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Microrganismo

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Um cluster de Escherichia coli bactérias aumentadas 10.000 vezes.

UMA microrganismo, ou micróbio, é um organismo (forma de vida) microscópico (pequeno demais para ser visto a olho nu). Os microrganismos podem ser bactérias, fungos, arquéias ou protistas, mas não vírus e príons, geralmente classificados como não vivos. Os microrganismos são frequentemente descritos como unicelulares ou unicelular, organismos; no entanto, alguns protistas unicelulares são visíveis ao olho humano e algumas espécies multicelulares são microscópicas.

Os microrganismos vivem em quase todos os lugares da terra, onde há água líquida ou até uma pequena quantidade de umidade, incluindo fontes termais no fundo do oceano, profundamente dentro de rochas dentro da crosta terrestre, na pele humana, no estômago de uma vaca e dentro de uma esponja usada para lavar a louça. Muitos microrganismos são críticos para a reciclagem de nutrientes nos ecossistemas, pois agem como decompositores, enquanto outros que vivem em nódulos nas raízes de algumas plantas convertem nitrogênio do ar em uma forma utilizável pelas plantas. Os microrganismos se multiplicam rapidamente em boas condições de crescimento, contribuindo frequentemente para o organismo maior de plantas ou animais e existindo em equilíbrio dinâmico saudável com outros microorganismos e o organismo hospedeiro. Às vezes, no entanto, micróbios patogênicos podem invadir organismos maiores, anular as defesas desse organismo e causar doenças.

Por mais diferentes que os microrganismos sejam dos seres humanos, a unidade da vida é mostrada nas inúmeras características compartilhadas entre seres humanos e microorganismos, incluindo uma bioquímica baseada em carbono com material genético baseado em ácidos nucleicos como o DNA (usando um código genético quase universal), a presença de membranas celulares, a necessidade de energia e metabolismo e assim por diante. Essa semelhança permite que até micróbios e seres humanos se relacionem, seja a relação benéfica de E. coli no sistema digestivo humano ou na relação prejudicial em que os humanos servem como hospedeiros do protozoário Plasmodium, que causa malária.

O estudo de microrganismos (e vírus) é chamado microbiologia.

História

Origem e evolução

Os microorganismos procarióticos unicelulares foram as primeiras formas de vida a se desenvolver na Terra, há aproximadamente 4 bilhões de anos e, por cerca de 3 bilhões de anos, todos os organismos eram microscópicos (Schopf, 1994). Portanto, na maior parte do período em que a vida existe na Terra, os microorganismos têm sido a única forma de vida. (Delong e Pace 2001). A identificação de bactérias, algas e fungos em âmbar com 220 milhões de anos mostra que a morfologia dos microrganismos não mudou significativamente desde o período Triássico (Schmidt et al. 2006).

A maioria dos microrganismos se reproduz rapidamente e em grande número. Procariontes, como bactérias, se reproduzem assexuadamente. Mayr (2001) observa que "a reprodução sexual é desconhecida entre eles". No entanto, eles também trocam livremente genes lateralmente por conjugação, transformação e transdução, inclusive entre espécies amplamente divergentes (Wolska 2003). Mayr (2001) observa que mesmo as arqueobactérias (archaea) trocam genes com outras famílias. Essa transferência horizontal ou lateral de genes, associada a uma alta taxa de mutação e muitos outros meios de variação genética, permite que os procariontes se adaptem rapidamente (via seleção natural no nível microevolucionário) para sobreviver em novos ambientes e responder a tensões ambientais. Essa rápida microevolução, associada à rápida reprodução assexuada, levou ao desenvolvimento recente de bactérias patogênicas resistentes a antibióticos, que são resistentes aos antibióticos modernos (Enright et al. 2002).

