A Microbiologia é classicamente definida como a área da ciência que dedica-se ao estudo de organismos que somente podem ser visualizados ao microscópio. Com base neste conceito, a microbiologia aborda um vasto e diverso grupo de organismos unicelulares de dimensões reduzidas, que podem ser encontrados como células isoladas ou agrupados em diferentes arranjos. Assim, a microbiologia envolve o estudo de organismos procarióticos (bactérias, archaeas), eucarióticos (algas, protozoários, fungos) e também seres acelulares (vírus).
Bactérias |
Archaea
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Fungos |
Vírus
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 Algas |
Protozoários |
| Tipos
de microrganismos estudados pelos microbiologistas. (Adaptado de Tortora et al., Microbiology, 8 ed) |
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Esta área do conhecimento teve seu início com os relatos de Robert Hooke e Antony van Leeuwenhoek, que desenvolveram microscópios que possibilitaram as primeiras observações de bactérias e outros microrganismos a partir da análise de diversos espécimes biológicos. Embora van Leeuwenhoek seja considerado o "pai" da microbiologia, os relatos de Hooke, descrevendo a estrutura de um bolor, foram publicados anteriormente aos de Leeuwenhoek. Assim, embora Leeuwnhoek tenha fornecido importantes informações sobre a morfologia bacteriana, estes dois pesquisadores devem ser considerados como pioneiros nesta ciência. Recentemente foi publicado um artigo discutindo a importância de Robert Hooke para o desenvolvimento da Microbiologia. (Caso desejem ler este interessante relato, clicar neste link: Uma outra visão sobre a descoberta dos microrganismos)
Esquema
do microscópio construído por Robert Hooke e um esquema de
um fungo observado por este pesquisador.
(Adaptado de Tortora et al., Microbiology - 8 ed)
(Adaptado de Tortora et al., Microbiology - 8 ed)
Réplica do microscópio construído por Leeuwenhoek e de suas ilustrações, descrevendo os "animálculos" observados.
(Adaptado do livro Brock Biology of Microorganisms, 10 Ed., 2003)Nas últimas décadas, houve uma "revolução" na microbiologia, a qual passou e ainda vem passando por profundas modificações, especialmente no que se refere aos conhecimentos sobre ecologia e classificação dos microrganismos.Anteriormente, os microrganismos (principalmente os procarióticos) eram considerados seres unicelulares de comportamento independente, mesmo que fossem encontrados em agrupamentos contendo diversas células. Assim, a maior parte dos conhecimentos foram obtidos a partir de culturas puras. Isto é, o microrganismo era isolado da natureza e, após ser "separado" dos demais microrganismos, era cultivado em laboratório, gerando populações contendo um único tipo celular.Hoje sabe-se que grande parte dos microrganismos vive em comunidades na natureza, compostas muitas vezes por inúmeros gêneros e espécies distintos, que cooperam entre si, como em uma cidade microbiana. Tais associações são denominadas biofilmes e exercem importantes atividades em nosso planeta.Outra área que sofreu intensas modificações nas últimas décadas foi a classificação dos microrganismos. Esta área ainda vem sendo muito debatida mas, para os microbiologistas, é fundamental destacar um novo grupo, o qual foi por muito tempo foi considerado o "ancestral" das bactérias. Tal grupo corresponde ao domínio Archaea, que consiste em um grupo bastante peculiar de células procarióticas. Assim, é importante que tal tema seja melhor discutido.
Sistemas de classificação
dos seres vivos
Linnaeus
(séc. XVIII): Embora não tenha sido o primeiro a tentar classificar
os seres vivos, Linnaeus é considerado o "pai" da taxonomia
moderna. Seus estudos são considerados os pilares da taxonomia botânica
e zoológica, pois foi o primeiro estudioso a utilizar o sistema binomial
de classificação. De acordo com Linnaeus, os seres vivos podiam
ser classificados em dois reinos: Animal e Vegetal.
Haeckel (1866): Inclusão do reino Protista, para classificar "animais" e "vegetais" unicelulares. Haeckel apresentou um esquema que representaria a árvore da vida, classificando os seres vivos em três reinos, conforme ilustra a Figura abaixo.
Haeckel (1866): Inclusão do reino Protista, para classificar "animais" e "vegetais" unicelulares. Haeckel apresentou um esquema que representaria a árvore da vida, classificando os seres vivos em três reinos, conforme ilustra a Figura abaixo.
Whittaker (1969): Propos um novo sistema de classificação, onde os seres vivos seriam agrupados em cinco reinos, sendo separados principalmente pelas características morfólogicas e fisiológicas:
Monera : Procariotos
Protista : Eucariotos unicelulares - Protozoários (sem parede celular) e Algas (com parede celular)
Fungi : Eucariotos aclorofilados
Plantae : Vegetais
Animalia : Animais
Classificação dos seres vivos, de acordo
com Whittaker (1969)
(Adaptado de Pommerville, J.C.(2004) Alcamo's Fundamentals
of Microbiology)Embora extremamente úteis, tais sistemas de classificação não refletiam a história evolutiva dos seres vivos, uma vez que baseavam-se essencialmente em características fenotípicas dos organismos. Sua utilização trouxe um conceito profundamente errôneo e ainda difundido atualmente que é o de seres "menos evoluídos" e "mais evoluídos". Tais termos, quando analisados por uma perspectiva mais moderna deveriam ser extintos, uma vez que todos os seres estão em constante evolução e estes modificam-se por diversificação e não por progressão.
