Endosporas Bacterianas: Definición, desarrollo y función

Bacterias antiguas

Las bacterias son uno de los microbios más antiguos de la Tierra. Se cree que existieron hace más de 3.500 millones de años. Se dice que estos microorganismos iniciaron la vida en la Tierra después de haber sido transportados desde otros planetas por meteoritos. En 1915, el Dr. Charles Walcott descubrió bacterias fosilizadas en rocas. Las antiguas bacterias eran inofensivas y se atribuían a la formación de rocas de las que extraían calcio del agua de mar. Además, otros investigadores han podido descubrir una cepa de Bacillus procedente de la sal terrestre. Se dice que esta cepa de Bacillus tiene más de 250 millones de años. Se cree que las células bacterianas de esta cepa quedaron atrapadas entre cristales de sal durante la era Pérmica.

Se sabía que las bacterias antiguas infectaban a los depredadores protozoarios, como las amebas, antes de que evolucionaran y comenzaran a causar enfermedades en los humanos. Estas células bacterianas y su ADN pueden sobrevivir en sedimentos, suelos y sales en su estado latente. Durante este período, la tasa de destrucción del ADN se reduce significativamente. Además, bacterias como Clostridium y Bacillus producen endosporas capaces de sobrevivir a las condiciones externas durante muchos años.

¿Qué es una espora bacteriana?

Algunas especies de bacterias producen esporas cuando se enfrentan a condiciones ambientales adversas, como la deficiencia de nutrientes y la superpoblación. Estas esporas aseguran la supervivencia de las bacterias y no se ven fácilmente afectadas por el calor, la radiación, los desinfectantes químicos o la desecación. Las esporas bacterianas se forman dentro de las células vegetativas de las bacterias; por ello, se les conoce como endosporas. Las células vegetativas se denominan comúnmente esporangios, y el proceso implicado en la formación de estas esporas se conoce como esporulación. Las esporas de las bacterias pueden permanecer dentro de la célula vegetativa hasta que prevalezcan las condiciones favorables para la germinación; o pueden liberarse al digerir la pared celular de la célula vegetativa o madre.

Endosporas bacterianas

Las endosporas son esporas que se forman dentro de las células, principalmente en bacterias. La formación de endosporas en las bacterias asegura su supervivencia. Son bastante diferentes de las esporas formadas en hongos o plantas destinadas a la reproducción.

Las endosporas son capaces de sobrevivir durante muchos años conservando al mismo tiempo el material genético de las bacterias. Una vez que las condiciones son favorables, estas esporas se reactivan y germinan. Las bacterias más comunes que forman endosporas son las especies Bacillus y Clostridium.

Una vez que una endospora madura, aparece como una célula redonda dentro de la célula vegetativa o madre. Su posición dentro de la célula madre varía de una bacteria a otra. Pueden estar ubicados en el centro, terminal o subterminal. En algunas especies de bacterias, la endospora puede permanecer dentro de la célula madre hasta su germinación. Otras bacterias producen la enzima autolisina, que digiere la pared celular madre y libera las endosporas.

Estructura de las endosporas

Una endospora bacteriana comprende una cubierta exterior delgada y delicada, conocida como exosporio. Debajo del exosporio hay una gruesa capa de esporas formada por capas de proteínas. La cubierta de esporas es impermeable y, por tanto, es responsable del rasgo de resistencia química de las endosporas. Además, la capa de esporas contiene enzimas necesarias para la germinación de las endosporas.

Debajo de la capa de esporas se encuentra la corteza que está formada por el peptidoglicano de esporas. La pared celular de las esporas se encuentra en esta región (la corteza). La pared celular de las esporas rodea el protoplasto de las esporas. El protoplasto de esporas está formado por ribosomas, núcleo y maquinaria generadora de energía, aunque inactivo.

Desarrollo de endosporas

El desarrollo de las endosporas se produce en varias etapas. Dependiendo de la especie de bacteria, este proceso puede tardar varias horas. Por ejemplo, algunas especies de Bacillus requieren 10 horas para formar endosporas. Una célula vegetativa suele tener dos cromosomas y el desarrollo de endosporas se produce en siete etapas.

Etapa 1: Formación de un filamento axial del material nuclear.

Etapa 2: formación del tabique de la anteespora. Este se forma mediante el plegamiento hacia adentro de la membrana celular de la célula madre, envolviendo así una parte del ADN. Esto divide el material nuclear en dos compartimentos.

Etapa 3: absorción de la endospora inmadura por una segunda membrana.

Etapa 4: Formación de la corteza. La corteza se encuentra en el espacio entre las dos membranas. Esta etapa también implica la adición de calcio y ácido dipicolínico.

Etapa 5: formación de una capa de esporas alrededor de la corteza.

Etapa 6: Maduración de la endospora.

Etapa 7: Maduración final de las esporas y, en algunas especies, se producen enzimas que degradan la célula madre, liberando así la endospora.

Función de endospora

Las endosporas son bastante beneficiosas para las bacterias que las producen, ya que aseguran su supervivencia en condiciones adversas. Ayudan a conservar el material genético de las bacterias durante mucho tiempo. Las propiedades resistentes de las endosporas al calor, los productos químicos, la radiación y la desecación reducen la tasa de degradación del ADN de las bacterias. Estas endosporas luego germinan en condiciones ambientales favorables.

