Encuentros cercanos con bacterias ¿de qué tipo?
Autor: Sergio Senin (sergiosenin@hotmail.com)
Editores: Samantha Vargas, Paola Guadalupe y David Cuaspud.
Las bacterias aparecieron por primera vez en la Tierra hace 3,6 billones de años y pueden soportar todo tipo de temperaturas, incluso las más extremas. Habitan en el aire, suelo, agua, hielo, materia en descomposición y también en nuestro cuerpo: dentro de él y en cualquier parte de éste en contacto con el mundo exterior. Nuestro microbioma es único, se desarrolla desde nuestro nacimiento y está influenciado por el lugar donde vivimos, nuestras experiencias y nuestra dieta.
La mayoría de las bacterias de nuestro organismo son beneficiosas: los Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus, que incorporamos al beber un yogur, habitan en el sistema digestivo, urogenital y son importantes en la prevención de diarreas o en el síndrome del colon irritable. Y la conocida bacteria Escherichia coli, participa en la absorción de los alimentos y estimula la producción de anticuerpos fortaleciendo nuestro sistema inmune ante una infección.
Sin embargo, una cantidad relativamente pequeña de especies pueden causarnos enfermedades respiratorias o infecciosas. Por ejemplo: la neumonía, causada por Streptococcus y Pseudomonas, y las enfermedades asociadas con alimentos, donde intervienen Shigella, Campylobacter y Salmonella.
En Microbiología (*) para clasificar a una bacteria o microorganismo, hablamos de género, especies y cepas. Una especie bacteriana es un conjunto de cepas, y las cepas son poblaciones de microorganismos que provienen de un microorganismo en común. Cada cepa tiene un género (“apellido”) y una especie (“nombre”).
En los laboratorios de Microbiología clínica, el principal objetivo es identificar al microorganismo que causa una infección en un paciente o que está afectando la calidad sanitaria de un alimento o del agua. Cada día se deben caracterizar numerosas muestras y debemos obtener los resultados tan pronto como sea posible ya que los microorganismos pueden crecer, multiplicarse o morir rápidamente. Los ensayos que hagamos con la muestra a analizar (por ejemplo sangre, orina o líquido cerebroespinal) deben leerse y realizarse fácilmente. Existen numerosas pruebas que nos permiten identificar con precisión un agente infeccioso, sus características metabólicas y su resistencia a ciertos antibióticos, pero explicarlas excedería a este artículo. Simplemente vamos a intentar un primer acercamiento al trabajo con bacterias.
Características microscópicas. Tamaños cercanos a 1um son imposibles de ver al ojo desnudo por lo que el primer paso es siempre la examinación microscópica directa que nos ayuda a identificar y diferenciar entre bacterias, hongos, levaduras, parásitos o partículas anormales formadas como resultado de una infección viral. Para ello se realiza un frotis sobre un portaobjetos a partir de la muestra en fresco y una gota de agua destilada, se la extiende y se la fija pasándola por la llama de un mechero Bunsen; con este procedimiento se logran detener los procesos vitales del microorganismo de la muestra (Fig. 1). Este procedimiento sencillo, realizado con los recaudos necesarios, en pocos minutos nos ayuda a develar el primer misterio: ¿cómo se ven los microorganismos y cómo diferenciarlos?
Debido a que las bacterias son incoloras, se desarrollaron tinciones de colores para visualizarlas y dividirlas en grupos específicos con propósitos de diagnóstico. La más utilizada es la que desarrolló Christian Gram en 1884 (Fig. 2) cuando tomó un colorante (azul de metileno) y lo colocó en una muestra de un paciente con sífilis. Al microscopio observó diferentes estructuras, alargadas y redondas de color azul, pero al usar otro colorante de contraste (safranina) se dio cuenta que unas se veían rosadas y otras moradas independientemente de su forma. A partir de entonces se llamó bacterias Gram positivas a las que tienen una pared gruesa de peptidoglicano y forman complejos (cristal violeta-yodo) reteniendo el colorante. Las bacterias Gram negativas presentan una membrana externa rica en lipopolisacáridos que forma parte de su pared celular. Las grasas son destruidas por el contacto con el alcohol, por lo que la membrana externa se desestabiliza, siendo liberado el cristal violeta. Es así como luego es contrateñida con safranina tomando el color rojo o rosado.
La tinción de Gram sí da información rápida para el diagnóstico de infecciones acerca de la morfología (cocos, bacilos, cocobacilos) y agrupación (racimo, cadena, diplo, empalizada) de las bacterias (Fig. 3).