Descoberta

Anton van Leeuwenhoek, a primeira pessoa a observar microorganismos usando um microscópio

Antes da descoberta dos microrganismos por Anton van Leeuwenhoek em 1676, havia sido um mistério o porquê de as uvas serem transformadas em vinho, o leite em queijo ou por que a comida estragaria. Leeuwenhoek não fez a conexão entre esses processos e microorganismos, mas estabeleceu que havia formas de vida que não eram visíveis a olho nu (Leeuwenhoek 1753a, 1753b). A descoberta de Leeuwenhoek, juntamente com observações subsequentes de Lazzaro Spallanzani e Louis Pasteur, encerrou a crença de longa data de que a vida apareceu espontaneamente de substâncias não-vivas durante o processo de deterioração.

Lazzarro Spallanzani descobriu que os microorganismos só poderiam se instalar em um caldo se o caldo fosse exposto ao ar. Ele também descobriu que a fervura do caldo a esterilizaria e mataria os microorganismos. No entanto, isso não resolveu a questão da geração espontânea, já que alguns sentiram que a fervura do caldo também estava eliminando a "força vital" e selando os frascos, impedindo que o ar com essa força vital entrasse e gerasse vida (Towle 1989).

Louis Pasteur expandiu as descobertas de Spallanzani ao expor caldos cozidos ao ar em vasos que continham um filtro para impedir que todas as partículas passassem para o meio de crescimento e também em vasos sem filtro, com o ar sendo admitido por um tubo curvo que não permitiria que partículas de poeira entrassem em contato com o caldo. Ao ferver o caldo de antemão, Pasteur garantiu que nenhum microrganismo sobrevivesse dentro dos caldos no início de seu experimento. Nada cresceu nos caldos no decorrer do experimento de Pasteur. Isso significava que os organismos vivos que cresceram em tais caldos vieram de fora, como esporos na poeira, em vez de serem gerados espontaneamente dentro do caldo. Pasteur afirmou ter "levado os partidários da doutrina da geração espontânea para o canto" (Towle 1989). Assim, Pasteur deu o golpe fatal na teoria da geração espontânea e apoiou a teoria germinativa da doença. A visão de que os organismos vivos só vieram de outros organismos vivos, ou biogênese, tornou-se uma pedra angular da biologia (Towle 1989).

Em 1876, Robert Koch estabeleceu que os micróbios podem causar doenças. Ele fez isso ao descobrir que o sangue de bovinos infectados com antraz sempre apresentava um grande número de Bacillus anthracis. Koch também descobriu que podia transmitir o antraz de um animal para outro, colhendo uma pequena amostra de sangue do animal infectado e injetando-o em um saudável, fazendo com que o animal saudável ficasse doente. Ele também descobriu que podia cultivar a bactéria em um caldo de nutrientes, injetá-la em um animal saudável e causar doenças. Com base nessas experiências, ele elaborou critérios para estabelecer um nexo de causalidade entre um micróbio e uma doença no que hoje são conhecidos como postulados de Koch (Nobel palestras 1967). Embora esses postulados não possam ser aplicados em todos os casos, eles mantêm importância histórica no desenvolvimento do pensamento científico e ainda são usados ​​hoje (O'Brien e Goedert, 1996).

Tipos de microrganismos

Árvore filogenética da vida baseada em diferenças no rRNA, mostrando a separação de bactérias, arquéias e eucariotos.

Os microrganismos podem ser encontrados em quase qualquer lugar da organização taxonômica da vida no planeta. Bactérias e arquéias são quase sempre microscópicas, enquanto vários eucariotos também são microscópicos, incluindo a maioria dos protistas e vários fungos. Os vírus são geralmente considerados como não vivos e, portanto, estritamente falando, não são micróbios, embora o campo da microbiologia também abranja o estudo de vírus.

Bactérias

Staphylococcus aureus bactérias ampliadas cerca de 10.000x

As bactérias procarióticas são o grupo de organismos mais simples e mais diversificado e difundido da Terra. As bactérias habitam praticamente todos os ambientes onde há água líquida disponível e a temperatura é inferior a 140 ° C. Eles são encontrados na água do mar, no solo, no trato gastrointestinal, nas fontes termais e nos alimentos. Praticamente todas as superfícies que não foram especialmente esterilizadas são cobertas por bactérias. Estima-se que o número de bactérias no mundo seja de cerca de cinco milhões de trilhões de trilhões, ou 5 × 1030 (Coleman e Wiebe 1998).

As bactérias são praticamente invisíveis a olho nu, com poucas exceções extremamente raras, como Thiomargarita namibiensis (Schulz e Jorgensen, 2001). São organismos unicelulares e carecem de organelas, incluindo um núcleo. Seu genoma é geralmente uma única cadeia de DNA, embora alguns deles abrigem pequenos pedaços de DNA chamados plasmídeos. As bactérias são cercadas por uma parede celular. Eles se reproduzem assexuadamente por fissão binária. Algumas espécies formam esporos, mas para bactérias esse é um mecanismo de sobrevivência, não de reprodução. Sob condições ideais, as bactérias podem crescer extremamente rapidamente e foram relatadas dobrando tão rapidamente quanto a cada dez minutos (Eagon 1962).

Archaea

As arquéias são organismos microscópicos unicelulares sem núcleos e, portanto, são procariontes, classificados como Monera na taxonomia alternativa dos cinco reinos, mas o domínio Archaea no sistema de três domínios e o reino Archaebacteria no sistema dos seis reinos. Eles foram originalmente descritos em ambientes extremos, mas foram encontrados em todos os tipos de habitats (Robertson et al. 2005).

Um único organismo desse domínio foi chamado de "arcaico". Além disso, esse termo biológico também é usado como adjetivo.

Eucariotos

Todos os seres vivos que são individualmente visíveis a olho nu são eucariotos (com poucas exceções, como a célula unicelular visível) Thiomargarita namibiensis), incluindo seres humanos. No entanto, um grande número de eucariotos também são microorganismos.

Os eucariotos são caracterizados pela presença de um núcleo, uma organela que abriga o DNA. O próprio DNA é organizado em cromossomos complexos. as mitocôndrias são organelas que são vitais no metabolismo, pois são o local da respiração celular. Acredita-se que as mitocôndrias tenham se originado de bactérias simbióticas e tenham seu próprio DNA, que é considerado um genoma remanescente (Dyall et al. 2004). As células vegetais também possuem paredes celulares e cloroplastos, além de outras organelas. Os cloroplastos produzem energia da luz por fotossíntese. Acredita-se também que os cloroplastos tenham se originado de bactérias simbióticas (Dyall et al. 2004).

Eucariotos unicelulares são aqueles cujos membros consistem em uma única célula ao longo de seu ciclo de vida. Essa qualificação é significativa, já que a maioria dos eucariotos multicelulares consiste em uma única célula no início de seus ciclos de vida. Os eucariotos microbianos podem ser haploides ou diplóides, ou raramente têm múltiplos núcleos celulares. Nem todos os microrganismos são unicelulares, pois alguns eucariotos microbianos podem ter várias células.

Dos grupos eucarióticos, a maioria dos protistas é unicelular, embora alguns sejam multicelulares e coloniais. Os protistas são um grupo heterogêneo de organismos vivos, compreendendo os eucariotos que não são animais, plantas ou fungos. Entre os protistas, os protozoários (protistas unicelulares, microscópicos ou quase microscópicos que exibem algumas características como animais, como motilidade) são geralmente definidos como unicelulares e a maioria são microorganismos. Estes incluem microorganismos como ameba, paramecium, Plasmodium (causa da malária) e dinoflagelados. A maioria dos protozoários tem cerca de 0,01 a 0,05 mm e é muito pequena para ser vista a olho nu, mas pode ser facilmente encontrada ao microscópio. No entanto, formulários de até 0,5 mm ainda são bastante comuns e podem ser vistos a olho nu.

As algas, geralmente classificadas como protistas fotossintéticos, incluem muitas espécies unicelulares que também são microorganismos, como Chlamydomonas. No entanto, as algas também incluem formas macroscópicas, multicelulares e algumas muito grandes.