Formación y destrucción de endosporas bacterianas.

La formación de una endospora ocurre cuando hay una deficiencia nutricional de nitrógeno o carbono. Una población densa que contribuye a la competencia por los recursos disponibles también puede ser un factor de formación de endosporas. Además, las duras condiciones ambientales, como la sequía, provocan la formación de una endospora. Sin embargo, las endosporas no pueden formarse donde abundan los nutrientes, por ejemplo, en el intestino de un ser humano o un animal. La formación de una endospora ocurre en siete etapas, como se describió anteriormente.

Aunque las endosporas son resistentes a la destrucción, se ha demostrado y aprobado que el glutaraldehído al 2 por ciento mata a la mayoría de los microbios vegetativos que producen endosporas. Sin embargo, este desinfectante no puede destruir el ADN de las endosporas de algunas bacterias.

Bacterias formadoras de endosporas

Las bacterias más comunes que se sabe que forman endosporas son las especies Bacillus y Clostridium. Algunos de estos ejemplos incluyen;

• Bacillus subtilis
• bacilo esharicus
• Bacillus Anthracis
• Bacillus cereus
• clostridio botulínico
• Clostridium perfringens
• Clostridium tetani
• Clostridium difficile

Endosporas y enfermedades

Se sabe que la mayoría de las bacterias que forman endosporas causan graves problemas de salud. Por ejemplo, algunos alimentos enlatados pueden estar contaminados con endosporas de Clostridium botulinum o Clostridium difficile. Una vez que estas endosporas se ingieren, debido a las condiciones propicias del intestino, se reactivan y comienzan a germinar. Se replican rápidamente y causan infección al huésped. Clostridium botulinum causa botulismo, mientras que Clostridium difficile causa colitis relacionada con antibióticos. La colitis relacionada con antibióticos ocurre cuando se usan antibióticos para tratar esta infección. El antibiótico sólo es capaz de matar las bacterias existentes en el intestino, pero no las endosporas de Clostridium difficile. Este factor contribuye a la sobremultiplicación de Clostridium difficile en el colon, provocando su inflamación.

Algunas otras enfermedades causadas por endosporas de bacterias son:

• Ántrax: esto es causado por endosporas de Bacillus anthracis. La infección ocurre una vez que las endosporas se inhalan, luego germinan y se replican dentro del cuerpo huésped.
• Gangrena gaseosa: esto es causado por Clostridium perfringens. Una vez que las endosporas caen sobre una herida abierta, germinan y se replican. Comienzan a producir toxinas que liberan gases responsables del daño tisular.
• Tétanos: las endosporas de Clostridium tetani causan esta infección. Su entrada al cuerpo a través de un corte conduce a su germinación y replicación.
• Intoxicación alimentaria: también es causada por endosporas de Bacillus cereus y Clostridium botulinum. Ocurre una vez que se ingieren estas esporas. Dado que las esporas son resistentes al calor, el calor no las destruye durante la cocción.

Germinación de endosporas

La germinación de las endosporas se produce una vez que las condiciones ambientales son propicias y pueden favorecer el crecimiento de las bacterias. Esto podría deberse a la suficiencia de nutrientes (abundancia de carbono y nitrógeno) o a una menor densidad de población. La germinación de la endospora se produce en tres etapas:

1 Activación: esta etapa prepara la endospora para la germinación. Los cambios de temperatura, por ejemplo el calor, pueden provocar la activación.

2 Germinación: los nutrientes o metabolitos pueden desencadenar esta etapa. Durante esta etapa, la espora se hincha, se rompe, libera el contenido de la espora, pierde sus rasgos de resistencia y aumenta su actividad metabólica.

3 Crecimiento: el desarrollo de bacterias activas caracteriza esta etapa. Esto ocurre después de que el protoplasto de esporas sintetiza nuevos componentes y se libera de la capa de esporas.

Resumen de la lección

Las bacterias son uno de los microbios más antiguos de la tierra. Se cree que existieron hace más de 3.500 millones de años. Su existencia podría atribuirse a su capacidad para formar endosporas. Las endosporas son esporas que se forman dentro de las células, principalmente en las bacterias. Estas esporas se forman dentro de las células vegetativas o células madre de las bacterias conocidas como esporangios. Las endosporas aseguran la supervivencia de las bacterias en condiciones ambientales adversas como la deficiencia de nutrientes (carbono y nitrógeno) y la superpoblación. Además, las endosporas son muy resistentes al calor, la radiación, los desinfectantes químicos o la desecación. Las bacterias más comunes que forman endosporas son las especies Bacillus y Clostridium.

La formación de una endospora ocurre cuando hay una deficiencia nutricional de nitrógeno o carbono, una población densa y condiciones ambientales duras como la sequía. Las endosporas no pueden formarse donde abundan los nutrientes, por ejemplo, en el intestino de un ser humano o un animal. Su formación ocurre en siete etapas, y su germinación ocurre en tres etapas: activación, germinación y crecimiento. La mayoría de las endosporas son destruidas por el glutaraldehído. Finalmente, las endosporas causan enfermedades como botulismo, ántrax, gangrena gaseosa, intoxicación alimentaria, colitis relacionada con antibióticos y tétanos. La colitis relacionada con antibióticos es causada por Clostridium difficile, y esta infección no responde bien al tratamiento ya que las endosporas no se ven afectadas por los antibióticos.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador