Existe un mundo invisible para nuestros ojos, pero omnipresente en la Tierra: el mundo de los microorganismos. Una forma de vida silenciosa y antigua que constituye aproximadamente dos tercios de la biomasa del planeta y que sostiene, desde las sombras, la mayor parte de los procesos que hacen posible la vida.
Estos microorganismos han desempeñado un papel trascendental en la historia evolutiva de la Tierra. Gracias a ellos, la atmósfera se transformó con la producción de oxígeno y el planeta se volvió habitable. A partir de estas formas de vida microscópicas surgieron, con el paso de miles de millones de años, organismos cada vez más complejos, incluida la diversidad biológica que hoy conocemos.
Los microorganismos: la forma de vida más abundante
Los microorganismos, a menudo llamados microbios, superan nuestra imaginación por sus extrañas formas, colores, tamaños, habilidades y los hábitats en los que son capaces de vivir.
Es un hecho que, los microbios son la forma de vida más abundante en la Tierra. Pues habitan en todos los lugares. Esto es, están en el suelo, el aire, el agua, las rocas y en todos los seres vivos.
Los científicos calculan que existe la sorprendente cantidad de al menos, mil millones de especies de microorganismos. Su variedad es tan amplia, como también lo es su alimentación; algunos lo hacen con comida, otros con energía solar, minerales o incluso electricidad.
Súperestructuras microbianas: cómo los microorganismos se hacen visibles en la naturaleza
Aunque estos microorganismos son invisibles a simple vista, su presencia se vuelve evidente cuando se agrupan y forman estructuras biológicas complejas. Entre ellas se encuentran las biopelículas, las costras biológicas del suelo, los tapetes microbianos, los limos, las estructuras grumosas y las grandes floraciones acuáticas arremolinadas, algunas tan extensas que pueden observarse incluso desde el espacio.
Fitoplacton del Mar de Barents vista desde el espacio. Imagen: Nasa Earth Observatory/Creative Commons
De igual manera, a pesar de su tamaño, los microbios son súper resistentes y poderosos.
Sobrevivientes natos
Los microbios son la forma viva más abundante en el planeta, gracias a que son capaces de sobrevivir en cualquier tipo de condición. Se encuentran en rocas, volcanes y zonas gélidas.
Resistencia a la radicación
Un ejemplo de la alta capacidad de resistencia a condiciones extremas es la bacteria Deinococcus radiodurans, capaz de resistir un nivel de radiación de 15.000 Gray; esta bacteria es capaz de reparar su ADN si sufre algún daño.
Para dimensionar esta sorprendente capacidad de resistencia contra la radiación, consideremos que, para los seres humanos, una dosis de entre 2-10 Gray es letal .
Clasificación de los microorganismos
La clasificación de los microorganismos se basa en si su estructura celular posee núcleo o no . Y en la constitución de su genoma (ADN o ARN o ambos).
De esta manera, tenemos a los organismos sin núcleo celular denominados procariotas; y a los que cuentan con núcleo celular, que almacena información genética (ADN). Esto es, son eucariotas.
Los 5 grandes grupos de los microbios son:
- Bacterias. (procariotas)
- Arqueas (procariotas)
- Protistas (eukariotas)
- Hongos (eukariotas)
- Virus
Bacterias
En el grupo de los procariotas se encuentran las bacterias y las arqueas. Se caracterizan porque sus células no tienen núcleo y son los organismos más antiguos del mundo.
Ejemplos de bacterias son las cianobacterias y las algas microscópicas, que contienen cloroplastos en su célula, al igual que las plantas.
Arqueas
Las arqueas no tienen núcleo celular y, aunque son parecidas a las bacterias, presentan una gran variedad de formas celulares. Suelen vivir en sitios hostiles, por lo que se les conoce como extremófilos.
Protistas
Los protistas son organismos con núcleo celular (eukaryotas), que no son plantas, animales ni hongos. Pertenecen a este grupo las algas, los protozoos y los mohos mucilaginosos.
