Bacteria para niños
Datos para niños Bacteria |
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| Rango temporal: 3770–0Ma Arcaico – Reciente | ||
 Diversos tipos de bacterias.
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| Taxonomía | ||
| Dominio: | Bacteria Ehrenberg 1828 sensu Woese, Kandler & Wheelis 1990 |
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| Reinos y filos | ||
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Las bacterias son microorganismos muy pequeños, tan diminutos que solo se pueden ver con un microscopio. Son procariotas, lo que significa que sus células no tienen un núcleo definido ni otros compartimentos internos como las células de animales o plantas. Miden entre 0,5 y 5 micrómetros y tienen formas variadas, como esferas (cocos), bastones (bacilos) o espirales.
La mayoría de las bacterias tienen una pared celular que las protege, hecha de un material llamado peptidoglicano. Muchas también tienen "colas" llamadas flagelos que les ayudan a moverse. El estudio de las bacterias se llama bacteriología, y es parte de la microbiología.
Antes, el término "bacteria" incluía a todos los procariotas. Pero ahora, los científicos los dividen en dos grandes grupos: Bacteria y Archaea (arqueas). Esta separación se debe a que tienen muchas diferencias en su composición química y en su información genética. Una de las principales diferencias es que las bacterias suelen tener peptidoglicano en su pared celular, a diferencia de las arqueas.
Las bacterias son los seres vivos más numerosos de la Tierra. Se encuentran en casi todos los lugares, desde el suelo y el agua hasta ambientes extremos como fuentes de agua caliente, desechos radiactivos y las profundidades del mar. ¡Incluso pueden sobrevivir en el espacio! Se calcula que hay billones de bacterias en el mundo.
Son muy importantes para el planeta porque ayudan a reciclar elementos esenciales, como el nitrógeno del aire. Sin embargo, los científicos solo han logrado estudiar y cultivar en laboratorio a una pequeña parte de las especies de bacterias que existen. Se cree que la mayoría aún no han sido descubiertas.
En el cuerpo humano, hay muchas más células bacterianas que células humanas, especialmente en la piel y el tracto digestivo. Aunque la mayoría de estas bacterias son inofensivas o incluso beneficiosas, algunas pueden causar enfermedades. Las enfermedades bacterianas más comunes son las infecciones respiratorias, como la tuberculosis. Para tratar estas infecciones, se usan antibióticos, que son medicinas que detienen el crecimiento de las bacterias o las matan. También se usan antibióticos en la agricultura y la ganadería, lo que ha llevado a que algunas bacterias se vuelvan resistentes a ellos.
En la industria, las bacterias son útiles para tratar aguas residuales, producir alimentos como mantequilla, queso, vinagre y yogur, y fabricar medicamentos y otros productos químicos.
Contenido
- Historia del descubrimiento de las bacterias
- ¿Cómo son las bacterias?
- Estructura de la célula bacteriana
- ¿Cómo funcionan las bacterias? (Metabolismo)
- ¿Cómo se mueven las bacterias?
- ¿Cómo se reproducen las bacterias?
- ¿Cómo crecen las bacterias?
- Su información genética
- ¿Cómo interactúan con otros seres vivos?
- Clasificación e identificación de las bacterias
- Origen y evolución de las bacterias
- Uso de las bacterias en la tecnología y la industria
- Galería de imágenes
- Véase también
Historia del descubrimiento de las bacterias
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Desde la Edad Media, algunas personas pensaron que las enfermedades podían ser causadas por pequeños seres invisibles. Por ejemplo, en el siglo XIV, algunos médicos escribieron que las enfermedades contagiosas eran causadas por algo que entraba en el cuerpo.
Las primeras bacterias fueron vistas por el científico neerlandés Anton van Leeuwenhoek en 1676. Él usó un microscopio que él mismo diseñó y llamó a estos pequeños seres "animálculos". Publicó sus descubrimientos en cartas a la Royal Society de Londres. Más tarde, en 1828, Christian Gottfried Ehrenberg les dio el nombre de "bacteria", que viene del griego y significa "bastón pequeño".
