Microbiologia

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Microbiologia (do grego μῑκρος , mīkros , "pequeno"; βίος , bios , " vida "; e -λογία , -logia ) é o estudo científico de microorganismos , aqueles sendo unicelulares (célula única), multicelulares (colônia de células) ou acelulares (falta de células). [1] [2] A microbiologia abrange várias sub-disciplinas, incluindo virologia , bacteriologia , protistologia , micologia ,imunologia e parasitologia .

Os microrganismos eucarióticos possuem organelas ligadas à membrana e incluem fungos e protistas , enquanto os organismos procarióticos - todos os quais são microrganismos - são convencionalmente classificados como desprovidos de organelas ligadas à membrana e incluem Bactérias e Archaea . [3] [4] Microbiologistas tradicionalmente confiavam na cultura, coloração e microscopia . No entanto, menos de 1% dos microrganismos presentes em ambientes comuns podem ser cultivados isoladamente usando os meios atuais. [5] Microbiologistas costumam confiar na biologia molecularferramentas como a identificação baseada na sequência de DNA, por exemplo, a sequência do gene 16S rRNA usada para a identificação de bactérias.

Os vírus têm sido classificados de forma variável como organismos, [6] porque são considerados microorganismos muito simples ou moléculas muito complexas. Os príons , nunca considerados microorganismos, foram investigados por virologistas, entretanto, como os efeitos clínicos rastreados a eles foram originalmente presumidos devido a infecções virais crônicas, e os virologistas fizeram pesquisas - descobrindo "proteínas infecciosas".

A existência de microrganismos foi prevista muitos séculos antes de serem observados pela primeira vez, por exemplo, pelos jainistas na Índia e por Marcus Terentius Varro na Roma antiga. A primeira observação microscópica registrada foi de corpos frutíferos de fungos, por Robert Hooke em 1666, mas o padre jesuíta Athanasius Kircher foi provavelmente o primeiro a ver micróbios, que ele mencionou ter observado no leite e material pútrido em 1658. Antonie van Leeuwenhoek é considerado um pai da microbiologia , pois observou e fez experiências com organismos microscópicos na década de 1670, usando microscópios simplesde seu próprio projeto. A microbiologia científica se desenvolveu no século 19 por meio do trabalho de Louis Pasteur e da microbiologia médica de Robert Koch .

História [ editar ]

Avicena levantou a hipótese da existência de microrganismos.

A existência de microrganismos foi hipotetizada por muitos séculos antes de sua descoberta real. A existência de vida microbiológica invisível foi postulada pelo Jainismo, que se baseia nos ensinamentos de Mahavira já no século 6 aC. [7] Paul Dundas observa que Mahavira afirmou a existência de criaturas microbiológicas invisíveis vivendo na terra, água, ar e fogo. [8] As escrituras jainistas descrevem nigodas que são criaturas submicroscópicas que vivem em grandes aglomerados e têm uma vida muito curta, que permeiam todas as partes do universo, até mesmo em tecidos de plantas e carne de animais. [9] O romano Marco Terentius Varrofez referências a micróbios quando advertiu contra a localização de uma propriedade nas proximidades de pântanos "porque existem certas criaturas minúsculas que não podem ser vistas pelos olhos, que flutuam no ar e entram no corpo pela boca e nariz e, portanto, causam problemas graves doenças. " [10]

Na era de ouro da civilização islâmica, os cientistas persas levantaram a hipótese da existência de microorganismos, como Avicena em seu livro O Cânone da Medicina , Ibn Zuhr (também conhecido como Avenzoar), que descobriu ácaros da sarna , e Al-Razi, que deu a descrição mais antiga conhecida da varíola em seu livro The Virtuous Life (al-Hawi). [11]

Em 1546, Girolamo Fracastoro propôs que as doenças epidêmicas eram causadas por entidades transferíveis semelhantes a sementes que podiam transmitir a infecção por contato direto ou indireto, ou transmissão por veículo. [12]

Como o primeiro microscopista e microbiologista reconhecido na história, Antonie van Leeuwenhoek foi o primeiro a descobrir (observar) , estudar, descrever, conduzir experimentos científicos com uma grande variedade de organismos microscópicos (incluindo bactérias , que ele chamou de " animálculos ") e relativamente determinar seu tamanho, usando microscópios de lente única de seu próprio projeto . [13] [14] [15] [16] [17] [18]
Microscópios de Van Leeuwenhoek por Henry Baker [18]
Martinus Beijerinck , o fundador da Delft School of Microbiology, em seu laboratório. Beijerinck é freqüentemente considerado o fundador da virologia , microbiologia ambiental e microbiologia industrial . [19]

