observado inesperadamente en otros microbios. Por ejemplo, en 1999 se aisló por primera vez un oxidante anaeróbico de amoníaco, el «eslabón perdido» en el ciclo global del nitrógeno. Se encontró que esta bacteria (un miembro aberrante del orden Planctomycetales) tenía estructuras internas similares a las eucariotas, una pared celular con rasgos arqueos y una forma de reproducción (en ciernes) similar a la de las células de levadura.

las Bacterias tienen una variedad de formas incluyendo esferas, barras y espirales. Las celdas individuales generalmente varían en ancho de 0,5 a 5 micrómetros (µm; millonésimas de metro). Aunque unicelular, las bacterias a menudo aparecen en pares, cadenas, tétradas (grupos de cuatro) o racimos. Algunos tienen flagelos, estructuras externas en forma de latiguillo que impulsan al organismo a través de medios líquidos; algunos tienen cápsulas, una capa externa de la célula; algunos producen esporas, cuerpos reproductores que funcionan de manera similar a las semillas entre las plantas. Una de las principales características de las bacterias es su reacción a la tinción de Gram. Dependiendo de la composición química y estructural de la pared celular, algunas bacterias son gram-positivas, tomando el color púrpura de la mancha, mientras que otras son gram-negativas.

A través de un microscopio, las arqueas se parecen mucho a las bacterias, pero existen diferencias importantes en su composición química, actividades bioquímicas y entornos. Las paredes celulares de todas las bacterias verdaderas contienen la sustancia química peptidoglicano, mientras que las paredes celulares de los arqueos carecen de esta sustancia. Muchos arqueos son conocidos por su capacidad para sobrevivir en entornos inusualmente duros, como altos niveles de sal o ácido o altas temperaturas. Estos microbios, llamados extremófilos, viven en lugares como salinas, piscinas termales y respiraderos de aguas profundas. Algunos son capaces de una actividad química única: la producción de gas metano a partir de dióxido de carbono e hidrógeno. Las arqueas productoras de metano viven solo en ambientes sin oxígeno, como el barro de los pantanos o los intestinos de rumiantes como el ganado vacuno y ovino. En conjunto, este grupo de microorganismos exhibe una enorme diversidad en los cambios químicos que aporta a sus entornos.