Características macroscópicas. Las bacterias no necesitan estar en contacto unas con otras para vivir, podemos separarlas y seguirán creciendo y reproduciéndose siempre que tengan los nutrientes adecuados y suficientes. Por ello el cultivo y aislamiento son pasos muy importantes.
En el laboratorio (trabajando en condiciones de esterilidad para evitar contaminaciones no deseadas y bajo mechero) podemos crecer bacterias realizando estrías en placas de Petri o inoculando tubos de ensayo. Estos tubos contienen un medio de cultivo artificial que provee los nutrientes (carbono, nitrógeno, fósforo, azufre, sodio, potasio, etc.) y factores orgánicos necesarios que la bacteria no puede sintetizar (extracto de carne, extracto de levadura, extracto de malta).
Estos medios de cultivo se preparan como una receta de cocina: pesando ingredientes en proporciones adecuadas, mezclando, diluyendo y esterilizando. Pueden ser sólidos (si agregamos agar a la receta) o líquidos. Además como las familias de bacterias están muy estudiadas y conocemos prácticamente todos sus “gustos”, es posible armar medios de cultivo que fomenten el crecimiento de algunas (por ejemplo agar McConkey, para Enterobacteriaceae), evitan el de otras o seamos capaces de distinguirlas por colores (como el medio PCA cromogénico utilizado para recuento de colonias en la industria alimenticia).
Las bacterias se reproducen dividiéndose en dos copias de sí mismas. Se estima que después de 12 horas, una célula bacteriana puede crecer y dividirse en 70 mil millones. Las colonias de una única especie se observan a simple vista, aparecen después de uno a varios días de incubación y podemos describirlas por sus características de tamaño, forma, consistencia, y a veces por su color. Esto es fundamental para la identificación y diferenciación de los microorganismos.
Posteriormente, a partir de colonias aisladas en una placa se deben realizar pruebas bioquímicas (para identificar diferentes cepas de una misma especie y saber más acerca del metabolismo bacteriano) y antibiogramas (para determinar la susceptibilidad de la bacteria a diferentes antibióticos). Esto requiere horas adicionales de tiempo de crecimiento pero por suerte, en el caso de las pruebas bioquímicas, existen tiras miniaturizadas y estandarizadas para usar con bases de datos de identificación completos (kits API®) que ahorran mucho tiempo de trabajo y evitan la preparación de medios de cultivo.
Hasta aquí comentamos de manera muy resumida el trabajo que se realiza en un laboratorio microbiológico desde que se recibe una muestra (etapa pre-analítica) y se la procesa mediante diferentes metodologías (etapa analítica) hasta obtener un resultado final en donde se identifica con certeza al microorganismo. El final de todo el proceso consiste en realizar un informe y remitirlo al médico o industria interesada (etapa post-analítica).
NOTAS
(*) La microbiología se encarga del estudio y análisis de los microorganismos que son sólo visibles a través del microscopio (bacterias, virus y hongos). Como trata con microorganismos patógenos para el hombre, se relaciona con ramas de la medicina como patología, inmunología y epidemiología. Los padres de esta ciencia fueron el alemán Robert Koch y Louis Pasterur. El trabajo de Koch consistió en aislar el microorganismo causante de la tuberculosis y hacerlo crecer en un cultivo puro, utilizándolo para inducir la enfermedad en animales de laboratorio aislando de nuevo el germen de los animales enfermos para verificar su identidad comparándolo con el germen original. Esto le valió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1905. Actualmente una rama de la microbiología se encarga del análisis de la composición microbiana de los alimentos, la producción de alimentos gracias a microorganismos y también de aspectos negativos como la descomposición de productos alimenticios y la causa de enfermedades por ingerir alimentos contaminados.
REFERENCIAS
1 Reynoso, María M. et.al. Manual de microbiología general — 1a ed. — (Río Cuarto : UniRío Editora, 2015).
2 Boronat Gil, R. y López Pérez, J. P., (2019) Una visión cercana de la Microscopía en el Laboratorio de Educación Secundaria. Recuperado de http://www.carm.es/edu/pub/19800_2020/index.html
3 Tinción de Gram (2 de Septiembre de 2019). Recuperado de https://edulabc.com.mx/tincion-de-gram/
4 Alexander, S. Strette, D. Niles, M. J. — Laboratory Exercises in Organismal and Molecular Microbiology (2004, McGraw-Hill) ISBN: 0–07–248744–5
5 Recuperado de https://dokumen.tips/documents/microbiologia-laboratorio.html
6 Sanders, E. R. (2012) Aseptic Laboratory Techniques: Plating Methods. J. Vis. Exp. (63), e3064, doi: 10.3791/3064.