Em 1676, Antonie van Leeuwenhoek , que viveu a maior parte de sua vida em Delft , Holanda, observou bactérias e outros microorganismos usando um microscópio de lente única de seu próprio projeto . [17] [2] Ele é considerado o pai da microbiologia , pois foi o pioneiro no uso de microscópios simples de lente única de seu próprio projeto. [17] Enquanto Van Leeuwenhoek é frequentemente citado como o primeiro a observar micróbios, Robert Hooke fez sua primeira observação microscópica registrada de corpos frutíferos de fungos , em 1665. [20]No entanto, foi sugerido que um padre jesuíta chamado Athanasius Kircher foi o primeiro a observar microorganismos. [21]

Kircher foi um dos primeiros a projetar lanternas mágicas para fins de projeção, então ele devia estar bem familiarizado com as propriedades das lentes. [21] Ele escreveu "Sobre a estrutura maravilhosa das coisas na natureza, investigada pelo Microscópio" em 1646, declarando "quem acreditaria que vinagre e leite abundam com uma infinidade de vermes." Ele também notou que o material pútrido está cheio de inúmeros animálculos rastejantes. Ele publicou seu Scrutinium Pestis (Exame da Peste) em 1658, afirmando corretamente que a doença era causada por micróbios, embora o que ele viu foram provavelmente glóbulos vermelhos ou brancos, e não o próprio agente da peste. [21]

O nascimento de bacteriologia [ editar ]

Vidraria de laboratório inovadora e métodos experimentais desenvolvidos por Louis Pasteur e outros biólogos contribuíram para o jovem campo da bacteriologia no final do século XIX.

O campo da bacteriologia (mais tarde uma subdisciplina da microbiologia) foi fundado no século 19 por Ferdinand Cohn , um botânico cujos estudos sobre algas e bactérias fotossintéticas o levaram a descrever várias bactérias, incluindo Bacillus e Beggiatoa . Cohn também foi o primeiro a formular um esquema para a classificação taxonômica de bactérias e a descobrir endosporos . [22] Louis Pasteur e Robert Koch foram contemporâneos de Cohn e são frequentemente considerados os pais da microbiologia moderna [21] e da microbiologia médica, respectivamente. [23] Pasteur é mais famoso por sua série de experimentos projetados para refutar a então amplamente aceita teoria da geração espontânea , solidificando assim a identidade da microbiologia como uma ciência biológica. [24] Um de seus alunos, Adrien Certes, é considerado o fundador da microbiologia marinha. [25] Pasteur também desenvolveu métodos para preservação de alimentos ( pasteurização ) e vacinas contra várias doenças, como antraz , cólera aviária e raiva . [2] Koch é mais conhecido por suas contribuições para a teoria dos germes das doenças, provando que doenças específicas eram causadas por microrganismos patogênicos específicos. Ele desenvolveu uma série de critérios que se tornaram conhecidos como postulados de Koch . Koch foi um dos primeiros cientistas a se concentrar no isolamento de bactérias em cultura pura, resultando em sua descrição de várias novas bactérias, incluindo Mycobacterium tuberculosis , o agente causador da tuberculose . [2]

Embora Pasteur e Koch sejam frequentemente considerados os fundadores da microbiologia, seu trabalho não refletia com precisão a verdadeira diversidade do mundo microbiano por causa de seu foco exclusivo em microrganismos com relevância médica direta. Foi somente no final do século 19 e no trabalho de Martinus Beijerinck e Sergei Winogradsky que a verdadeira amplitude da microbiologia foi revelada. [2] Beijerinck fez duas contribuições importantes para a microbiologia: a descoberta de vírus e o desenvolvimento de técnicas de cultura de enriquecimento . [26] Enquanto trabalhava com o vírus do mosaico do tabacoestabeleceu os princípios básicos da virologia, foi seu desenvolvimento da cultura de enriquecimento que teve o impacto mais imediato na microbiologia, permitindo o cultivo de uma ampla gama de micróbios com fisiologias totalmente diferentes. Winogradsky foi o primeiro a desenvolver o conceito de quimiolitotrofia e, assim, revelar o papel essencial desempenhado pelos microrganismos nos processos geoquímicos. [27] Ele foi responsável pelo primeiro isolamento e descrição de bactérias nitrificantes e fixadoras de nitrogênio . [2] O microbiologista franco-canadense Felix d'Herelle co-descobriu bacteriófagos em 1917 e foi um dos primeiros microbiologistas aplicados.[28]