No entanto,
esta questão foi abordada pelos estudos pioneiros de Carl Woese e
colaboradores, inicialmente publicados no final da década de 70.
De acordo com Woese, as moléculas registrariam a história
da vida e, assim, o DNA poderia ser considerado um fóssil molecular.
A partir desta premissa, Woese e colaboradores propuseram um novo e revolucionário
sistema de classificação baseado principalmente em aspectos
evolutivos (filogenéticos), pela comparação das sequências
de genes que codificavam o rRNA de diferentes organismos. Desta forma, Woese
acreditava que organismos filogeneticamente próximos exibiriam maiores
semelhanças (menor diversificação) nas sequências
que organismos filogeneticamente distantes.
Esta
nova proposta de classificação subdivide os seres vivos em
3 domínios:
Archaea : Composto por procariotos
Bacteria : Composto por procariotos
Eukarya : Composto por eucariotos
Archaea : Composto por procariotos
Bacteria : Composto por procariotos
Eukarya : Composto por eucariotos
Classificação dos seres vivos, de acordo com Woese (1977) (Adaptado de Pommerville, J.C.(2004) Alcamo's Fundamentals of Microbiology)
A princípio,
acredita-se que estes 3 domínios divergiram a partir de um ancestral
comum.
Archaea: são organismos procariotos, anteriormente denominados arqueobactérias, porque foram incialmente isolados de ambientes inóspitos, considerados semelhantes ao ambiente existente quando a vida surgiu na Terra. Por esta razão, as archaeas foram durante muito tempo consideradas "fósseis vivos", como se fossem as formas ancestrais das bactérias existentes atualmente. Posteriormente, verificou-se que, embora vários membros deste grupo sejam, de fato, encontrados em ambientes extremos, muitos são isolados a partir de ambientes considerados "amenos", tais como solos, oceanos, trato intestinal de mamíferos, etc.
Bacteria: Corresponde a um enorme grupo de procariotos, anteriormente classificados como eubactérias, representadas pelos organismos que compõem a microbiota normal e invasora do homem e outros animais, e bactérias encontradas nas águas, solos, vegetais, ar e ambientes em geral.
Eukarya: No âmbito microbiológico, compreende as algas, protozoários e fungos (os animais e vegetais também pertencem ao domínio Eukarya).
As algas caracterizam-se por apresentarem clorofila (além de outros pigmentos), sendo encontradas basicamente nos solos e águas.
Os protozoários correspondem a células eucarióticas, não pigmentados, geralmente móveis e sem parede celular, nutrindo-se por ingestão e podendo ser saprófitas ou parasitas.
Os fungos são também células sem clorofila, que apresentam parede celular, realizam metabolismo heterotrófico, e nutrem-se por absorção.
Como mencionado anteriormente, os vírus são também abordados pela microbiologia, embora sejam entidades acelulares, que não apresentam metabolismo próprio, sendo dependentes de uma célula hospedeira.
Archaea: são organismos procariotos, anteriormente denominados arqueobactérias, porque foram incialmente isolados de ambientes inóspitos, considerados semelhantes ao ambiente existente quando a vida surgiu na Terra. Por esta razão, as archaeas foram durante muito tempo consideradas "fósseis vivos", como se fossem as formas ancestrais das bactérias existentes atualmente. Posteriormente, verificou-se que, embora vários membros deste grupo sejam, de fato, encontrados em ambientes extremos, muitos são isolados a partir de ambientes considerados "amenos", tais como solos, oceanos, trato intestinal de mamíferos, etc.
Bacteria: Corresponde a um enorme grupo de procariotos, anteriormente classificados como eubactérias, representadas pelos organismos que compõem a microbiota normal e invasora do homem e outros animais, e bactérias encontradas nas águas, solos, vegetais, ar e ambientes em geral.
Eukarya: No âmbito microbiológico, compreende as algas, protozoários e fungos (os animais e vegetais também pertencem ao domínio Eukarya).
As algas caracterizam-se por apresentarem clorofila (além de outros pigmentos), sendo encontradas basicamente nos solos e águas.
Os protozoários correspondem a células eucarióticas, não pigmentados, geralmente móveis e sem parede celular, nutrindo-se por ingestão e podendo ser saprófitas ou parasitas.
Os fungos são também células sem clorofila, que apresentam parede celular, realizam metabolismo heterotrófico, e nutrem-se por absorção.
Como mencionado anteriormente, os vírus são também abordados pela microbiologia, embora sejam entidades acelulares, que não apresentam metabolismo próprio, sendo dependentes de uma célula hospedeira.
A
Microbiologia na atualidade
A definição clássica de "microbiologia" mostra-se bastante imprecisa, e até mesmo inadequada, frente aos dados da literatura publicados nestas últimas décadas. Como exemplo pode-se citar duas premissas que já não podem mais ser consideradas como verdade absoluta na conceituação desta área de conhecimento: as dimensões dos microrganismos e a natureza independente destes seres.
