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Historia de la Microbiología
José Juan Aguilar Gavilán
Dpto. Microbiología
Uso empírico de los microorganismos en la producción de alimentos
A
Elaboración de vino (5.400 a.C.)
Cerveza (7.000 a.C.)
Miso (A)
Salsa de soja
(shoyu) (B)
Pan no ázimo
(4.000 a.C.)
Productos de soja fermentada por los hongos Aspergillus oryzae
(A y B) y por Rhizopus
oligosporus (C)
Tempeh (C)
Alimentos fermentados orientales (hace miles de años).
Fermentaciones microbianas y
alimentos
n  En procesos tan tradicionales como los de la
elaboración de queso, pan, vino, cerveza, etc.,
intervienen mecanismos de fermentación microbiana que muchos artesanos han repetido
durante siglos sin entender exactamente cada
una de las causas que originaban ese resultado.
n  La ciencia ha dado respuestas precisas para
explicar tales mecanismos y ha logrado controlarlos a voluntad.
Lactobacillus spp.
Streptococcus spp.
Saccharomyces cerevisiae
Microorganismos patógenos e historia de la
humanidad
n  El ser humano lleva una eternidad conviviendo, sucumbiendo y sobreviviendo a miles de microorganismos. Las enfermedades infecciosas han sido un azote para la humanidad a lo largo de la historia causando más estragos en la población que las guerras.
Las enfermedades infecciosas de los primeros homínidos fueron
enfermedades con capacidad de transmisión muy elevada como el
herpes simple, la varicela, la sífilis o la hepatitis B.
n  La historia de las epidemias es paralela a la de la humanidad: se
cree que una epidemia de tripanosomosis africana (la “enfermedad
del sueño”, que hoy día infecta a unas 20.000 personas de los
casi 65 millones expuestas al riesgo de adquirirla) fue una de las
razones que empujaron a los homínidos a salir de África.
Homo habilis (África, hace 1,9
-1,6 millones de años)
n  Se han hallado evidencias de tuberculosis (TB) en restos del neolítico, en
momias egipcias o yacimientos romanos. La TB que alcanzó su auge en el SXIX todavía causa estragos: en 2014 hubo en el mundo 9,6 millones de
nuevos casos y 1,5 millones de muertes a causa de la enfermedad.
1500 a.C. (York, Inglaterra)
2400 a.C. (Tebas, Egipto)
7000 a.C. (Haifa, Israel)
n  Con la aparición de la agricultura y la domesticación de los animales aparecieron las
zoonosis. Con los perros, los humanos adquirieron la rabia y el sarampión; los gatos propiciaron la aparición de la toxoplasmosis; los caballos, el muermo y las infecciones por rinovirus; las cabras, la brucelosis; los cerdos, las teniasis, la salmonelosis y la gripe; los bovinos,
las teniasis y la difteria; los pájaros, la ornitosis, etc.
n  Una nueva investigación, desarrollada en el MD Anderson Cancer Center (Universidad de
Texas, Houston), desenterró en 2014 algunos de los antiguos misterios existentes tras la
lepra o enfermedad de Hansen, que ha constituido una plaga para la humanidad a lo largo
de la historia y que aún está vigente: millones de personas conviven con ella y cada año se
dan entre 200.000 y 300.000 nuevos casos. La nueva hipótesis sugiere que la lepra bien
podría ser la más antigua infección específicamente humana: surgió hace millones de años.
Ø  La lepra es una infección bacteriana crónica de la piel y los nervios causada por dos bacterias del género Mycobacterium: M. leprae
y M. lepromatosis: (hasta su descubrimiento en 2008, se creía que la lepra solo estaba causada por M. leprae). La enfermedad ha sido documentada durante milenios en culturas antiguas incluyendo numerosas
referencias en las antiguas escrituras judías y en la Biblia cristiana. El resumen del artículo resalta que recientes estudios de genómica
sobre cepas de M. leprae procedentes de todo el mundo han permitido identificar la lepra por todas las poblaciones humanas durante
los últimos 100.000 años.
§  En base a los datos recientemente publicados sobre el
genoma de M. leprae, el descubrimiento de M. lepromatosis,
la evolución de los bacilos de la lepra, y la evolución humana, lo
más probable es que los bacilos de la lepra comenzaran su
evolución parasitaria en humanos o primeros homínidos hace millones de años. Eso convierte a la lepra en la más antigua infección específicamente humana que se conoce.
§  La evolución adaptativa única de la enfermedad ha moldeado su lento desarrollo y su escape al sistema inmunitario humano que podría explicar la patogénesis de la lepra: ataca y
desfigura horriblemente la piel del enfermo y embota la
sensibilidad de los nervios.
Microorganismos patógenos e historia de la
humanidad
Bajorrelieve del Imperio Antiguo Egipto
(III Dinastía, Templo de Ruma, Ménfis, 2.700 a.C.).
