La ecología microbiana

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República Bolivariana de Venezuela 
Ministerios del Poder Popular para la educación superior
Universidad Experimental Francisco de Miranda
Coro- extensión Barinas
Ecología de los microorganismos
Bachilleres:
Franderson Hernández: 28.763.236
Darlys Trespalacios: 30.783.527
Valeria Álvarez: 28.716.372
Yulianna Marquez: 30.321.278
Nairet Guarecuco: 30.706.610
Doctor:
 José Gonzales 
Barinas julio, 2023
La ecología microbiana
es la disciplina que explora la diversidad, distribución y abundancia de microorganismos, sus interacciones específicas y el efecto que tienen en los ecosistemas. Estas interacciones, así como la dinámica de la población y la distribución de los microbios son de fundamental importancia para la salud ambiental y humana, por lo que la ecología microbiana se concentra en comprender los microorganismos de cada ecosistema.
El objetivo de esta área de la ecología es conocer la fisiología de los microorganismos y la influencia de sus actividades sobre otros organismos y el ambiente en general, y, simétricamente, esclarecer el impacto de los factores bióticos y abióticos del ambiente de estos organismos, desde el individuo hasta la comunidad en un ecosistema.
De esta manera, la ecología microbiana proporciona información sobre la dinámica ecológica y evolutiva de las comunidades microbianas que sustentan todos los ecosistemas de la tierra, determinando su microambiente físico y químico y analizando sus procesos e interacciones metabólicos.
INTERACCIONES ENTRE MICROORGANISMOS
Las interacciones entre unos microorganismos y otros pueden ser de distinto tipo. Para entenderlas mejor, vamos a agruparlas por interacciones positivas (comensalismo, sinergismo y mutualismo), interacciones negativas (competencia y amensalismo) e interacciones positivas para una población, pero negativas para la otra (depredación y parasitismo). Podemos decir que las interacciones positivas aumentan la tasa de crecimiento de una población y las negativas causan el efecto contrario.
· El comensalismo: es el tipo de interacción en la que uno de los intervinientes sale beneficiado y el otro no obtiene nada. Estas son relaciones estables y duraderas. En los hábitats terrestres, por ejemplo, muchas bacterias dependen de la producción de vitaminas por otras poblaciones microbianas.
· sinergismo (o protocooperación): ambas poblaciones salen beneficiadas de la interacción. Son capaces de sobrevivir sin la presencia de la otra, pero la asociación de ambas ofrece ventajas mutuas, como la capacidad de acelerar el ritmo de crecimiento de la otra. Este tipo de relación es muy común entre los microorganismos fijadores de Nitrógeno de la rizosfera.
· las relaciones de mutualismo: entre dos poblaciones microbianas. En este caso, la relación es obligada y se benefician ambas poblaciones. 
 Un claro ejemplo de este tipo de interacción es la que se produce entre el hongo Glomus iranicum var. tenuihypharum, uno de los microorganismos exclusivos de Symborg, y las raíces de la planta. El hongo facilita agua y nutrientes del suelo a la planta y recibe los azúcares que necesita para su desarrollo. De esta forma, mejora el estado fisiológico de la planta y su rendimiento productivo. 
A diferencia de las interacciones positivas, las interacciones de competencia se basan en una relación negativa entre dos poblaciones. La competencia se produce cuando estas luchan por la obtención de los mismos recursos, bien el espacio (nicho ecológico) o bien un nutriente limitado. Ambas se ven perjudicadas.
· El amensalismo: es cuando una población se ve perjudicada, mientras la otra no experimenta ninguna alteración. Se produce habitualmente cuando uno de los microorganismos genera sustancias tóxicas o condiciones intolerables o inhibidoras para otros microorganismos. Este es el caso de la bacteria Bacillus, que secreta en su proceso de formación de esporas antibióticos que inhiben el crecimiento de otras poblaciones microbianas. 
por último, está el grupo de las interacciones positivas para una población, pero negativas para la otra. Aquí están las interacciones de: 
 La depredación: es el tipo de interacciones en las que intervienen dos organismos, de distintas especies, llamados depredador y presa. Se produce cuando una especie necesita cazar, tragar o digerir a otra para subsistir. Son relaciones de corta duración. Los microorganismos más expuestos a ellas son las bacterias por protozoos, hongos y algas.
En las interacciones de parasitismo: la población que se beneficia, el parásito, toma del organismo hospedador los nutrientes que necesita, saliendo este perjudicado. Son relaciones relativamente largas.
La flora bacteriana humana normal
está compuesta por aquellos microorganismos que residen permanentemente en las diferentes partes del cuerpo de un individuo cualquiera: piel, orofaringe, conjuntivas, tracto gastrointestinal, uretra, vagina, entre otros. La flora bacteriana normal puede cambiar –dentro de ciertos límites– con la edad, el sexo, la nutrición y otros factores fisiológicos. Las zonas del cuerpo donde residen habitualmente estos microorganismos se consideran nichos ecológicos.Algunas personas pueden ser colonizadas en forma transitoria, o inclusive por largos periodos, por ciertos microorganismos habitualmente no residentes, pero, aunque no causen enfermedad, esos microorganismos no se consideran parte de la flora normal.
Ahora bien, la flora normal está conformada por diversas bacterias y algunos hongos. Los virus, protozoarios y helmintos no se consideran parte de la flora normal. Los miembros de la flora normal presentan usualmente una baja virulencia cuando permanecen en sus sitios habituales de colonización anatómica, pero si son arrastrados a otros sitios o la persona está inmunodeprimida, sí pueden producir infecciones, o sea, enfermedad.
Distribución de los microorganismos en el sistema ecológico humano:
Los microbios se encuentran en todas partes: están en nuestro cuerpo, en las plantas, en los alimentos y hasta en los lugares más inhóspitos. Debido a sus características, muchos microorganismos resultan benéficos para el ser humano, pero también otros pueden provocarle enfermedades. Los microorganismos pueden habitar en lugares extremadamente diversos. Pueden estar en cualquier lugar que sea adecuado para el crecimiento y desarrollo de los organismos superiores, incluso viven dentro de ellos; pero también se les ha encontrado en lugares donde las condiciones físicas o químicas no son aptas para aquellos organismos y, en cambio, resultan idóneas para algunos microbios. 
Estos minúsculos seres cumplen un papel clave para mantener la vida en la Tierra: fijan gases atmosféricos, es decir, los reducen para incorporarlos a la biosfera, y también descomponen la materia de plantas y animales muertos para obtener sustancias más simples, que es justo donde empieza la cadena alimenticia. Asimismo, se les ha estudiado ampliamente en la búsqueda de actividades benéficas para el ser humano, como la producción de medicinas, alimentos y enzimas que se utilizan en diversas industrias. También se les ha encontrado utilidad para procesos de tratamiento de aguas y de desperdicios, incluso tóxicos, así como en procesos de biorremediación de suelos, donde los microorganismos o las enzimas que éstos producen ayudan a modificar el medio alterado o contaminado a su estado natural. Sin embargo, la presencia de estos organismos no sólo es benéfica para el ser humano; existe una gran variedad de microbios dañinos que provocan diversas enfermedades. 
•Microbios en nuestro cuerpo:
En general, al conjunto formado por los microorganismos, sus genes y metabolitos se le denomina microbioma. Entonces, el microbioma humano se refiere a la población total de microorganismos, con sus genes y metabolitos, que colonizan el cuerpo humano: se encuentran en el tracto gastrointestinal, el genitourinario, la cavidad oral, la nasofaringe, el tracto respiratorio y la piel.
De la gran cantidad de microbios que existen, sólo algunospueden invadir nuestro cuerpo (hospedero) y causar enfermedades, incluso de tipo crónicas no infecciosas, como algunos cánceres y enfermedades coronarias. A estos microorganismos se les denomina patógenos. Para que éstos infecten al hospedero es necesario que entren al cuerpo: las principales vías son el tracto respiratorio (boca y nariz), el tracto gastrointestinal (cavidad oral), el tracto urogenital y el rompimiento de la superficie de la piel. 
1.	En la piel y las manos
Uno de los hábitats microbianos más grandes es la superficie de la piel. Debido a su arquitectura celular variable, compleja y en contacto constante con el entorno, la piel alberga una gran cantidad de estos microorganismos (hasta 1×107 células/cm2), que pueden tener un efecto importante en la salud. Muchas de estas bacterias no son solamente transitorias o pasivas, sino que parecen estar adaptadas a ciertas zonas o a situaciones características, como puede ser la caída y renovación constante de piel, el uso frecuente de jabones y detergentes, la exposición a los rayos ultravioleta, la poca humedad disponible, entre otras. En particular, las palmas de las manos constituyen un hábitat muy dinámico, pues se encuentran más expuestas al ambiente y tienen perturbaciones constantes, como el lavado frecuente o el contacto con diversas superficies. 
2. En el tracto digestivo
Los microorganismos que habitan en el tracto digestivo –anteriormente denominados “flora intestinal” y ahora conocidos como “microbiota intestinal”– son necesarios para el crecimiento corporal, el desarrollo de la inmunidad y la nutrición. Pero sus alteraciones podrían explicar en algunos casos ciertas epidemias de la humanidad, como el asma y la obesidad. 
•	Microbios en la comida 
La comida no es la excepción cuando se trata de albergar microbios. Estos organismos pueden ser contaminantes, pero también otros son útiles para la preparación de algunos alimentos. Los denominados “fermentados” son aquellos alimentos que han estado sujetos a la acción de microorganismos o enzimas que provocan modificaciones significativas para obtener el producto terminado. Los ejemplos más comunes son el pan, el queso, el yogur y algunas bebidas, como la cerveza y el vino. 
•Microbios en las plantas 
Los microbios interactúan con las plantas debido a que éstas ofrecen una gran diversidad de hábitats. En la filosfera (parte aérea de las plantas), la rizosfera (las raíces) y la endosfera (parte interna) habitan microorganismos epífitos, rizófitos y endófitos, respectivamente. Sus interacciones pueden ser perjudiciales o benéficas tanto para el mismo microorganismo como para la planta. 
Factores que influyen en el establecimiento de una infección:
Varios factores contribuyen a la aparición de enfermedades infecciosas:
•El comportamiento humano afecta a la transmisión y a los datos demográficos de las infecciones. 
 Por ejemplo: El sida se reconoció por primera vez en EE. UU. como una enfermedad que afectaba predominantemente a hombres homosexuales y a toxicómanos, pero en la actualidad la transmisión heterosexual es más frecuente. En el África subsahariana, el área del mundo con el máximo número de casos de sida, es predominantemente una enfermedad heterosexual.
•Los cambios en el entorno pueden aumentar en ocasiones la incidencia de las enfermedades infecciosas.
Por ejemplo, los mosquitos transmisores del dengue y el virus del Zika, que solían limitarse a la frontera entre EE. UU. y México, actualmente se encuentran en más de la mitad de los estados de EE. UU. El virus chikungunya, transmitido por los mosquitos y que produce fiebre y dolor articular grave en algunos casos, fue descrito inicialmente en América en 2013 y recientemente se ha descrito transmisión del dengue y el virus del Zika en Florida.
•Las enfermedades infecciosas que son frecuentes en una región geográfica pueden introducirse en otra por el aumento de los viajes o el desplazamiento de animales, invertebrados o aves infectados. 
Por ejemplo, el virus del Nilo occidental ha sido frecuente en Europa, Asia y África durante muchos años, pero en EE. UU. se describió por primera vez en 1999, posiblemente transmitido por un mosquito o un pájaro infectados. 
•Los patógenos se adaptan con rapidez a las presiones selectivas ejercidas por el uso tan extendido de los antibióticos. 
Se han desarrollado resistencias a los mismo y ahora son frecuentes en Mycobacterium tuberculosis, Neisseria gonorrhoeae, Klebsiella pneumoniae y S. aureus. De igual modo, el desarrollo de parásitos resistentes a fármacos ha aumentado de forma espectacular la morbilidad y la mortalidad asociadas a la infección por Plasmodium falciparum en Asia, África y Latinoamérica.
Factores de virulencia
Los factores de virulencia favorecen a los patógenos en la invasión y la resistencia a las defensas del huésped; estos factores incluyen:
· Cápsula
· Enzimas
· Toxinas
Cápsula: Algunos microorganismos (p. ej., algunas cepas de neumococos y meningococo) tienen una cápsula que bloquea la fagocitosis, lo que determina que estos microorganismos sean más virulentos que las cepas no encapsuladas. Sin embargo, los anticuerpos opsónicos específicos de la cápsula se pueden unir a la cápsula bacteriana y facilitar la fagocitosis.
Enzimas: Las proteínas bacterianas con actividad enzimática (p. ej., proteasas, hialuronidasas, colagenasas) facilitan la diseminación local en los tejidos, por ende, los microorganismos invasores pueden penetrar y atravesar las células eucariontes intactas, lo que facilita su entrada a través de las superficies mucosas.
Toxinas: Los microorganismos pueden liberar toxinas (llamadas exotoxinas), que son moléculas proteicas capaces de causar enfermedad (p. ej., difteria, cólera, tétanos) o incrementar la gravedad de una patología. La mayoría de las toxinas se unen a receptores diana específicos en las células. Con la excepción de las toxinas preformadas responsables de algunas infecciones alimentarias, las toxinas son producidas por los microorganismos durante el transcurso de la infección.
La endotoxina es un lipopolisacárido producido por bacterias gramnegativas, ella forma parte de la membrana externa de estos microorganismos. La endotoxina desencadena mecanismos enzimáticos humorales de los que participan: el complemento, las vías de la coagulación, la fibrinólisis y las cininas.
-Adherencia microbiana:
La adhesión a las superficies permite a los microorganismos establecer una base desde la cual penetrar en los tejidos. Entre los factores que determinan la adherencia, se encuentran las adhesinas (moléculas microbianas que median la unión a las células) y los receptores del huésped a los cuales se unen estas moléculas. Los receptores del huésped incluyen residuos de azúcares en la superficie y proteínas de superficie que favorecen la unión de ciertos microorganismos grampositivos (como los estafilococos).
Otros determinantes de la adherencia son unas estructuras finas de ciertas paredes bacterianas llamadas fibrillas, por medio de las cuales algunas bacterias se unen a las células epiteliales humanas. (p. ej., las de los estreptococos)
ENDOTOXINAS
Las endotoxinas son un componente de la membrana exterior de las bacterias Gram negativas. Se trata de agregados macromoleculares de alrededor de 1 millón de daltons (endotoxina libre). Las bacterias Gram negativas se presentan en el medio ambiente, principalmente contaminando los vegetales, y se detectan muy a menudo en las plantas de algodón. Estas bacterias se multiplican rápidamente en el agua estancada ya que requieren muy pocos nutrientes.
Se ha observado que las propiedades toxicológicas de las endotoxinas son diferentes según las especies y el estadio de desarrollo de las bacterias. Al calentar las endotoxinas, su efecto tóxico aumenta ya que las proteínas se desnaturalizan y en consecuencia las endotoxinas acceden más fácilmente a los receptores celulares.
Las endotoxinas son solubles en agua. Los detergentes pueden romper la estructura de la membrana del LPS y solubilizarlo como unidades molecularesindividuales.
Efectos sobre la salud
Los efectos de las endotoxinas sobre la salud son evidentes y se conocen desde antiguo. Ramazzini, en 1713, describió los síntomas pulmonares agudos como consecuencia de la inhalación de polvos de desechos vegetales, afección conocida como bisinosis. En 1942, Neal y col., establecieron por primera vez la relación entre la presencia de bacterias Gram negativas y los síntomas pulmonares presentados por los obreros de una hilandería de algodón.
Las endotoxinas son altamente tóxicas. Provocan fiebre (pueden considerarse sustancias pirógenas), malestar, alteraciones en el recuento de los leucocitos, afecciones respiratorias y estado de shock, llegando en algunos casos a producir la muerte.
EXOTOXINAS
Las exotoxinas son sustancias de naturaleza proteica que son producidas por microorganismos y excretadas para el exterior de la bacteria, en vez de las endotoxinas que forman parte del cuerpo celular de la propia bacteria, más precisamente en la constitución de la pared celular. Son consecuentemente liberadas por bacterias Grampositivas, así como por bacterias Gramnegativas. Este tipo de toxina puede causar diversas manifestaciones a nivel clínico, asumiendo un papel importante en el desarrollo de varias patologías manifestadas por los seres humanos y otros animales. En su amplia mayoría, las exotoxinas son liberadas por la mayoría de las bacterias de los géneros Grampositivos. Excepción a esta regla son las bacterias de la especie Listeria monocytogenes que produce endotoxinas. Algunas bacterias Gramnegativas como las de las especies Vibrio cholerae, Escherichia coli, entre otras de este grupo, también son productoras de exotoxinas.
Efectos sobre la salud
Algunas patologías bastante graves y severas para el hombre son causadas por este tipo de toxina de origen bacteriana. Se destacan entre esas enfermedades la anthrax, el botulismo, el tétano y el cólera. La anthrax es un ejemplo de una enfermedad provocada por el microorganismo Bacillus anthracis usado en terrorismo químico.
Un subgrupo de bastante relieve, dentro de las exotoxinas bacterianas, son las neurotoxinas. Las neurotoxinas actúan a nivel del sistema nervioso, concretamente, en los nervios o en las placas terminales motoras, pudiendo llevar a la parálisis. Son ejemplos de neurotoxinas las que producen el tétano y el botulismo.
Las enterotoxinas son exotoxinas que actúan sobre el tubo digestivo, el tracto gastrointestinal, provocando muchas veces diarrea. Las enterotoxinas inhiben la reabsorción del cloruro de sodio, activan la secreción del cloruro de sodio o pueden incluso llevar a la muerte de las células epiteliales del intestino. El resultado final más común es el desequilibrio osmótico de los fluidos en el intestino, lo que provoca la diarrea.
Las enterotoxinas son causantes de dos tipos generalizados de patologías: la diarrea infecciosa y la intoxicación alimentaria.