En 1835, Agostino Bassi demostró que una enfermedad de los gusanos de seda era causada por un microorganismo. Él pensó que muchas otras enfermedades también tendrían un origen similar.
Louis Pasteur demostró en 1859 que la fermentación (el proceso que convierte el azúcar en alcohol o ácido) era causada por microorganismos, y no por "generación espontánea" como se creía. Pasteur, junto con Robert Koch, fue uno de los primeros en apoyar la idea de que los microbios causan enfermedades. Robert Koch fue muy importante en la microbiología médica. Él investigó enfermedades como el cólera y la tuberculosis, y logró probar que los microbios eran la causa de estas enfermedades. Por sus trabajos, recibió el Premio Nobel en 1905.
A finales del siglo XIX, ya se sabía que las bacterias causaban muchas enfermedades, pero no había tratamientos. En 1882, Paul Ehrlich descubrió una forma de teñir y ver el bacilo de la tuberculosis. En 1884, se descubrió la tinción de Gram, una técnica muy importante para clasificar bacterias. Ehrlich también desarrolló el primer antibiótico en 1910, que podía teñir y eliminar selectivamente a las bacterias que causaban ciertas enfermedades.
Un gran avance fue el descubrimiento de Carl Woese en 1977. Él encontró que las arqueas son un grupo de microorganismos diferente de las bacterias, aunque ambos son procariotas. Esto llevó a la clasificación de los seres vivos en tres grandes grupos o "dominios": Arquea, Bacteria y Eukarya (donde estamos nosotros, los animales, plantas y hongos).
¿Cómo son las bacterias?
Las bacterias tienen muchos tamaños y formas. La mayoría son diez veces más pequeñas que nuestras células, midiendo entre 0,5 y 5 micrómetros. Sin embargo, algunas especies son tan grandes que se pueden ver a simple vista, como la Thiomargarita magnifica, que puede medir hasta 2 centímetros. Otras son tan pequeñas como los virus más grandes.
Las formas más comunes de bacterias son:
- Cocos: Tienen forma de esfera. Pueden agruparse de diferentes maneras:
- Diplococos: en grupos de dos.
- Estreptococos: en cadenas.
- Estafilococos: en racimos irregulares.
- Bacilos: Tienen forma de bastón.
- Formas helicoidales:
- Vibrios: ligeramente curvados, como una coma.
- Espirilos: en forma de espiral rígida.
- Espiroquetas: en forma de espiral flexible.
La forma de una bacteria es importante porque influye en cómo obtiene nutrientes, se pega a las superficies o se mueve.
Las bacterias pueden unirse a superficies y formar capas llamadas biopelículas o biofilmes. Estas capas pueden ser muy delgadas o medir hasta medio metro. En ellas, varias especies de bacterias (y a veces arqueas) viven juntas, formando una comunidad organizada con canales que les ayudan a obtener nutrientes. En la naturaleza, la mayoría de las bacterias viven en biopelículas. Estas estructuras son importantes en las infecciones, ya que las bacterias en un biofilme son más difíciles de eliminar.
Algunas bacterias, como las mixobacterias, pueden formar estructuras aún más complejas. Cuando les faltan nutrientes, se agrupan y forman "cuerpos fructíferos" que pueden contener miles de células. Dentro de estas estructuras, las bacterias se especializan en diferentes funciones, mostrando un tipo de organización multicelular.
Estructura de la célula bacteriana
Las bacterias son organismos relativamente simples. Son procariotas, lo que significa que no tienen un núcleo celular con membrana. Su material genético (ADN) se encuentra en una región llamada nucleoide.
Dentro de la célula bacteriana, en el citoplasma, no hay orgánulos con membranas como en nuestras células. Sin embargo, tienen:
- Plásmidos: Pequeñas piezas de ADN extra que pueden contener genes útiles, como los de resistencia a los antibióticos.
- Vacuolas: Gránulos para almacenar sustancias de reserva.
- Ribosomas: Estructuras que fabrican proteínas.
La célula bacteriana está rodeada por una membrana citoplasmática y, en la mayoría de los casos, por una pared celular de peptidoglicano. Algunas bacterias tienen una segunda membrana externa. El espacio entre la membrana citoplasmática y la pared celular se llama espacio periplásmico. Algunas bacterias también tienen una cápsula protectora o pueden formar endosporas, que son formas muy resistentes para sobrevivir en condiciones difíciles.
Fuera de la célula, muchas bacterias tienen flagelos para moverse y pili o fimbrias, que son pequeños filamentos que les ayudan a pegarse a superficies o a intercambiar material genético.
Estructuras internas
La membrana citoplasmática de las bacterias es similar a la de nuestras células. Es una capa doble de lípidos con proteínas incrustadas. Esta membrana tiene muchas funciones importantes, como controlar lo que entra y sale de la célula, producir energía y ser el punto de anclaje para los flagelos.
Como las bacterias no tienen compartimentos internos con membranas, muchas reacciones químicas importantes ocurren en su membrana citoplasmática, entre el citoplasma y el espacio periplásmico.
Aunque se pensaba que las bacterias no tenían un "esqueleto" interno, ahora se sabe que sí tienen proteínas que actúan como un citoesqueleto. Estas proteínas ayudan a la bacteria a mantener su forma y a dividirse.
Estructuras externas
Las bacterias tienen una pared celular que rodea su membrana citoplasmática. Esta pared está hecha de peptidoglicano, un material único de las bacterias. La penicilina, un antibiótico, funciona impidiendo que las bacterias construyan esta pared, lo que las mata.
Existen dos tipos principales de paredes celulares bacterianas, que se distinguen con una prueba llamada tinción de Gram:
- Gram positivas: Tienen una pared celular gruesa con muchas capas de peptidoglicano.
- Gram negativas: Tienen una pared más delgada, con pocas capas de peptidoglicano, y una segunda membrana externa.
Estas diferencias en la pared celular son importantes porque afectan cómo los antibióticos actúan sobre ellas. Por ejemplo, algunos antibióticos solo funcionan contra bacterias Gram positivas.
Muchas bacterias tienen una capa externa de proteínas llamada capa S que las protege. Los flagelos son apéndices largos y delgados que las bacterias usan para moverse, como pequeñas hélices. Se mueven gracias a la energía de iones que pasan a través de la membrana.
Las fimbrias son filamentos más finos que los flagelos que ayudan a las bacterias a pegarse a superficies o a otras células. Los pili son un poco más grandes y se usan para transferir material genético entre bacterias.
Algunas bacterias pueden cubrirse con una capa de material, que puede ser una cápsula (rígida) o un glicocálix (flexible). Estas capas las protegen de ser "comidas" por otras células y les ayudan a pegarse a las superficies.
Endosporas: Las "cápsulas de supervivencia"
Ciertas bacterias, como las del género Bacillus o Clostridium, pueden formar endosporas. Estas son estructuras muy resistentes que les permiten sobrevivir cuando las condiciones ambientales son muy malas (calor extremo, radiación, sequedad, etc.). Las endosporas no están vivas en el sentido activo, no tienen metabolismo detectable, pero pueden "despertar" y volver a crecer cuando las condiciones mejoran. Pueden sobrevivir millones de años y son la razón por la que algunas enfermedades, como el carbunco o el tétanos, pueden contraerse por contacto con esporas en el ambiente.
¿Cómo funcionan las bacterias? (Metabolismo)
Las bacterias tienen una gran variedad de formas de obtener energía y nutrientes. Se clasifican según:
- De dónde obtienen el carbono:
- Heterótrofas: Usan compuestos orgánicos (como azúcares) de otros seres vivos.
- Autótrofas: Fabrican su propio alimento usando dióxido de carbono, como las plantas.
- De dónde obtienen la energía:
- Fototrofas: Usan la luz del sol, como las cianobacterias.
- Quimiotrofas: Obtienen energía de reacciones químicas.
- De dónde obtienen los electrones:
- Litotrofas: Usan compuestos inorgánicos (como el hierro o el azufre).
- Organotrofas: Usan compuestos orgánicos.
Algunas bacterias pueden "respirar" usando oxígeno (aerobias) o usando otros compuestos químicos si no hay oxígeno (anaerobias). Otras realizan la fermentación, un proceso que no necesita oxígeno y produce sustancias como el lactato (en el yogur) o el etanol (en la cerveza).