La pierna atrofiada del sacerdote refleja la sintomatología típica de la poliomielitis humana.
Ramsés V, 4º Faraón de la XX Dinastía (murió el año 1157 a.C.). Su cuerpo
momificado (Museo de El Cairo) aparece
plagado de pústulas similares a las provocadas por el virus de la viruela humana
Las enfermedades microbianas han desempeñado sin duda alguna
un papel fundamental en acontecimientos históricos, como la caída del Imperio Romano, el Renacimiento y la conquista del Nuevo Mundo.
n  Las grandes epidemias que debilitaron el Imperio Romano (años 165 a 180 y del
251 al 266), pudieron estar causadas por la viruela y el sarampión.
n  Los textos griegos y romanos también dan cuenta de
otras epidemias, como las de ictericia (que se podrían
achacar perfectamente a los virus causantes de hepatitis), las de paludismo y las de la gripe.
Hipócrates de Cos (460 a 377
a.C). Médico griego considerado
fundador de la Medicina. En su
colección de obras, conocida como
“Corpus Hippocraticum” describe
clínicamente ciertos aspectos del
paludismo y de la epidemia de
gripe que afectó a su país el año
412 a.C.
La gripe española (1918-1919)
n  A pesar de su nombre, la gripe española (spanish flu), se originó fuera de España. Datos epidémicos confirmaron brotes anteriores al de abril
en España: dos en EE.UU. (el 4 de marzo de 1918
en Fort Riley, Camp Funston, Kansas, y el 18 de marzo de 1918 en Georgia, Camp Oglethorpe,) y otro en
China (1917, Provincia de Shanxi).
Ø  La pandemia, que se desarrolló en tres oleadas (marzo a septiembre de 1918; otoño de 1918, y,
enero de 1919) afectó sobre todo a adolescentes
y a adultos jóvenes. Las pandemias anteriores,
con tasas de muerte muy bajas (1 por cada 1.000
casos vs. 100-200 por cada 1.000 casos), se dieron
entre individuos muy jóvenes o muy viejos.
Casos
mortales
Muertes en Inglaterra y Gales de Gripe A
(H1N1) pandémica: 1918-1919.
2ª oleada
Camp Funston, Kansas (9 de marzo de 1918).
El brote mató a 48 personas.
Ø  Durante la 2º oleada, el virus infectó a 1/3
de la población mundial (cifrada en 1.500 millones de habitantes). Murieron entre 30 y 50 millones de personas (estimaciones recientes hablan de 100 millones), lo que representó entre el
10 y el 20% de los infectados.
Número de semana y año
La fiebre amarilla, un verdadero azote para las tripulaciones de los barcos dedicados al comercio
n  La enfermedad, conocida desde hacía centurias en África tropical, se describe por primera vez en la Habana en 1648: el
agente causal, un virus, llegó desde África en un barco de negreros que se dirigía a Barbados, y arraigó pronto en Sudamérica.
n  En el S-XVII, las epidemias de fiebre amarilla se vincularon a leyendas de célebres barcos malditos. Uno de ellos, capitaneado por Vanderdecken –personaje conocido como el holandés errante (Fig.A)- ha inspirado muchas obras de ficción, incluida la ópera del compositor alemán Wagner (1881) titulada
“El buque fantasma”, según la cual el barco podía atracar en tierra una vez cada 7 años en busca de una mujer cuyo amor redimiese a Vanderdeckens de la condena de vagar eternamente por
el mar (Fig.B).
A
Micrografía
electrónica
del Virus de
la fiebre
amarilla
B
Richard Wagner
(1813-1883)
Enfermedades infecciosas y curso de la historia: la
viruela
n  A los conquistadores españoles se les acusa de introducir y difundir deliberadamente el Virus de la viruela humana en el Nuevo Mundo, y de apoyarse en las epidemias que causó para lograr someter a los indígenas.
Representación
de enfermos
con viruela
(México, 1538)
El conquistador de México,
Hernán Cortés (1485-1547)
Francisco Pizarro (1476-1541),
conquistador del Perú
Población de América precolombiana
n  Tras la llegada de los europeos y sus infecciones, el 95% de la población precolombina (unos
60 millones de aborígenes americanos) había sido exterminada por los agentes biológicos patógenos, por la destrucción de sus culturas
ancestrales y por los abusos de la conquista.
15 millones de
habitantes
25 millones de
habitantes
Imperio inca
6-8 millones
de habitantes
Solo recolección de alimentos.
Densidad inferior a 0,1/Km2
Predominantemente agrícola.
Densidad promedio 0,4/Km2
Agricultura plenamente desarrollada.