Em 1985 foi descoberto um organismo, denominado Epulopiscium fischelsoni que, a partir de 1991, foi definido como sendo o maior procarioto já descrito, exibindo cerca de 500 µm de comprimento. Esta bactéria foi isolada do intestino de um peixe marinho (Surgeonfish, peixe barbeiro ou cirurgião), encontrado nas águas da Austrália e do Mar Vermelho. Além de apresentar dimensões nunca vistas, tal bactéria mostra-se totalmente diferente das demais quanto ao processo de divisão celular, que ao invés de ser por fissão binária, envolve um provável tipo de reprodução vivípara, levando à formação de pequenos “glóbulos”, que correspondem às células filhas.
A definição clássica de "microbiologia" mostra-se bastante imprecisa, e até mesmo inadequada, frente aos dados da literatura publicados nestas últimas décadas. Como exemplo pode-se citar duas premissas que já não podem mais ser consideradas como verdade absoluta na conceituação desta área de conhecimento: as dimensões dos microrganismos e a natureza independente destes seres.
Em 1985 foi descoberto um organismo, denominado Epulopiscium fischelsoni que, a partir de 1991, foi definido como sendo o maior procarioto já descrito, exibindo cerca de 500 µm de comprimento. Esta bactéria foi isolada do intestino de um peixe marinho (Surgeonfish, peixe barbeiro ou cirurgião), encontrado nas águas da Austrália e do Mar Vermelho. Além de apresentar dimensões nunca vistas, tal bactéria mostra-se totalmente diferente das demais quanto ao processo de divisão celular, que ao invés de ser por fissão binária, envolve um provável tipo de reprodução vivípara, levando à formação de pequenos “glóbulos”, que correspondem às células filhas.
Comparação entre o tamanho de uma célula de Epulopiscium e 4 paramécios
(Adaptado do livro Brock Biology of Microorganisms, 10 Ed., 2003)
Mais
recentemente, em 1999, outro relato descreve o isolamento de uma bactéria
ainda maior, isolada na costa da Namíbia. Esta, denominada Thiomargarita
namibiensis, pode ser visualizada a olho nú, atingindo até
cerca de 0,8 mm de comprimento e 0,1 a 0,3 mm de largura.
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Microscopia de luz polarizada, revelando os grânulos de enxôfre no interior da bactéria Thiomargarita namibiensis. |
|---|---|
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Comparação
entre a bactéria Thiomargarita namibiensis e uma Drosophila. (Adaptado de Schulz, H. N. et al. (1999). Science, 284:493-495 - Clique no autor, caso deseje ler o artigo original) |
Durante
muito tempo se acreditava que o tamanho das bactérias era imposto
pelo seu próprio metabolismo, ou seja, se a bactéria aumentasse
muito em tamanho, ela seria incapaz de se manter viável e morreria.
Tal fato decorre da seguinte dedução: A área superficial
da membrana citoplasmática seria o fator limitante para a eficiência
das trocas com o meio externo.
Sabendo-se que a área de uma esfera é calculada pela fórmula
e que o volume de uma esfera é
obtido pela fórmula 
, a medida
que a área aumenta, seu volume aumenta muito mais rapidamente. Assim,
se uma bactéria começasse a crescer, aumentando sua área,
a proporção área/volume diminuiria. Isto faria com
que a célula passasse a apresentar um volume muito grande, sendo
que sua área superficial seria insuficiente, em termos de trocas
através da membrana, para manter sua viabilidade.
A partir dos isolados de bactérias “gigantes”, o conceito da limitação de tamanho bacteriano vem sendo revisto, pois não há mais como questionar a existência e viabilidade destas bactérias e, possivelmente, novos relatos serão incorporados, deixando de ser meras curiosidades.
Uma das explicações mais prováveis para tal fato reside na existência de grandes mesossomos nestes tipos bacterianos, refutando assim a hipótese de que tais estruturas seriam meros artefatos de microscopia. Alguns estudos também revelam a presença de grande compartimentos vazios ("bolsas de ar") no citoplasma de procariotos gigantes. Novos estudos vêm sendo realizados, a fim de obter-se mais informações sobre outras estratégias desenvolvidas pelos microrganismos para que sobrevivam, quando apresentam dimensões extremamente maiores que os microrganismos "convencionais".
Sabendo-se que a área de uma esfera é calculada pela fórmula
A partir dos isolados de bactérias “gigantes”, o conceito da limitação de tamanho bacteriano vem sendo revisto, pois não há mais como questionar a existência e viabilidade destas bactérias e, possivelmente, novos relatos serão incorporados, deixando de ser meras curiosidades.
Uma das explicações mais prováveis para tal fato reside na existência de grandes mesossomos nestes tipos bacterianos, refutando assim a hipótese de que tais estruturas seriam meros artefatos de microscopia. Alguns estudos também revelam a presença de grande compartimentos vazios ("bolsas de ar") no citoplasma de procariotos gigantes. Novos estudos vêm sendo realizados, a fim de obter-se mais informações sobre outras estratégias desenvolvidas pelos microrganismos para que sobrevivam, quando apresentam dimensões extremamente maiores que os microrganismos "convencionais".
