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El origen de la microbiología
Los microorganismos: las primeras observaciones
Aunque hoy sabemos que los microorganismos surgieron sobre la Tierra hace casi 4 mil millones de años, su existencia sólo se reveló con la invención del microscopio. La primera persona en describirlos en detalle fue el holandés Antony van Leeuwenhoek en 1684, quien los llamó animáculos. Leeuwenhoek examinó el agua de lluvia, de mar, de río, saliva y otras materias. Para sus observaciones construyó una gran cantidad de microscopios rudimentarios pero muy útiles para la época, que le permitieron describir no sólo bacterias, sino también protozoarios de vida libre y parásitos, espermatozoides, células de la sangre, nematodes y algas. Su trabajo, aunque meramente descriptivo, descubrió el fabuloso mundo microscópico que hasta ese entonces era totalmente desconocido por los científicos.
El origen de los microorganismos:
la generación espontánea
Pero ¿cuál era el origen de estos pequeñísimos “animáculos”?. Luego de los trabajos de Leeuwenhoek la especulación sobre el origen de los microorgansimos dividió a los científicos en dos grupos. Por un lado estaban los que pensaban que los microorgansimos provenían de la descomposición de las plantas o animales, es decir, eran el resultado y no la causa de la descomposición. Los que apoyaban esta teoría creían que la vida se generaba a partir de materia no viva, proceso que se denominó abiogénesis y que fue la base del concepto de la generación espontánea. Por otro lado estaban los que apoyaban la teoría de la biogénesis, que creían que los microorganismos se originaban a partir de otros microorganismos, como ocurre con las plantas y los animales. Aunque hoy resulta obvio que no existe la generación espontánea, llevó más de cien años (¡y muchísimos experimentos!) resolver esta controversia.
La idea de la generación espontánea se remonta a los antiguos griegos, quienes creían que los gusanos crecían del lodo. El italiano Francesco Redi demostró en 1668 que los gusanos encontrados en la carne podrida eran las larvas que provenían de los huevos que habían depositado en la carne las moscas y no el producto de la generación espontánea. Pero en 1745 John Needham hirvió trozos de carne para destruir los organismos preexistentes y los colocó en un recipiente abierto. Al cabo de un tiempo observó colonias de microorganismos sobre la superficie y concluyó que se generaban espontáneamente a partir de la carne. En 1769, Lazzaro Spallanzani repitió el experimento pero tapando los recipientes, no apareciendo las colonias, lo que contradecía la teoría de la generación espontánea. Pero Needham argumentó que el aire era esencial para la vida y este aire había sido excluido en los experimentos de Spallanzani.
Después de muchos experimentos, interpretaciones y discusiones, fue el químico francés Luis Pasteur quien en la década de 1860 terminó con la controversia. A partir de sus propios trabajos sobre la fermentación, a Pasteur le resultaba obvio que las levaduras y otros microorganismos encontrados durante la fermentación y la putrefacción provenían del exterior, del aire. Observando el fenómeno de fabricación del vino, demostró que la fuente de las levaduras era la propia piel de las uvas, que estaba en contacto con el aire. Si extraía estérilmente el jugo de las uvas, este jugo no fermentaba y no se encontraban levaduras. Por otro lado, si cubría con lienzos estériles las uvas desde la cosecha, tampoco crecían levaduras en estas uvas y no se producía el vino. Pero el experimento crucial fue el que realizó en 1864 utilizando frascos (matraces) con un tubo largo y curvado llamados "matraces cuello de cisne". El jugo de uva se colocaba en el frasco y luego de la esterilización el largo cuello del matraz se sellaba en la punta. Si se abría esa punta, el aire pasaba libremente a través del cuello, pero los microorganismos no aparecían en la solución ya que las partículas de polvo y microorganismos sedimentaban en el recodo del cuello. Pero si el jugo de uva tocaba el recodo contaminado, el crecimiento de los microorganismos era inmediato.
Luis Pasteur y la fermentación
Los hombres utilizan las fermentaciones para su provecho desde la prehistoria. El pan fermentado se conoce desde hace varios miles de años. Los jeroglíficos y otras representaciones gráficas demuestran que el hombre fabricaba bebidas alcohólicas ya varios milenios antes de Cristo. Al preparar el pan, vino o la cerveza, los hombres empleaban sin saberlo, y de una manera empírica, unos microorganismos muy útiles: las levaduras. Son hongos unicelulares capaces de transformar azúcares en alcohol.
Este proceso se denomina fermentación alcohólica y fue descubierto y descripto por Luis Pasteur recién en 1856.
En la época de Luis Pasteur, las teorías científicas reconocían la presencia de levaduras en la fermentación alcohólica, pero estas levaduras eran consideradas como un producto de la fermentación. Luis Pasteur demostró que las células viables de levaduras causan fermentación en condiciones anaeróbicas (baja concentración de oxígeno); durante dicha fermentación el azúcar de la uva es convertido en etanol y CO2. Sus ilustraciones claramente muestran auténticas levaduras vínicas y en sus escritos él las diferenciaba claramente de otros componentes.
En 1856, M. Bigo, un fabricante de alcohol en el norte de Francia sufría repetidos fracasos en obtención de sus productos. El proceso involucraba la fermentación de la caña de azúcar para producir alcohol etílico, pero frecuentemente el contenido de los recipientes se agriaba y en lugar de alcohol, se obtenía una sustancia parecida a la leche agria. M. Bigo le solicitó a Pasteur que investigara el caso, y éste accedió. Primero, analizó químicamente el contenido agrio de los recipientes y concluyó que contenían una considerable cantidad de ácido láctico en lugar de alcohol. Después comparó los sedimentos de diferentes recipientes, observó que en aquellos donde había ocurrido la fermentación alcohólica se veía una gran cantidad de levaduras, mientras que en las que había ácido láctico se veían "glóbulos mucho más pequeños que los de la levadura". Este hallazgo indicaba que se encontraba frente a dos tipos de fermentaciones (en este caso alcohólica y láctica), que involucraban a dos tipos de microorganismos (en este caso, levaduras y bacterias, respectivamente).
En los años siguientes, Pasteur identificó y aisló los microorganismos responsables de la fermentación en la producción del vino, cerveza y vinagre. Demostró además, que si calentaba el vino, la cerveza y la leche por unos minutos podía matar a los microorganismos y así esterilizar el producto (pasteurización).
El descubrimiento de la fermentación por Luis Pasteur representó un paso gigante para la ciencia. En esa época, la ciencia estaba dominada por las leyes de los químicos (el propio Pasteur lo era), quienes suponían que el alcohol se producía por vibraciones que hacían inestables a los azúcares al punto de degradarlos a moléculas más pequeñas. Aunque reconocían la presencia de levaduras en la fermentación alcohólica, las consideraban productos o catalizadores de la fermentación. Pasteur demostró, nada más ni nada menos, que las levaduras eran la causa de la fermentación y que los microorganismos podían realizar reacciones químicas complejas.
Por sus trabajos sobre el origen de los microorganismos, la fermentación y otros (pasteurización, producción de vacunas, etc). Luis Pasteur es considerado el creador de la microbiología.
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