Virus
Los virus son los más pequeños de los microorganismos. No cuentan con células; así que necesitan de otra célula para reproducirse, lo que les convierte en parásitos.
A pesar de la mala prensa de los microbios, la gran mayoría no son dañinos.
Los microoranismos: más allá de nuestra percepción
Podemos decir que los microbios viven en mundos dentro de este gran mundo.
La tecnología actual nos acerca a este asombroso microcosmos. En este bello documental, que te recomiendo ver, podemos apreciar a estos diminutos seres, sus formas, comportamientos y hábitats.
El papel de los microbios en la evolución de la vida
Los microorganismos fueron los primeros seres vivos en aparecer en la Tierra, hace aproximadamente 4 000 millones de años y dominaron durante 2. 5 mil millones de años. En otras palabras, los microbios son los seres más antiguos del planeta.
Las cianobacterias y la Gran Oxidación
Las cianobacterias surgieron en la Tierra hace más de 3 mil millones de años. Lo que ha representado un hecho trascendental en la historia de la evolución.
Las cianobacterias han desarrollado la capacidad de provechar la luz solar, el dióxido de carbono y el agua para producir carbohidratos y exhalar oxígeno. Con ello, lograron elevar la cantidad de oxígeno a niveles inexistentes.
Fue así que, con el aumento de la cantidad de oxígeno, se desencadenó otra serie de reacciones químicas y se alteraron las condiciones climáticas en las que la vida se diversificó. A este fenómeno se le denomina la Gran Oxidación.
Endosimbiosis: la cooperación como la base de la evolución
Como bien sabemos, la competencia se ha considerado el motor de la evolución. No obstante, esta idea fue desmontada por la teoría de la endosimbiosis de la bióloga Lynn Margulis.
Por sus aportaciones al entendimiento de la evolución, Margulis puede considerarse una científica a la altura de Charles Darwin.
La teoría de la endosimbiosis se enfoca en el nivel celular. Su autora retomó las aportaciones al respecto de otros científicos (Schimper, Merezhkovsky y Portier).
Margulis plantea la fusión entre una bacteria nadadora con otra bacteria cuya fuente de energía era azufre y calor; lo que dio origen al primer organismo eucarionte con las características de ambas bacterias.
Posteriormente, surguieron las células eucariotas con mitocondrias, gracias a la fusión entre una bacteria anaerobia con otra anaerobia, formando un organismo capaz de respirar.
Las células eucariotas pudieron aprovechar la energía de la materia orgánica de manera más eficiente.
Es así que, que de las células eucariotas con mitocondrias aparecieron los hongos y animales.
Mientras que el origen de las plantas se debió a la unión entre organismos aerobios y cianobacterias.
Así, Margulis expuso claramente que:
El origen de células con núcleo se corresponde exactamente con la integración evolutiva de comunidades bacterianas simbióticas.
Lynn Margulis
Margulis tuvo que enfrentarse a la comunidad científica de su tiempo, para que se pudiera reconocer la trascendencia de los microbios en la historia evolutiva de la vida.
La mayor parte de la evolución tuvo lugar en aquellos seres a los que desdeñosamente llamamos «microbios».
Lynn Margulis
Pero finalmente, lo logro y ahora los microbios son un asunto de alto interés por parte de la comunidad científica.
Los microorganismos son nuestros ancestros comunes
Como podemos apreciar, la presencia microbiana fue decisiva en el desencadenamiento de los procesos que hicieron posible el surgimiento de la vida tal como la conocemos hoy. Estos microorganismos primitivos desempeñaron un papel fundamental en la transformación temprana de la Tierra y en la configuración de sus condiciones ambientales.
De este modo, desde una perspectiva evolutiva, todos los seres vivos compartimos un último ancestro común universal, conocido como LUCA (por sus siglas en inglés). A partir de este origen común, la vida evolucionó a lo largo de miles de millones de años, dando lugar a una extraordinaria diversidad de formas cada vez más complejas.
Por lo tanto, la evolución humana ha sido:
…en último término, a partir de la primera bacteria».