Microrganismos
atuando como seres multicelulares
Outro aspecto bastante estudado nos últimos anos refere-se ao caráter “multicelular” das bactérias. Embora estas exibam a capacidade de sobreviver como uma célula única, realizando os processos metabólicos necessários à sua perpetuação, quando as bactérias encontram-se associadas, formando colônias, ou biofilmes (comunidades microbianas complexas, envoltas por uma matriz muitas vezes adesiva, fortemente ancoradas às superfícies, criando um ambiente protegido que possibilita o crescimento microbiano), estas passam a se comportar de forma social, exibindo divisão de tarefas e alterando seu perfil fisiológico de forma a apresentar uma cooperação que reflete-se em diferentes níveis metabólicos.
Sabe-se que muitos genes de virulência são expressos somente quando a densidade populacional atinge um determinado ponto. Da mesma forma, a capacidade de captar DNA do meio externo, a bioluminescência, etc, envolvem a percepção da densidade populacional por parte das bactérias. Este tipo de mecanismo de comunicação é denominado “sensor de quorum” ( quorum sensing) e vem sendo amplamente estudado nas mais diferentes áreas da Microbiologia, uma vez que foi descrito tanto para bactérias como para fungos.
Outro aspecto bastante estudado nos últimos anos refere-se ao caráter “multicelular” das bactérias. Embora estas exibam a capacidade de sobreviver como uma célula única, realizando os processos metabólicos necessários à sua perpetuação, quando as bactérias encontram-se associadas, formando colônias, ou biofilmes (comunidades microbianas complexas, envoltas por uma matriz muitas vezes adesiva, fortemente ancoradas às superfícies, criando um ambiente protegido que possibilita o crescimento microbiano), estas passam a se comportar de forma social, exibindo divisão de tarefas e alterando seu perfil fisiológico de forma a apresentar uma cooperação que reflete-se em diferentes níveis metabólicos.
Sabe-se que muitos genes de virulência são expressos somente quando a densidade populacional atinge um determinado ponto. Da mesma forma, a capacidade de captar DNA do meio externo, a bioluminescência, etc, envolvem a percepção da densidade populacional por parte das bactérias. Este tipo de mecanismo de comunicação é denominado “sensor de quorum” ( quorum sensing) e vem sendo amplamente estudado nas mais diferentes áreas da Microbiologia, uma vez que foi descrito tanto para bactérias como para fungos.
Estudos
com bactérias primitivas
Ainda em relação às novas pesquisas desenvolvidas na área de Microbiologia, temos o cultivo de bactérias pré-históricas, visando a busca de compostos com atividade antimicrobiana ou de interesse comercial. Neste sentido, empresas foram criadas (“Ambergene”), especializadas na reativação de formas bacterianas latentes, isoladas de insetos preservados em âmbar. Os resultados obtidos revelam a reativação de mais de 1200 espécies bacterianas, apresentando de 2 a até 135 milhões de anos.
Em 2000, foi publicado um relato descrevendo o isolamento e cultivo de uma espécie bacteriana a partir do líquido contido em um cristal de sal de 250 milhões de anos. Os estudos de seqüenciamento do DNA que codifica o RNA ribossomal 16S indicam que o organismo pertence ao gênero Bacillus, uma bactéria em forma de bastonete, Gram positiva, com a capacidade de formar endósporos. Até o momento, esta corresponde à espécie bacteriana mais antiga.
Ainda em relação às novas pesquisas desenvolvidas na área de Microbiologia, temos o cultivo de bactérias pré-históricas, visando a busca de compostos com atividade antimicrobiana ou de interesse comercial. Neste sentido, empresas foram criadas (“Ambergene”), especializadas na reativação de formas bacterianas latentes, isoladas de insetos preservados em âmbar. Os resultados obtidos revelam a reativação de mais de 1200 espécies bacterianas, apresentando de 2 a até 135 milhões de anos.
Em 2000, foi publicado um relato descrevendo o isolamento e cultivo de uma espécie bacteriana a partir do líquido contido em um cristal de sal de 250 milhões de anos. Os estudos de seqüenciamento do DNA que codifica o RNA ribossomal 16S indicam que o organismo pertence ao gênero Bacillus, uma bactéria em forma de bastonete, Gram positiva, com a capacidade de formar endósporos. Até o momento, esta corresponde à espécie bacteriana mais antiga.
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Inseto de onde foi retirada a bactéria (provavelmente Bacillus), de 135 milhões de anos |
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Aspecto
das colônias crescidas em meio sólido (Adaptado de Cano et al., (1995) Science, 268:1060-1064) |
A questão da vida em marte
Em 1997, foram publicados relatos de expedições da NASA a Marte, sugerindo a presença de possíveis microrganismos (“nanobactérias”) em espécimes minerais, sendo que achados semelhantes foram também detectados em partículas de meteoritos de Marte, que atingiram a Terra. A favor desta hipótese há o achado de microrganismos que decompõem minerais, frequentemente isolados das profundezas marinhas (A cerca de 1,5 km abaixo do solo).
Os meteoritos apresentam carbono, fósforo, nitrogênio, além da presença de água. Já em relação às condições ambientais de Marte (muito frio), temos como contra-argumento o isolamento de Archaea a partir de ambientes absolutamente inóspitos, inicialmente comsiderados como inadequados à vida.