Además de fijar dióxido de carbono, algunas bacterias también pueden tomar el nitrógeno del aire y convertirlo en una forma que las plantas pueden usar. Esto es muy importante para la vida en la Tierra. Las bacterias también son clave en la biorremediación, que es el uso de seres vivos para limpiar la contaminación, como derrames de petróleo o desechos tóxicos.
¿Cómo se mueven las bacterias?
Algunas bacterias no se mueven, y otras solo cambian de profundidad en el agua. Las que sí se mueven lo hacen de varias maneras:
- Deslizamiento: Se mueven sobre superficies sólidas, aunque no se sabe exactamente cómo.
- Contracciones: Usan sus pilus para engancharse y tirar de sí mismas.
- Flagelos: Es la forma más común. Los flagelos son como pequeñas hélices que giran y empujan a la bacteria. Son muy eficientes, ya que para una bacteria, el agua es muy "pegajosa".
Los flagelos pueden estar en diferentes lugares de la bacteria:
- Monotrico: Un solo flagelo.
- Anfitrico: Un flagelo en cada extremo.
- Lofotrico: Grupos de flagelos en uno o ambos extremos.
- Peritricos: Flagelos por toda la superficie.
Las espiroquetas tienen flagelos especiales dentro de su célula, que las hacen girar como un sacacorchos para avanzar.
Muchas bacterias pueden moverse hacia o lejos de ciertos estímulos, como sustancias químicas (quimiotaxis) o luz (fototaxis).
¿Cómo se reproducen las bacterias?
Las bacterias crecen hasta un cierto tamaño y luego se reproducen por fisión binaria, que es una forma de reproducción asexual. Esto significa que una bacteria se divide en dos células hijas idénticas. En condiciones ideales, una bacteria puede dividirse cada 15 a 30 minutos. ¡En solo 16 horas, una sola bacteria podría convertirse en 5 mil millones!
Algunas bacterias forman estructuras más complejas para dispersar a sus células hijas, como los cuerpos fructíferos en las mixobacterias o la formación de filamentos.
Además de la reproducción asexual, las bacterias pueden intercambiar material genético en un proceso llamado parasexualidad bacteriana o conjugación bacteriana. En este proceso, una bacteria "donante" se conecta a una bacteria "receptora" con un pili (un pequeño tubo) y le transfiere una pequeña pieza de ADN llamada plásmido. Esto permite que las bacterias compartan genes, como los de resistencia a los antibióticos.
¿Cómo crecen las bacterias?
El crecimiento de una población bacteriana tiene tres fases principales:
- Fase de adaptación (o fase lag): Cuando las bacterias llegan a un nuevo lugar con muchos nutrientes, necesitan un tiempo para adaptarse. Crecen lentamente mientras se preparan para un crecimiento rápido.
- Fase exponencial: Las bacterias se dividen muy rápido, duplicando su número constantemente. Los nutrientes se usan a la máxima velocidad.
- Fase estacionaria: Los nutrientes se agotan, y las bacterias dejan de crecer tan rápido. Su actividad se reduce y usan sus propias proteínas no esenciales como energía. Es un momento de "respuesta al estrés" donde se preparan para sobrevivir en condiciones difíciles.
Su información genética
La mayoría de las bacterias tienen un solo cromosoma circular que contiene toda su información genética (ADN). El tamaño de este cromosoma puede variar mucho entre diferentes especies. Algunas bacterias también tienen plásmidos, que son pequeñas piezas de ADN extra que pueden llevar genes importantes, como los que dan resistencia a los antibióticos.
Las bacterias se reproducen asexualmente, lo que significa que sus células hijas son copias idénticas (clones). Sin embargo, pueden evolucionar a través de:
- Mutaciones: Cambios en el ADN que ocurren por errores al copiarlo o por exposición a agentes que lo dañan.
- Recombinación genética: Intercambio de material genético entre células.
Las bacterias pueden intercambiar genes de tres maneras:
- Transformación: Recogen ADN libre del ambiente.
- Transducción: Un bacteriófago (un virus que infecta bacterias) introduce ADN extraño.
- Conjugación bacteriana: Transfieren ADN directamente entre células a través de un pilus.
Este intercambio de genes, llamado transferencia de genes horizontal, es muy importante porque permite que las bacterias adquieran rápidamente nuevas características, como la resistencia a los antibióticos.
¿Cómo interactúan con otros seres vivos?
Las bacterias pueden formar relaciones complejas con otros organismos. Estas relaciones se llaman simbiosis y pueden ser de tres tipos:
- Comensalismo: Las bacterias viven en o sobre otros organismos sin causarles daño ni beneficio aparente. Por ejemplo, las bacterias en nuestra piel que causan el olor corporal.
- Mutualismo: Ambas partes se benefician de la relación. Por ejemplo, algunas bacterias en el suelo ayudan a las plantas a obtener nitrógeno. En nuestro tracto digestivo, miles de especies de bacterias nos ayudan a digerir alimentos y a producir vitamina K y otras vitaminas. También nos protegen impidiendo que crezcan bacterias dañinas.
- Patógenos: Las bacterias causan enfermedades.
Bacterias que causan enfermedades
Solo una pequeña parte de las bacterias causan enfermedades en humanos, pero son una causa importante de problemas de salud. Pueden causar infecciones como el tétanos, la fiebre tifoidea, la difteria, el cólera, intoxicaciones alimentarias, la lepra y la tuberculosis. También causan enfermedades en animales y plantas, como la "mancha de la hoja" o la "mastitis".
Algunas bacterias, como Staphylococcus o Streptococcus, pueden causar infecciones en la piel o los pulmones, pero también viven normalmente en nuestra piel o nariz sin causar daño. Otros organismos, como el género Rickettsia, siempre causan enfermedades porque solo pueden vivir dentro de las células de otros organismos.
Las infecciones bacterianas se tratan con antibióticos. Hay muchos tipos de antibióticos, y cada uno actúa de una manera diferente para matar o detener el crecimiento de las bacterias. Es importante usar los antibióticos correctamente para evitar que las bacterias se vuelvan resistentes a ellos. También se pueden prevenir las infecciones con medidas de higiene, como la esterilización de instrumentos médicos y el uso de desinfectantes.
Aquí tienes algunas enfermedades humanas causadas por bacterias:
| Enfermedad | Agente | Principales síntomas |
|---|---|---|
| Brucelosis | Brucella spp. | Fiebre ondulante, adenopatía, endocarditis, neumonía. |
| Carbunco | Bacillus anthracis | Fiebre, pápula cutánea, septicemia. |
| Cólera | Vibrio cholerae | Diarrea, vómitos, deshidratación. |
| Difteria | Corynebacterium diphtheriae | Fiebre, amigdalitis, membrana en la garganta, lesiones en la piel. |
| Escarlatina | Streptococcus pyogenes | Fiebre, amigdalitis, eritema. |
| Erisipela | Streptococcus spp. | Fiebre, eritema, prurito, dolor. |
| Fiebre Q | Coxiella burnetii | Fiebre alta, cefalea intensa, mialgia, confusión, vómitos, diarrea. |
| Fiebre tifoidea | Salmonella typhi, S. paratyphi | Fiebre alta, bacteriemia, cefalalgia, estupor, tumefacción de la mucosa nasal, lengua tostada, úlceras en el paladar, hepatoesplenomegalia, diarrea, perforación intestinal. |
| Legionelosis | Legionella pneumophila | Fiebre, neumonía |
| Neumonía | Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Mycoplasma spp., Chlamydia spp. |
Fiebre alta, expectoración amarillenta o sanguinolenta, dolor torácico. |
| Tuberculosis | Mycobacterium tuberculosis | Fiebre, cansancio, sudor nocturno, necrosis pulmonar. |
| Tétanos | Clostridium tetani | Fiebre, parálisis. |
Clasificación e identificación de las bacterias
Clasificar las bacterias es un desafío porque son muy diversas y pueden intercambiar genes entre sí. Antes, se clasificaban por su forma o cómo obtenían energía. Ahora, se usan técnicas moleculares, como analizar su ADN, para entender mejor sus relaciones evolutivas.
El Comité Internacional de Sistemática de Procariotas (ICSP) es el encargado de ponerles nombre y establecer las reglas para clasificarlas. La clasificación más aceptada es la del Manual de Bacteriología Sistemática de Bergey. Este campo está en constante cambio a medida que se descubren nuevas bacterias y se analizan sus genomas.
Identificar bacterias en el laboratorio es muy importante en medicina. Saber qué bacteria causa una infección ayuda a elegir el tratamiento correcto. La tinción de Gram, desarrollada por Hans Christian Gram en 1884, es una técnica fundamental. Consiste en teñir las bacterias con colorantes especiales:
- Si la bacteria retiene el colorante y se ve violeta, es una Gram positiva.
- Si no retiene el colorante y se ve roja, es una Gram negativa.
Esta técnica ayuda a identificar rápidamente la bacteria causante de una infección y a decidir qué antibiótico usar.
Origen y evolución de las bacterias
Los seres vivos se dividen en tres grandes grupos o dominios: bacterias (Bacteria), arqueas (Archaea) y eucariotas (Eukarya). Las bacterias y arqueas son procariotas (sin núcleo definido), mientras que los eucariotas incluyen a los animales, plantas, hongos y protistas.
Se cree que los primeros organismos en la Tierra, hace más de 4.200 millones de años, fueron procariotas. Durante unos 3.000 millones de años, las bacterias y arqueas fueron las formas de vida dominantes. Aunque hay fósiles de bacterias, como los estromatolitos, no nos dan mucha información sobre su evolución. Sin embargo, el estudio de su ADN nos ayuda a entender cómo se relacionan y evolucionaron.
Se piensa que el último ancestro común de bacterias y arqueas fue un organismo que vivía en ambientes muy calientes. Las bacterias y arqueas se separaron hace unos 4.150 millones de años. Los eucariotas surgieron mucho después, hace unos 2.500 millones de años.
Las bacterias también fueron clave en la evolución de las células eucariotas. Se cree que las mitocondrias (las "centrales de energía" de nuestras células) y los cloroplastos (donde las plantas hacen la fotosíntesis) surgieron cuando una célula más grande "se tragó" a una bacteria, y esta bacteria se quedó viviendo dentro de ella, en una relación llamada endosimbiosis.
Uso de las bacterias en la tecnología y la industria
Muchas industrias dependen de las bacterias. Se usan para producir sustancias químicas importantes como el alcohol etílico y el ácido acético. También se emplean en el curado de tabaco y cuero.
Las bacterias, especialmente las del género Lactobacillus, se han usado durante miles de años para hacer alimentos fermentados como queso, mantequilla, yogur, vinagre, salsa de soja y chucrut.
Las bacterias son muy buenas para descomponer compuestos orgánicos, por eso se usan en el reciclaje de basura y en la biorremediación (limpiar la contaminación). Por ejemplo, después de derrames de petróleo, se usan bacterias que pueden "comer" los hidrocarburos. También se emplean para limpiar desechos industriales tóxicos.
En la biotecnología, las bacterias son herramientas fundamentales. Como crecen rápido y son fáciles de manipular, los científicos pueden modificar su ADN para que produzcan proteínas útiles, como la insulina (para personas con diabetes) o anticuerpos. Estudiar las bacterias nos ayuda a entender cómo funcionan los seres vivos a nivel molecular y a desarrollar nuevas medicinas y tratamientos.
Galería de imágenes
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Thermus aquaticus (Deinococcus-Thermus)
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Oenococcus oeni (Firmicutes)
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Bacillus cereus (Firmicutes)
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Campylobacter jejuni (Proteobacteria)
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Bordetella bronchiseptica (Proteobacteria)
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Leptospira (Spirochaetes)
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Treponema pallidum (Spirochaetes)
Véase también
En inglés: Bacteria Facts for Kids
- Bacteriófago
- Bacteriología
- Biotecnología
- Extremófilo
- Microbiología
- Nanobio
- Código Internacional de Nomenclatura de Bacterias
- Categoría:Enfermedades bacterianas
- Microbiota normal
- Interacciones humanas con los microbios