Joseph Lister foi o primeiro a usar desinfetante fenol em feridas abertas de pacientes. [29]

Ramos [ editar ]

Laboratório universitário de microbiologia de alimentos

Os ramos da microbiologia podem ser classificados em ciências aplicadas, ou divididos de acordo com a taxonomia, como é o caso da bacteriologia , micologia , protozoologia , virologia , ficologia e ecologia microbiana . Há uma sobreposição considerável entre os ramos específicos da microbiologia entre si e com outras disciplinas, e certos aspectos desses ramos podem se estender além do escopo tradicional da microbiologia [30] [31]. Um ramo de pesquisa pura da microbiologia é denominado microbiologia celular .

Aplicações [ editar ]

Embora alguns temam os micróbios devido à associação de alguns micróbios com várias doenças humanas, muitos micróbios também são responsáveis ​​por vários processos benéficos, como a fermentação industrial (por exemplo, a produção de álcool , vinagre e produtos lácteos ), a produção de antibióticos e atuam como veículos moleculares para transferir DNA para organismos complexos, como plantas e animais. Os cientistas também exploraram seu conhecimento sobre micróbios para produzir enzimas biotecnologicamente importantes , como a polimerase Taq , [32] genes repórterpara uso em outros sistemas genéticos e novas técnicas de biologia molecular, como o sistema de dois híbridos de levedura . [ citação necessária ]

As bactérias podem ser utilizadas para a produção industrial de aminoácidos . Corynebacterium glutamicum é uma das espécies bacterianas mais importantes com uma produção anual de mais de dois milhões de toneladas de aminoácidos, principalmente L-glutamato e L-lisina. [33] Como algumas bactérias têm a capacidade de sintetizar antibióticos, elas são usadas para fins medicinais, como Streptomyces para fazer antibióticos aminoglicosídeos . [34]

Fermentação tanques com levedura sendo usado para bebida cerveja

Uma variedade de biopolímeros , como polissacarídeos , poliésteres e poliamidas , são produzidos por microrganismos. Os microrganismos são usados ​​para a produção biotecnológica de biopolímeros com propriedades personalizadas adequadas para aplicações médicas de alto valor, como engenharia de tecidos e distribuição de medicamentos. Os microrganismos são, por exemplo, usados ​​para a biossíntese de xantana , alginato , celulose , cianoficina , poli (ácido gama-glutâmico), levan , ácido hialurônico , ácidos orgânicos, polissacarídeos de oligossacarídeos e polihidroxialcanoatos. [35]

Os microrganismos são benéficos para a biodegradação microbiana ou biorremediação de resíduos domésticos, agrícolas e industriais e poluição subterrânea em solos, sedimentos e ambientes marinhos. A capacidade de cada microrganismo de degradar resíduos tóxicos depende da natureza de cada contaminante . Uma vez que os locais normalmente têm vários tipos de poluentes, a abordagem mais eficaz para a biodegradação microbiana é usar uma mistura de espécies e cepas bacterianas e fúngicas, cada uma específica para a biodegradação de um ou mais tipos de contaminantes. [36]

Comunidades microbianas simbióticas conferem benefícios à saúde de seus hospedeiros humanos e animais, incluindo ajuda na digestão, produção de vitaminas e aminoácidos benéficos e supressão de micróbios patogênicos. Alguns benefícios podem ser conferidos pela ingestão de alimentos fermentados, probióticos (bactérias potencialmente benéficas para o sistema digestivo) ou prebióticos (substâncias consumidas para promover o crescimento de microrganismos probióticos). [37] [38] As formas como o microbioma influencia a saúde humana e animal, bem como os métodos para influenciar o microbioma, são áreas ativas de pesquisa. [39]

A pesquisa sugere que os microrganismos podem ser úteis no tratamento do câncer . Várias cepas de clostrídios não patogênicos podem se infiltrar e se replicar em tumores sólidos . Os vetores clostridiais podem ser administrados com segurança e seu potencial para entregar proteínas terapêuticas foi demonstrado em uma variedade de modelos pré-clínicos. [40]

Algumas bactérias são usadas para estudar o mecanismo fundamental. Um exemplo de modelo de bactéria usado para estudar a motilidade [41] ou a produção de polissacarídeos e o desenvolvimento é o Myxococcus xanthus . [42]

Veja também [ editar ]

Referências [ editar ]

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Outras leituras [ editar ]

Ligações externas [ editar ]