De acordo com alguns pesquisadores, não é absurdo considerar que a vida surgiu em Marte, pois estudos com o meteorito Nakhla, que caiu em 1911 no Egito, com aparentemente de 1,3 bilhões de anos, revelam a presença de elementos cocóides, potenciais fósseis bacterianos, variando de 0,25 a 2,0 µm de tamanho, o que seria correspondente ao tamanho médio atual das bactérias. Curiosamente, estas formas ovais apresentam um teor maior de carbono no seu interior que nas áreas ao seu redor. Além disso, exibem também um elevado teor de óxido de ferro, um composto comum em células fossilizadas.
Recentemente, a NASA enviou outra sonda para Marte e os dados recebidos reforçam cada vez mais a idéia da existência anterior de vida em Marte, devido aos achados da possível ocorrência de água naquele planeta.
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Comparação
entre possíveis "microrganismos" presentes em rochas de
Marte e microrganismos que compõem a placa dental ho homem.
(Adaptado de An Electronic Companion to Beginning Microbiology)
Assim,
com base nestes novos achados e principalmente com estudos envolvendo as
Archaea, a microbiologia vem levantando uma série de questões
quanto à fisiologia e o metabolismo celular, além de questionar
permanentemente os limites das condições de vida.
Ubiqüidade dos microrganismos
Os microrganismos são os menores seres vivos existentes, encontrando-se em uma vasta diversidade de ambientes e desempenhando importantes papéis na natureza. Este grupo caracteriza-se por ser completamente heterogêneo, tendo com única característica comum o pequeno tamanho dos organismos.
Acredita-se que cerca de metade da biomassa do planeta seja constituída pelos microrganismos, sendo os 50% restantes distribuídos entre plantas (35%) e animais (15%).
Em termos de habitat, os microrganismos são encontrados em quase todos os ambientes, tanto na superfície, como no mar e subsolo. Desta forma, podemos isolar microrganismos de fontes termais, com temperaturas atingindo até 130°C (clique aqui para ler o relato do isolamento de um procarioto cujo máximo de temperatura de crescimento foi definido como 130°C); de regiões polares, com temperaturas inferiores a -10°C; de ambientes extremamente ácidos (pH=1) ou básicos (pH=13). Alguns sobrevivem em ambientes extremamente pobres em nutrientes, assemelhando-se à água destilada. Há ainda aqueles encontrados no interior de rochas na Antártida.
Em termos metabólicos, temos também os mais variados tipos, desde aqueles com vias metabólicas semelhantes a de eucariotos superiores, até outros que são capazes de produzir ácido sulfúrico, ou aqueles capazes de degradar compostos pouco usuais como cânfora, herbicidas, petróleo, etc.
Uma vez que os microrganismos precederam o homem em bilhões de anos, pode-se dizer que nós evoluímos em seu mundo e eles em nosso. Desta forma, não é de se estranhar que a associação homem-microrganismo mostra-se com grande complexidade, com os microrganismos habitando nosso organismo, em locais tais como a pele, intestinos, cavidade oral, nariz, ouvidos e trato genitourinário. Embora a grande maioria destes microrganismos não causem qualquer dano, compondo a denominada “microbiota normal”, algumas vezes estes podem originar uma série de doenças, com maior ou menor gravidade. Nesta classe de organismos estão aqueles denominados patogênicos e potencialmente patogênicos.
Sabe-se que em cerca de 1013 células de um ser humano podem ser encontradas, em média, cerca de 1014 células bacterianas. No homem, estas se encontram em várias superfícies, especialmente na cavidade oral e trato intestinal.
Principais funções dos microrganismos na natureza
Além de seu importante papel como componentes da microbiota residente de animais e plantas, em nosso dia a dia convivemos com os mais diversos produtos microbiológicos “naturais” tais como: vinho, cerveja, queijo, picles, vinagre, antibióticos, pães, etc. Paralelamente, não pode ser deixada de lado a importância dos processos biotecnológicos, envolvendo engenharia genética, que permitem a “criação” de novos microrganismos, com as mais diversas capacidades metabólicas.
Os microrganismos desempenham também um importante papel nos processos geoquímicos, tais como o ciclo do carbono e do nitrogênio, sendo genericamente importantes nos processos de decomposição de substratos e sua reciclagem. Dentre os compostos utilizados como substrato temos, alguns de grande importância atualmente: DDT, outros pesticidas, cânfora, etc.
O carbono encontra-se na atmosfera primariamente como CO2, sendo utilizado pelos organismos fotossintetizantes, para sua nutrição. Virtualmente, a energia para o desenvolvimento da vida na Terra é derivada, em última análise, a partir da luz solar. Esta é captada pelas plantas e microrganismos fotossintetizantes (algas e bactérias), que convertem o CO2 em compostos orgânicos, através da reação:
CO2
+ H2O => (CH2O)n
+ O2
Os
herbívoros alimentam-se de plantas e os carnívoros alimentam-se
dos herbívoros.
O CO2 atmosférico torna-se disponível para a utilização na fotossíntese origina-se de duas fontes biológicas principais: 1) 5 a 10% a partir de processos de respiração e 2) 90 a 95% oriundos da degradação (decomposição ou mineralização) microbiana de compostos orgânicos.