Os fungos eucarióticos também possuem várias espécies unicelulares, como o fermento de padeiro (Saccharomyces cerevisiae). Os animais são sempre multicelulares, mesmo que não sejam visíveis a olho nu.

Habitats e ecologia

Os microrganismos são encontrados em quase todos os habitats presentes na natureza. Mesmo em ambientes hostis, como pólos, desertos, gêiseres, rochas e o mar profundo, alguns tipos de microorganismos se adaptaram às condições extremas e às colônias sustentadas; esses organismos são conhecidos como extremófilos. Alguns podem ser encontrados em corpos de água extremamente salgados, como o Mar Morto. Extremófilos foram isolados de rochas até 7 quilômetros abaixo da superfície da Terra (Szewzyk et al. 1994), e foi sugerido que a quantidade de organismos vivos abaixo da superfície da Terra pode ser comparável à quantidade de vida na ou acima da superfície da Terra. superfície (Gold 1992). Sabe-se que os extremófilos sobrevivem por um tempo prolongado no vácuo e podem ser altamente resistentes à radiação ultravioleta, que pode até permitir que sobrevivam no espaço (Horneck, 1981).

Muitos tipos de microorganismos têm relações simbióticas íntimas com outros organismos maiores; alguns dos quais são mutuamente benéficos (mutualismo), enquanto outros podem ser prejudiciais ao organismo hospedeiro (parasitismo). Se os microrganismos podem causar doenças em um hospedeiro, eles são conhecidos como patógenos.

O ciclo do nitrogênio depende da fixação do nitrogênio atmosférico. Uma maneira de isso ocorrer é nos nódulos nas raízes de leguminosas que contêm bactérias simbióticas dos gêneros Rhizobium, Mesorhizobium, Sinorhizobium, Bradyrhizobium, e Azorhizobium (Barea et al. 2005).

Importância

Os microorganismos são vitais para os seres humanos e o meio ambiente, pois participam dos ciclos de elementos da Terra, como o ciclo do carbono e o nitrogênio, além de cumprir outros papéis vitais em praticamente todos os ecossistemas, como nas cadeias alimentares e na decomposição. A fixação de nitrogênio é realizada naturalmente por vários procariontes diferentes, incluindo bactérias. Os micróbios também compõem uma grande parte da biomassa da Terra e, portanto, são críticos para as cadeias alimentares. As algas microscópicas fornecem oxigênio e os micróbios são vitais na decomposição de plantas e animais mortos, liberando seus nutrientes para reutilização.

Os micróbios também têm um lugar importante em muitos organismos multicelulares de ordem superior como simbiontes. A maioria das espécies de leguminosas, por exemplo, fornece um habitat para bactérias fixadoras de nitrogênio e recebe uma forma utilizável de nitrogênio como benefício. Bactérias e protistas que vivem simbioticamente no intestino de ungulados uniformes como gado, veado, cabra e ovelha, decompõem a celulose em uma forma digerível de carboidrato, permitindo assim que os animais hospedeiros consumam e digeram o composto orgânico mais abundante do planeta . Ambos os lados recebem algum benefício desse relacionamento. Os microrganismos recebem comida e um local seguro para morar e o ungulado recebe ajuda com sua digestão. Os próprios microrganismos também são digeridos, fornecendo proteínas e outros nutrientes, mas não antes que a comunidade de microrganismos tenha a chance de se reproduzir e dar origem a uma nova geração para que o relacionamento possa continuar (Lott 2003). O processo também gera calor, que pode ajudar a manter o ungulado quente, e decompõe as toxinas das plantas, o que permite que os ungulados comam plantas que são venenosas para outros animais (Voelker, 1986). Um subproduto da digestão microbiana são as grandes quantidades de gás metano, que são expelidas pelos ungulados e se tornam uma contribuição não insignificante para o acúmulo de gases de efeito estufa na atmosfera.

Os microrganismos também são importantes na produção de alimentos pelos seres humanos, sendo utilizados nos processos de fabricação de cerveja, panificação e outros processos de produção de alimentos.

Os lactobacilos e leveduras no pão de fermento são especialmente úteis. Para fazer pão, usa-se uma pequena quantidade (20 a 25%) de massa "inicial" que possui a cultura do fermento e a mistura com farinha e água. Parte dessa massa resultante é então salva para ser usada como iniciador nos lotes subsequentes. A cultura pode ser mantida à temperatura ambiente e continuar produzindo pão por anos, desde que seja fornecida com nova farinha e água. Essa técnica era frequentemente usada quando "na trilha" no velho oeste americano.

Os microrganismos também são usados ​​para controlar o processo de fermentação na produção de produtos lácteos cultivados, como iogurte e queijo. As culturas também fornecem sabor e aroma e inibem organismos indesejáveis.

Em ciência e tecnologia, os micróbios também são ferramentas essenciais em biotecnologia e no estudo de bioquímica, genética e biologia molecular. Do lado negativo, os microrganismos também podem ser usados ​​na produção de armas biológicas devastadoras para a guerra.

Microrganismos e saúde humana

Os microrganismos podem formar uma relação endossimbiótica com outros organismos maiores, inclusive os humanos. Por exemplo, as bactérias que vivem no sistema digestivo humano contribuem para a imunidade intestinal, sintetizam vitaminas como ácido fólico e biotina e fermentam carboidratos indigestos complexos (O'Hara e Shanahan 2006).

Os microorganismos também são conhecidos como a causa de muitas doenças infecciosas. Os organismos envolvidos incluem bactérias, causando doenças como peste, tuberculose e antraz; protozoários, causando doenças como malária, doença do sono e toxoplasmose; e também fungos que causam doenças como micose, candidíase ou histoplasmose. No entanto, outras doenças como influenza, febre amarela ou AIDS são causadas por vírus, que não são considerados microrganismos. Não são conhecidos exemplos claros de patógenos arcaicos (Eckburg 2003), embora tenha sido proposta uma relação entre a presença de alguns metanógenos e a doença periodontal humana (Lepp et al. 2004).

Higiene

A higiene envolve evitar infecções ou deterioração dos alimentos, eliminando microorganismos do ambiente. Como os microrganismos, particularmente as bactérias, são encontrados praticamente em toda parte, isso significa na maioria dos casos a redução de microrganismos nocivos a níveis aceitáveis. No entanto, em alguns casos, é necessário que um objeto ou substância seja completamente estéril; isto é, desprovido de todas as entidades e vírus vivos. Um bom exemplo disso é o uso de uma agulha hipodérmica.

Na preparação de alimentos, os microorganismos são reduzidos por métodos de preservação (como a adição de vinagre), utensílios limpos usados ​​na preparação, curtos períodos de armazenamento ou temperaturas baixas. Se for necessária uma esterilidade completa, os dois métodos mais comuns são a irradiação e o uso de uma autoclave, que se assemelha a uma panela de pressão.

Existem vários métodos para investigar o nível de higiene em uma amostra de comida, água potável, equipamento e assim por diante. As amostras de água podem ser filtradas através de um filtro extremamente fino. Este filtro é então colocado em um meio nutriente. Os microorganismos no filtro crescem para formar uma colônia visível. Os microrganismos nocivos podem ser detectados nos alimentos colocando uma amostra em um caldo de nutrientes projetado para enriquecer os organismos em questão. Vários métodos, como meio seletivo ou PCR, podem ser usados ​​para detecção. A higiene de superfícies duras, como panelas, pode ser testada tocando-as com um pedaço sólido de meio nutriente e permitindo que os microrganismos cresçam nele.

Não há condições em que todos os microorganismos cresçam e, portanto, muitas vezes são necessários vários métodos diferentes. Por exemplo, uma amostra de alimento pode ser analisada em três meios nutricionais diferentes, projetados para indicar a presença de bactérias "totais" (condições em que muitas, mas não todas, bactérias crescem), bolores (condições em que o crescimento de bactérias é impedido, por antibióticos) e bactérias coliformes (indicam contaminação de esgoto).

Referências

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Assista o vídeo: O que são os microrganismos? (Outubro 2021).

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