Lynn Margulis
Los microbios, los grandes conectores de la vida
Todos los aspectos de la vida están sustentados por la actividad microbiana. Lo que se traduce en que todos los seres vivos están relacionados por microbios. En palabras de Eugenia Bone:
La vida es una enorme conspiración de microbios»
Eugenia Bone
Los microbios funcionan como los circuitos electrónicos del planeta
De manera silenciosa los microorganismos mueven electrones, por lo que, considerarlos el circuito electrónico de la vida no es una metáfora, nos dice el oceanógrafo norteamericano, Paul G. Faulkowski.
Los microbios transforman nuestro planeta desarrollando un circuito electrónico global de vida.
Paul G. Faulkowski
La importancia de los microorganismos en el equilibrio de la Naturaleza
Gracias a los microbios se forman las rocas, la atmósfera y el clima se mantienen estables.
Los microbios tienen un rol insustituible en:
- Los ciclos de nutrientes (carbón, nitrógeno y fósforo)
- Los ciclos y biogeoquímicos, esto es, los ciclos mediante los cuales la materia se traslada desde el medio biótico al abiótico, y de retorno; lo que se mantiene en forma permanente.
Gracias a estos ciclos los elementos se reciclan, como por ejemplo el agua, el azufre y el oxígeno.
De tal suerte, que el desempeño microbiano crea y mantiene las condiciones para la vida en la Tierra. En este sentido, los microbios son, como los describe Paul G. Falkowski, «los pequeños motores de la vida».
La capacidad descomposición y reciclaje de los microbios
Los microbios (hongos y bacterias) juegan un papel central en el ciclo de la vida. Al morir un organismo, intervienen en el proceso de descomposición; y así, la materia se vuelve a reincorporar al ciclo. De no suceder esto, simplemente la Tierra sería un lugar inhabitable.
Los microbios descomponedores convierten sustancias orgánicas de seres vivos en sustancias minerales inorgánicas, como son el dióxido de carbono, agua y nutrientes.
Todo lo que puede degradarse es limpiado por los microbios.
Salud y productividad del suelo
Una pequeña cuchara de té contiene mil millones de microoranismos que comprenden alrededor de 10 000 especies.
Los microbios del suelo son fundamentales en el ciclo de nutrientes que sustentan la vida de las plantas. Juegan un papel importante en la producción, fijación o secuestro del dióxido de carbono, metano y óxido nitroso.
Ingenieros químicos
Los microorganismos pueden considerarse unos ingenieros químicos puesto que desempeñan muchas funciones:
- Algunas bacterias del suelo son capaces de convertir el nitrógeno atmosférico en nitrógeno vegetal.
- Descomponen y transforman componentes complejos que contienen carbono y nitrógeno en en dióxido de carbono y otros nutrientes necesarios para las plantas.
- Los protistas, nematodos, calémbolos, garrapatas, isópodos, ciempiés controlan la abundancia y trabajo de otros microorganismos.
Es así que, la presencia de tanta vida en el suelo, nos debe alejar de la idea de que todos los microbios son nocivos. Pues de la presencia microbiana depende la riqueza del suelo; sin dicha riqueza, el suelo está simplemente carente de vida.
Si te interesa conocer más sobre el suelo y los microbios, puedes consultar este otro post: «El suelo y sus interrelaciones de vida».
Producción de oxígeno
La cianobacterias y las algas microscópicas cuentan con cloroplastos, al igual que las plantas, son capaces de crear la fotosíntesis.
Por lo que, los océanos son los verdaderos pulmones de la Tierra, puesto que las cianobacterias y microalgas producen más fotosíntesis que las plantas terrestres. Esto equivale entre el 50% y el 85% del oxígeno del planeta.
Formación de nubes
De igual forma, gracias al fitoplactón se forman las nubes; esto se debe al gas dimetilsulfonatopropionato (DMSP), producido por el proceso metabólico de esta bacteria.
Otra función del fitoplantón de los océanos es absorber, como lo hacen los bosques, el dióxido de carbono y mantenerlo en el fondo marino al morir.
En esta tesitura es que las bacterias juegan un papel primordial para proporcionarnos agua limpia y regular el clima.
Los microbios y la capaacidad de producir bioluminiscencia
Uno de los fenómenos más sorprendentes y casi mágicos de la Naturaleza es la bioluminiscencia. Podemos gozar de este hermoso fenómeno gracias a la presencia de ciertas bacterias.
La bioluminiscencia es un proceso químico que se presenta por la oxidación de la molécula llamada luciferina, que produce fotones o destellos de luz.
Las bacterias con capacidad bioluminiscente viven solas o de manera simbiótica con otros organismos. Los cuales utilizan esta capacidad como medio para la reproducción, defensa, comunicación y atracción de presas.
En los océanos la bioluminiscencia es un fenómeno ampliamente extendido gracias a la presencia bacteriana.
Los microorganismos y su relación con el ser humano
Los seres humanos tenemos una relación más que estrecha con los microorganismos y somos poco conscientes de ello; puesto que, estos organismos están dentro y sobre nosotros.
“Tenemos 10 veces más células bacterianas en nuestros cuerpos que células humanas, entonces somos 90 por ciento bacterias”.
Joe Handelsman
En términos de peso tenemos alrededor de 2 kilos de microbios. La mayor parte de ellos habita nuestro intestino delgado, apoyándonos a digerir la comida. Otros forman parte de nuestro sistema inmune para combatir a las bacterias dañinas, dejando solo las benéficas.
Predominantemente, los microbios de nuestro cuerpo nos ayudan, algunas veces nos enferman y llegan a influir en nuestro comportamiento.
Otro dato sorprendente es que en nuestro organismo tenemos alrededor de 2 000 especies de microbios. Estas son poblaciones dinámicas con interacciones mutuas.
De acuerdo con estudios recientes, ciertas enfermedades como la diabetes, el cáncer de colon y el asma tienen una estrecha relación con la microbiota de las personas.
Los microbios y la producción de alimentos y medicamentos
Los microbios también han hecho grandes aportaciones a la cultura gastronómica. Durante toda nuestra historia hemos sabido utilizarlos para la elaboración de queso, yogurt, pan, cerveza, vino y demás bebidas y alimentos .
También gracias a los microbios hemos podido desarrollar medicamentos y avances en otros campos científicos.
La ciencia y el estudio de los microorganismos
Descubrimiento de los microbios
Uno de los grandes hitos de la ciencia ha sido la invención del microscopio y con él de los microbios.
Antoni van Leeuwenhoek, un mercader holandés de telas, es considerado el padre de la microbiología. Ya que fue el primero que fabricó sus propios lentes y pudo observar microbios del agua de lluvia, estanques, de la boca y del intestino.
Van Leeuwenhoek elaboró dibujos de observaciones de protozoarios y bacterias a los que denominó animalículos. Real Society publicó su obra en 1684.
Del microscópico al estudio metagenómico de los microbios
En 1930 se inventó el microscopio electrónico, lo que nos permitió adentrarnos en los mundos invisibles en que habitan los microbios.
Más adelente, en 1970, e las técnicas para el estudio del material genético permitieron hacer una mejor clasificación de estos organismos microscópicos.
Metagenómica
Uno de los grandes saltos en el estudio de los microbios se inició en la década de los noventa, con el desarrollo de la técnica de metagenómica.
Dicha técnica permite conocer el material genético de muestras ambientales; constando con ello la existencia microbiana en todas partes.
Actualmente, los estudios sobre los microbios buscan una mejor clasificación para entender su participación en los procesos de la vida.
Hasta el momento se ha logrado crear una base de datos del genoma de 52.512 microbios. Y se estima que se ha podido conocer el 44% de las bacterias y arqueas.
La meta es crear el catálogo del genoma de los microbiomas de la Tierra.
El potencial de los microorganismos para mejorar el mundo
Las actuales investigaciones científicas, además de descubrir el papel tan importante que juegan los microbios en los procesos ecológicos; también están desarrollando aplicaciones que permitirán mejorar la salud del planeta y de las personas.
Los microorganismos como aliados en la agricultura
Como hemos dicho, los microbios juegan un papel fundamental en la salud del suelo. En este sentido, el aumento de la vida microbiana puede restaurar la fertilidad del suelo.
Además, los hongos y las bacterias tienen una acción bioprotectora, son capaces de eliminar patógenos dañinos para las plantas o convertir toxinas en productos inofensivos.
Los microbios contra el deterioro ambiental
Las infinitas capacidades de los microbios están siendo estudiadas para tratar problemas de contaminación por químicos o plásticos.
Los microbios y el cambio climático
Los microbios son fundamentales para enfrentar el cambio climático.
En primera instancia porque los microorganismos marinos (cyanobacterias y algas microscópicas) producen cerca del 50 al 85% del oxígeno que respiramos. En segundo lugar, los microbios fijan dióxido de carbono en las profundidades.
Puesto que los microorganismos marinos producen más oxígeno que lo producido en tierra; debemos resaltar la trascendencia de la protección de los mares y la vida que albergan.
Y en tercer lugar, algunos microorganismos pueden crear subproductos como el hidrógeno, el metano y butanol que son fuentes de energía, que pudieran considerarse renovables.
Por estas y otras razones, los microbios son imprescindibles en la lucha contra el cambio climático.
Los microbios y la ecoalfabetización
Como hemos podido ver, los microbios con su actividad aparentemente imperceptible mantienen los ciclos vitales de la Naturaleza. Es por ello, que su estudio es un tema clave para la ecoalfabetización.
Pues, al aprender más sobre estos asombrosos seres nos hace apreciar las estrechas relaciones entre comunidades de organismos y los procesos que mantienen la vida.
De igual forma, al conocer sobre los microbios nos alejamos de la idea simplista de que todos son dañinos. Ahora, está constatada la relación entre el buen estado de salud de los suelos o de las mismas personas y la existencia de cierto tipo de microorganismos.
En esta línea, debemos entender que para mejorar las condiciones del planeta, debemos dejar de ignorar la mayor forma de vida que representan los microorganismos.
Al adentrarnos en el mundo microscópico apreciamos una dimensión mucho más amplia de la vida y de cómo protegerla.
Reflexiones finales
De acuerdo a este recorrido en torno a los microbios y el soporte de vida podemos decir que:
- Los microbios representan la proliferación de la vida en cualquier lugar, desde una simple gota de agua, una cucharada de suelo o lugares lejanos, inhóspitos y extremos.
- Son los seres vivos más antiguos del planeta y han sabido adaptarse a todas las condiciones. Si bien existen microbios que pueden ser dañinos, no todos lo son.
- Los microbios son los circuitos de la vida, en la línea con lo planteado con Paul G. Faulkowski. Casi imperceptibles pero fundamentales.
- Aprender sobre este micro mundo nos amplía la mirada sobre el funcionamiento del mundo, de lo que somos y de las posibilidades que podemos explorar para enfrentar problemas en la salud ambiental y también humana.
Los microbios han sido el soporte para la vida en el pasado, lo son en el presente. Y debemos asegurarnos que lo sigan siendo en el futuro.
Fuentes consultadas
Bone, Eugene. Microbia. A journey into the unseen world around you. Rodale, 2018.
G. Falkowski, Paul. Life’s Engine. 2015. Princeton University Press.
Europapress. «Bacterias marinas liberan un gas esencial en la formación de nubes» (05/05/2020).
In focus. «Reveling of microbial planet». Summer 2007, vol. 7 No.2
Living on Earth. «Microbes’ Big Role». Interview: Joe Handelsman. (March 20, 2007).
Lynn Margulis. Su vida y su obra.
Margulis, Lynn. Planeta simbiótico. Un nuevo punto de vista de la evolución. Ed. Debate. 1a. edición. Madrid, 2002.
Montgomery David R; Biklé, Anne. Hidden half of nature: Intelligent, invisible life in us.C W. W. Norton & Company, Inc. All rights reserved.
Yong, Ed. Yo tengo multitudes. Ed. Debate. Barcelona, 2017.
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