Em termos de ciclo global, há um balanço entre o consumo de CO2 na fotossíntese e sua produção através da mineralização e respiração. Este balanço, no entanto, vem sendo fortemente alterado por atividades humanas, tais como a queima de combustíveis fósseis, promovendo um aumento da qualntidade de CO2 atmosférico, resultando no conhecido “efeito estufa”.
A celulose existente nas plantas, embora seja um substrato extremamente abundante na Terra, não é utilizável pela vasta maioria dos animais. Por outro lado, vários microrganismos, incluindo fungos, bactérias e protozoários a utilizam, como fonte de carbono e energia. Destes microrganismos, muitos encontram-se no trato intestinal de vários herbívoros e nos cupins.
Muitos compostos tóxicos podem ser degradados por microrganismos, dentre eles, policlorados, DDT, pesticidas.
Outra abordagem que tem se mostrado de grande valia para o homem refere-se à introdução de genes bacterianos em outros organismos (ditos transgênicos), tais como plantas. Assim, está em franco desenvolvimento a obtenção de plantas transgênicas resistentes a pesticidas ou ao ataque de insetos.
O CO2 atmosférico torna-se disponível para a utilização na fotossíntese origina-se de duas fontes biológicas principais: 1) 5 a 10% a partir de processos de respiração e 2) 90 a 95% oriundos da degradação (decomposição ou mineralização) microbiana de compostos orgânicos.
Em termos de ciclo global, há um balanço entre o consumo de CO2 na fotossíntese e sua produção através da mineralização e respiração. Este balanço, no entanto, vem sendo fortemente alterado por atividades humanas, tais como a queima de combustíveis fósseis, promovendo um aumento da qualntidade de CO2 atmosférico, resultando no conhecido “efeito estufa”.
A celulose existente nas plantas, embora seja um substrato extremamente abundante na Terra, não é utilizável pela vasta maioria dos animais. Por outro lado, vários microrganismos, incluindo fungos, bactérias e protozoários a utilizam, como fonte de carbono e energia. Destes microrganismos, muitos encontram-se no trato intestinal de vários herbívoros e nos cupins.
Muitos compostos tóxicos podem ser degradados por microrganismos, dentre eles, policlorados, DDT, pesticidas.
Outra abordagem que tem se mostrado de grande valia para o homem refere-se à introdução de genes bacterianos em outros organismos (ditos transgênicos), tais como plantas. Assim, está em franco desenvolvimento a obtenção de plantas transgênicas resistentes a pesticidas ou ao ataque de insetos.
Microrganismos
como agentes de doenças
Os microrganismos, eventualmente provocam doenças no homem, outros animais e plantas. Apesar dos enormes avanços em relação ao tratamento de doenças infecciosas, estas vêm se tornando novamente um tema preocupante, em virtude do crescente surgimento de linhagens bacterianas cada vez mais resistentes às drogas. Atualmente, a Organização Mundial da Saúde vem demonstrando crescente interesse nas doenças emergentes e re-emergentes, de origem infecciosa.
Abaixo apresentamos um quadro cronológico que deixa clara tais preocupações, em relação ao número de mortes provocadas por doenças infecciosas.
Os microrganismos, eventualmente provocam doenças no homem, outros animais e plantas. Apesar dos enormes avanços em relação ao tratamento de doenças infecciosas, estas vêm se tornando novamente um tema preocupante, em virtude do crescente surgimento de linhagens bacterianas cada vez mais resistentes às drogas. Atualmente, a Organização Mundial da Saúde vem demonstrando crescente interesse nas doenças emergentes e re-emergentes, de origem infecciosa.
Abaixo apresentamos um quadro cronológico que deixa clara tais preocupações, em relação ao número de mortes provocadas por doenças infecciosas.
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É
uma área da Biologia que tem grande importância seja como ciência
básica ou aplicada.
Básica: estudos fisiológicos, bioquímicos e moleculares (modelo comparativo para seres superiores). => Microbiologia Molecular
Aplicada: processos industriais, controle de doenças, de pragas, produção de alimentos, etc. Áreas de estudo:
Odontologia: Estudo de microrganismos associados à placa dental, cárie dental e doenças periodontais. Estudos com abordagem preventiva.
Medicina e Enfermagem: - Doenças infecciosas e infecções hospitalares.
Nutrição: - Doenças transmitidas por alimentos, Controle de qualidade de alimentos, Produção de alimentos (queijos, bebidas).
Biologia: - Aspectos básicos e biotecnológicos. Produção de antibióticos, hormônios (insulina, GH), enzimas (lipases, celulases), insumos (ácidos, álcool), Despoluição (Herbicidas - Pseudomonas, Petróleo), Bio-filme (Acinetobacter), etc.
BIOTECNOLOGIA - Uso de microrganismos com finalidades industriais, como agentes de biodegradação, de limpeza ambiental, etc.
Um breve histórico da importância da microbiologia
Efeitos das doenças nas civilizações
Talvez um dos aspectos mais negligenciados quando se estuda a microbiologia refere-se às profundas mudanças que ocorreram no curso das civilizações, decorrentes das doenças infecciosas.
De forma geral, as doenças provocavam um abatimento físico e moral da população e das tropas, muitas vezes influenciando no desenrolar e no resultado de um conflito.
A própria mobilização de tropas, resultando em uma aglomeração, muitas vezes longa, de soldados, em ambientes onde as condições de higiene e de alimentação eram geralmente inadequadas, também colaborava na disseminação de doenças infecciosas, para as quais nnao exisitam recursos terapêuticos.
Paralelamente, em áreas urbanas em franca expansão, os problemas mencionados acima eram também de grande importância, pois rapidamente as cidades cresciam, sendo que as instalações sanitárias geralmente eram completamente precárias.
Com a prática do comércio entre as diferentes nações emergentes, passou a haver a disseminação dos organismos para outras populações, muitas vezes susceptíveis a aqueles agentes infecciosos.
Abaixo listaremos, brevemente, um pequeno histórico com alguns exemplos dos efeitos das doenças microbianas no desenvolvimento de diferentes civilizações.
O declínio do Império Romano, com Justiniano (565 AC), foi acelerado por epidemias de peste bubônica e varíola. Muitos habitantes de Roma foram mortos, deixando a cidade com menos poder para suportar os ataques dos bárbaros, que terminaram por destruir o Império.
Durante a Idade Média varias novas epidemias se sucederam, sendo algumas amplamente disseminadas pelos diferentes continentes e outras mais localizadas. Dentre as principais moléstias pode-se citar: Tifo, varíola, sífilis, cólera e peste.
Em 1346, a população da Europa, Norte da África e Oriente Médio era de cerca de 100 milhões de habitantes. Nesta época houve uma grande epidemia da peste, que disseminou-se através da “rota da seda” (a principal rota mercante para a China), provocando um grande número de mortes na Ásia e posteriormente espalhando-se pela Europa, onde resultou em um total de cerca de 25 milhões de pessoas, em poucos anos.
Novas epidemias da peste ocorreram nos séculos XVI e XVII, sendo que no século XVIII (entre 1720 e 1722), uma última grande epidemia ocorreu na França, matando cerca de 60% da população de Marselha, de Toulon,. 44% em Arles, 30% em Aix e Avignon.
A epidemia mais recente de peste originou-se na China, em 1892, disseminando-se pela Índia, atingindo Bombaim em 1896, sendo responsável pela morte de cerca de 6 milhões de indivíduos, somente na Índia.
Antes da II Guerra Mundial, o resultado das guerras era definido pelas armas, estratégias e “pestilência”, sendo esta última decisiva. Em 1566, Maximiliano II da Alemanha reuniu um exército de 80.000 homens para enfrentar o Sultão Soliman da Hungria. Devido a uma epidemia de tifo, o exército alemão foi profundamente dizimado, sendo necessária a dispersão dos sobrevivente, impedindo assim a expulsão das hordes de tribos orientais da Europa nesta época.
Na guerra dos 30 anos (1618-1648), onde protestantes se revoltaram contra a opressão dos católicos, além do desgaste decorrente da longa duração do confronto, as doenças foram determinantes no resultado final.
Na época de Napoleão, em 1812, seu exército foi quase que completamente dizimado por tifo, disenteria e pneumonia, durante campanha de retirada de Moscou. No ano seguinte, Napolãeo havia recrutado um exército de 500.000 jovens soldados, que foram reduzidos a 170.000, sendo cerca de 105.000 mortes decorrentes das batalhas e 220.000 decorrentes de doenças infecciosas.
Em 1892, outra epidemia de peste bubônica, na China e Índia, foi responsável pela morte de 6 milhões de pessoas.
Até a década de 30, este era quadro, quando Alexander Fleming, incidentalmente, descobriu um composto produzido por um fungo do gênero Penicillium, que eliminava bactérias do gênero Staphylococcus, um organismo que pode produzir uma vasta gama de doenças no homem. este composto - denominado penicilina - teve um papel fundamental na desfecho da II Guerra Mundial, uma vez que passou a ser administrado às tropas aliadas, enquanto o exército alemão continuava a sofrer pesadas baixas no campo de batalha.
Além destas epidemias, vale ressaltar a importância das diferentes epidemias de gripe que assolaram o mundo e que continuam a manifestar-se de forma bastante intensa até hoje. Temos ainda o problema mundial envolvendo a AIDS, o retorno da tuberculose (17 milhões de casos no Brasil) e do aumento progressivo dos níveis de resistência aos agentes antimicrobianos que vários grupos de bactérias vêm apresentando atualmente.
Básica: estudos fisiológicos, bioquímicos e moleculares (modelo comparativo para seres superiores). => Microbiologia Molecular
Aplicada: processos industriais, controle de doenças, de pragas, produção de alimentos, etc. Áreas de estudo:
Odontologia: Estudo de microrganismos associados à placa dental, cárie dental e doenças periodontais. Estudos com abordagem preventiva.
Medicina e Enfermagem: - Doenças infecciosas e infecções hospitalares.
Nutrição: - Doenças transmitidas por alimentos, Controle de qualidade de alimentos, Produção de alimentos (queijos, bebidas).
Biologia: - Aspectos básicos e biotecnológicos. Produção de antibióticos, hormônios (insulina, GH), enzimas (lipases, celulases), insumos (ácidos, álcool), Despoluição (Herbicidas - Pseudomonas, Petróleo), Bio-filme (Acinetobacter), etc.
