Las bacterias son importantes porque realizan tareas de las que depende el resto de la vida: fijan nitrógeno y carbono, forman suelo y descomponen materia y contaminantes. Además conviven con plantas y animales, y las personas las usan desde hace milenios para elaborar alimentos.
Las bacterias son organismos de una sola célula, sin núcleo, que viven en casi cualquier rincón del planeta y hacen trabajos químicos que animales, plantas y hongos no pueden hacer por sí solos.
Una célula sin núcleo ni otros compartimentos rodeados de membrana se llama procariota. Las bacterias y las arqueas son los dos grupos de procariotas. Las células de animales, plantas y hongos, en cambio, sí tienen núcleo.
Esquema · proceso
Las bacterias se encuentran en aguas termales, en el hielo de la Antártida y a unos tres kilómetros de profundidad bajo el agua, donde la presión es enorme. También flotan en el aire, donde puede haber hasta 2.000 tipos distintos. Un gramo de suelo contiene hasta 10.000 millones de microorganismos, casi todos procariotas, de unas 1.000 especies. Muchas cambian con facilidad de fuente de energía según lo que haya disponible, y eso explica que ocupen tantos ambientes.
Esa versatilidad sostiene dos ciclos básicos. El primero es el del carbono. Los animales necesitan carbono en forma orgánica, es decir, incorporado a moléculas como los azúcares, y no pueden aprovechar el dióxido de carbono del aire. Los procariotas sí lo convierten en moléculas orgánicas, un proceso llamado fijación de carbono, y de ahí parte la comida de otros seres vivos.
El segundo ciclo es el del nitrógeno, un elemento que forma parte de los aminoácidos (las piezas de las proteínas) y de los nucleótidos (las piezas del ADN y del ARN). El aire contiene muchísimo nitrógeno en forma de gas, pero los eucariotas, el grupo que incluye a animales y plantas, no pueden usarlo así. Hay que «fijarlo», es decir, transformarlo en amoniaco. Los rayos y los procesos industriales lo logran sin vida de por medio. La fijación biológica, en cambio, la hacen exclusivamente procariotas: bacterias del suelo, cianobacterias (bacterias que hacen fotosíntesis) y otras. Después de la fotosíntesis, es el proceso biológico más importante de la Tierra. Aporta alrededor del 65 % del nitrógeno que se usa en agricultura, a partir de entre 100 y 180 millones de toneladas fijadas al año.
Las más eficaces trabajan en pareja con una planta. Las bacterias llamadas rizobios invaden las raíces de las leguminosas, como los guisantes, las judías, los cacahuetes o la soja, y allí forman nódulos, unos abultamientos donde se fija el nitrógeno. La enzima que lo hace, la nitrogenasa, se inutiliza en presencia de oxígeno, así que el nódulo funciona como una cámara casi sin oxígeno. Una proteína de la planta parecida a la hemoglobina, la leghemoglobina, retiene el oxígeno sobrante y deja pasar el justo para que las bacterias respiren. La planta recibe amoniaco; las bacterias, azúcares de su fotosíntesis y un refugio. Las bacterias que viven así fijan hasta diez veces más nitrógeno en el suelo que las que viven libres.
En el suelo, además, descomponen la materia orgánica y forman películas pegadas a las partículas (biofilms). Muchas se alimentan de ácidos y azúcares que sueltan las raíces y devuelven sus residuos al suelo, donde forman humus, la parte oscura y rica del terreno, y lo hacen más fértil.
También interviene el cuerpo de los animales. Cualquier relación estrecha y duradera entre dos especies se llama simbiosis. Cuando las dos salen ganando se habla de mutualismo. La bacteria intestinal Bacteroides thetaiotaomicron digiere polisacáridos (azúcares largos) de las plantas que las enzimas humanas no rompen, y los deja en azúcares simples que las células absorben. Y hay bacterias de la piel que fabrican sustancias capaces de matar a otras bacterias.
La soja y su bacteria de las raíces. La soja es una leguminosa que se asocia con la bacteria del suelo Bradyrhizobium japonicum. En sus raíces se forman nódulos donde se fija el nitrógeno. Como la planta obtiene así amoniaco de una fuente inagotable, el aire, las leguminosas se emplean como abono natural.
Un vertido de petróleo en el mar. En el mar ya viven bacterias que se alimentan de petróleo antes de que haya vertidos, de modo que cuando ocurre uno empiezan a degradarlo por su cuenta. Algunas rompen los hidrocarburos en piezas más pequeñas. Otras, como Alcanivorax borkumensis, producen sustancias que disuelven el crudo en el agua, y otras lo transforman en dióxido de carbono. En condiciones ideales se llegó a degradar hasta el 80 % de los componentes no volátiles del petróleo en un año, aunque las fracciones con anillos aromáticos o muy ramificadas persisten más tiempo. Así ocurrió en vertidos como el del Exxon Valdez, en Alaska, en 1989. Usar microbios para retirar contaminantes se llama biorremediación.