BIOTECNOLOGIA - Uso de microrganismos com finalidades industriais, como agentes de biodegradação, de limpeza ambiental, etc.
Um breve histórico da importância da microbiologia
Efeitos das doenças nas civilizações
Talvez um dos aspectos mais negligenciados quando se estuda a microbiologia refere-se às profundas mudanças que ocorreram no curso das civilizações, decorrentes das doenças infecciosas.
De forma geral, as doenças provocavam um abatimento físico e moral da população e das tropas, muitas vezes influenciando no desenrolar e no resultado de um conflito.
A própria mobilização de tropas, resultando em uma aglomeração, muitas vezes longa, de soldados, em ambientes onde as condições de higiene e de alimentação eram geralmente inadequadas, também colaborava na disseminação de doenças infecciosas, para as quais nnao exisitam recursos terapêuticos.
Paralelamente, em áreas urbanas em franca expansão, os problemas mencionados acima eram também de grande importância, pois rapidamente as cidades cresciam, sendo que as instalações sanitárias geralmente eram completamente precárias.
Com a prática do comércio entre as diferentes nações emergentes, passou a haver a disseminação dos organismos para outras populações, muitas vezes susceptíveis a aqueles agentes infecciosos.
Abaixo listaremos, brevemente, um pequeno histórico com alguns exemplos dos efeitos das doenças microbianas no desenvolvimento de diferentes civilizações.
O declínio do Império Romano, com Justiniano (565 AC), foi acelerado por epidemias de peste bubônica e varíola. Muitos habitantes de Roma foram mortos, deixando a cidade com menos poder para suportar os ataques dos bárbaros, que terminaram por destruir o Império.
Durante a Idade Média varias novas epidemias se sucederam, sendo algumas amplamente disseminadas pelos diferentes continentes e outras mais localizadas. Dentre as principais moléstias pode-se citar: Tifo, varíola, sífilis, cólera e peste.
Em 1346, a população da Europa, Norte da África e Oriente Médio era de cerca de 100 milhões de habitantes. Nesta época houve uma grande epidemia da peste, que disseminou-se através da “rota da seda” (a principal rota mercante para a China), provocando um grande número de mortes na Ásia e posteriormente espalhando-se pela Europa, onde resultou em um total de cerca de 25 milhões de pessoas, em poucos anos.
Novas epidemias da peste ocorreram nos séculos XVI e XVII, sendo que no século XVIII (entre 1720 e 1722), uma última grande epidemia ocorreu na França, matando cerca de 60% da população de Marselha, de Toulon,. 44% em Arles, 30% em Aix e Avignon.
A epidemia mais recente de peste originou-se na China, em 1892, disseminando-se pela Índia, atingindo Bombaim em 1896, sendo responsável pela morte de cerca de 6 milhões de indivíduos, somente na Índia.
Antes da II Guerra Mundial, o resultado das guerras era definido pelas armas, estratégias e “pestilência”, sendo esta última decisiva. Em 1566, Maximiliano II da Alemanha reuniu um exército de 80.000 homens para enfrentar o Sultão Soliman da Hungria. Devido a uma epidemia de tifo, o exército alemão foi profundamente dizimado, sendo necessária a dispersão dos sobrevivente, impedindo assim a expulsão das hordes de tribos orientais da Europa nesta época.
Na guerra dos 30 anos (1618-1648), onde protestantes se revoltaram contra a opressão dos católicos, além do desgaste decorrente da longa duração do confronto, as doenças foram determinantes no resultado final.
Na época de Napoleão, em 1812, seu exército foi quase que completamente dizimado por tifo, disenteria e pneumonia, durante campanha de retirada de Moscou. No ano seguinte, Napolãeo havia recrutado um exército de 500.000 jovens soldados, que foram reduzidos a 170.000, sendo cerca de 105.000 mortes decorrentes das batalhas e 220.000 decorrentes de doenças infecciosas.
Em 1892, outra epidemia de peste bubônica, na China e Índia, foi responsável pela morte de 6 milhões de pessoas.
Até a década de 30, este era quadro, quando Alexander Fleming, incidentalmente, descobriu um composto produzido por um fungo do gênero Penicillium, que eliminava bactérias do gênero Staphylococcus, um organismo que pode produzir uma vasta gama de doenças no homem. este composto - denominado penicilina - teve um papel fundamental na desfecho da II Guerra Mundial, uma vez que passou a ser administrado às tropas aliadas, enquanto o exército alemão continuava a sofrer pesadas baixas no campo de batalha.
Além destas epidemias, vale ressaltar a importância das diferentes epidemias de gripe que assolaram o mundo e que continuam a manifestar-se de forma bastante intensa até hoje. Temos ainda o problema mundial envolvendo a AIDS, o retorno da tuberculose (17 milhões de casos no Brasil) e do aumento progressivo dos níveis de resistência aos agentes antimicrobianos que vários grupos de bactérias vêm apresentando atualmente.
Fonte : Prof. Cynthia Maria Kyaw
http://vsites.unb.br/ib/cel/microbiologia/intromicro/intromicro.html#historico
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