La flora del intestino y de la piel. Las bacterias que habitan el tubo digestivo digieren lo que las enzimas humanas no pueden, y algunas cepas de Escherichia coli aportan vitamina K. En la piel, Staphylococcus epidermidis se alimenta de células muertas del propio tejido y fabrica bacteriocinas, unas sustancias que matan a otras bacterias. El comensalismo es el caso en que una especie se beneficia y la otra queda indiferente, y a veces cuesta decidir si una relación es eso o mutualismo.
Esquema · bifurcación
Las bacterias son sobre todo gérmenes dañinos. Se calcula que menos del 1 % de los procariotas son patógenos humanos, y todos son bacterias. Ese pequeño grupo causa muchas enfermedades, pero la inmensa mayoría de las bacterias son inofensivas o aportan algo al ecosistema.
Todo lo que fermenta alimentos es una bacteria. Solo una parte. El queso y el yogur se elaboran con bacterias, pero el pan, el vino y la cerveza dependen de levaduras, que son hongos y tienen núcleo. El queso se elabora desde hace entre 4.000 y 7.000 años, y los lácteos cultivados, como el yogur, existen al menos desde hace 4.000.
Hay diez bacterias por cada célula humana. Es una cifra muy repetida que se ha revisado. Estimaciones más recientes sitúan la proporción más cerca de una bacteria por cada célula humana, que sigue siendo una cantidad enorme.
Comparación
| Aspecto | Mutualismo | Comensalismo |
|---|---|---|
| Definición | Las dos especies obtienen un beneficio | Una especie se beneficia y la otra queda indiferente |
| Quién se beneficia | La bacteria y el organismo huésped | Solo la bacteria |
| Ejemplo de la ficha | Rizobios y leguminosas en los nódulos de la raíz | Bacterias de la piel y el intestino, difíciles de clasificar |
¿Por qué los animales dependen de los procariotas para obtener carbono?
Porque los animales necesitan carbono orgánico y no pueden usar el dióxido de carbono, y los procariotas lo convierten en moléculas orgánicas mediante la fijación de carbono.
¿Quién realiza la fijación biológica de nitrógeno?
Solo los procariotas, ya sean bacterias del suelo, cianobacterias o rizobios que viven en las raíces de las leguminosas.
¿Para qué sirve el nódulo de una leguminosa?
Es una estructura de la raíz que da a las bacterias un ambiente casi sin oxígeno, necesario porque el oxígeno inutiliza la nitrogenasa, la enzima que fija el nitrógeno.
¿Qué diferencia hay entre mutualismo y comensalismo?
En el mutualismo las dos especies se benefician. En el comensalismo una se beneficia y la otra queda sin efecto.
¿Qué bacterias actúan después de un vertido de petróleo en el mar?
Bacterias que ya estaban en el agua y se alimentan de hidrocarburos: unas los rompen en piezas más pequeñas, otras los disuelven en el agua y otras los transforman en dióxido de carbono.
Universitario · En inglés
Edward A. Birge
Springer, 2005
Manual que repasa la genética de las bacterias y sus virus, desde los fundamentos hasta avances recientes del campo. Pensado como introducción para estudiantes universitarios avanzados, incluye preguntas de repaso, apartados de aplicación y un glosario de términos.
Universitario · En inglés
Jean F. Brisou
Taylor & Francis Group, 2017
Manual universitario sobre biofilms bacterianos: aborda la adhesión microbiana, la fisiología de las bacterias implicadas y el papel de las enzimas en estos procesos.
Universitario · En inglés
Christopher J. Kowles
Taylor & Francis Group, 2021
Manual universitario sobre los sistemas respiratorios bacterianos, centrado en la fisiología microbiana y la diversidad de mecanismos de respiración en bacterias.
Universitario · En inglés
Farshad Darvishi Harzevili, Hongzhang Chen
Taylor & Francis Group, 2014
Manual universitario sobre biotecnología microbiana, centrado en microbiología industrial, enzimas microbianas y sus aplicaciones en bioingeniería.
Institución · Universitario · En inglés
asm.org
Sociedad científica dedicada a las ciencias microbianas, con publicaciones, recursos educativos y noticias sobre microbiología para profesionales y estudiantes.
Base de datos · Universitario · En inglés
lpsn.dsmz.de
Base de datos de nomenclatura de procariotas que permite consultar la clasificación taxonómica de bacterias y arqueas por dominio, filo, clase, orden, familia, género y especie.
Institución · Universitario · En inglés
microbiologysociety.org
Sociedad científica y editorial dedicada a la microbiología, que agrupa a miles de miembros y publica revistas científicas sobre el campo. Ofrece recursos, noticias y divulgación sobre microorganismos y su impacto.