Densidad promedio 1 a 3/Km2
25,0
24,0
Millones de habitantes
Imperio
azteca
15 millones de
habitantes
20,0
16,8
16,0
12,0
8,0
4,0
0
1550
1518 1521
1528
1558
1,6
1618
Año
Evolución de la población indígena de México tras
la llegada de Hernán Cortés
n  En el S-XVIII la viruela campaba a sus anchas por el mundo, donde produjo
unos 60 millones de víctimas (15% de los afectados), con una tasa de incidencia
de 5.000 casos por millón de habitantes, cebándose en especial con Inglaterra,
donde la viruela mataba anualmente a 40.000 personas: se la consideraba como
una verdadera pestilencia, por la que morían casi 1/3 de los afectados. Se estima
que, en la población en general, causaba entre el 7 y el 12% de las defunciones totales, con mayor incidencia en niños (33% muertes infantiles).
Entre sus efectos más destacados se citan su impacto sobre la nobleza y los
gobernantes de la época. Convendría destacar que provocó:
Ø  La extinción en Gran Bretaña de la casa real escocesa de los
Estuardo.
Ø  Los cambios dinásticos habidos en la línea de
sucesión de los Habsburgo de Austria (la dinastía imperial cambió 4 veces en 4 generaciones,
por la muerte a causa de la viruela de los herederos).
Ø  En Francia, en apenas 24 meses -entre 1711
y 1712-, mató a 3 de los posibles herederos
al trono de Luis XIV (conocido como “el rey
Sol”), dejando como único superviviente por
línea directa a un biznieto del rey, coronado
como Luis XV (el “Bien amado”) en 1715, con
solo 5 años de edad.
Ø  La muerte de cinco monarcas reinantes, junto a la de alguna
reina o rey consorte.
La viruela mató a cinco monarcas reinantes en Europa
María II
n  María II de Inglaterra, víctima de la viruela, murió en el palacio de Kensington, el 28 de
diciembre de 1694, a los 32 años de edad.
Luís I
n  José I de Habsburgo, hermano de María
Antonieta, murió de viruela en 1711, con 33
años de edad, dejando al imperio RomanoGermánico, a Hungría y Bohemia sin heredero.
José I de Habsburgo
n  Luís I (primogénito y sustituto en el trono de Felipe V), murió
de viruela el 31 de agosto de 1724, a los 17 años de edad.
Luís XV
n  Pedro II de Rusia, que en 1727 había sustituido en el trono a Catalina I (segunda mujer
de su padre), murió de viruela en 1730, recien
alcanzada la mayoría de edad -15 años-.
n  Luís XV de Francia, conocido como “el bien
amado”, único descendiente directo de Luis XIV al
que la viruela no atacó durante su infancia, terminó
falleciendo en 1774, a los 64 años de edad, a causa de dicha enfermedad.
Pedro II de Rusia
La viruela afectó a consortes reales y a dirigentes políticos
Bárbara de Braganza, reina consorte española hija del rey de Portugal Juan V, murió de viruela en 1758, a los 47 años de
edad. Un año después, su esposo Fernando
VI moría de melancolía.
George Washington (1732-1799),
1er presidente de EE.UU., sufrió durante su vida numerosas enfermedades, entre ellas la viruela, que le
dejó secuelas en la cara.
n  En el S-XIX el virus de la viruela volvería a causar en Europa una violenta
pandemia justo después de la guerra franco-prusiana en 1871.
n  A nivel mundial en el S-XX, en tan sólo 76 años (hasta que se erradicó oficialmente), el virus provocó 300 millones de muertes.
Enfermedades infecciosas y curso de la historia: la
hepatitis A y la gripe
En la derrota infringida por el almirante inglés Nelson al ejército de
Napoleón en 1798, tras la batalla
de Abukir, jugó un papel destacado
el virus A de la hepatitis que contagió y debilitó a las tropas francesas.
Según el general Erich von Ludendorff (Jefe de Estado del
Ejército Alemán), el fracaso nazi en la II batalla del
Marne (15-22 de Julio de 1918) se debió más que al
ejército aliado a lo diezmadas que se hallaban sus tropas
a causa de la pande-mia de la llamada “gripe española”.
Algunos patógenos han ejercido una influencia directa en el
desarrollo político y social de ciertas zonas de la Tierra
Phytophthora infestans (A –esporangios-), el agente causal de la epidemia de roya de 1846 que en
Irlanda provocó una gran hambruna que causó la
muerte de 1.240.000 personas y obligó a emigrar a norteamérica a 1.200.000 irlandeses. La
enfermedad afectó a la patata (B y C), destruyendo casi la totalidad de una cosecha esencial en la
dieta de un país con 8,2 millones de habitantes.
Frenó la independencia que este país católico estaba a punto de conseguir por parte del anglicano
Imperio Británico.
C
A
B
La fiebre amarilla y el paludismo condicionaron el desarrollo
político y social de Panamá como nación independiente de
Colombia
Carlos V (1500-1558)
Ferdinand M. Lesseps
(1805-1894), construyó
entre 1859 y 1869 el Canal de Suez, que conecta
el Mediterráneo y el Mar
Rojo.
Las obras del canal de Panamá, adjudicadas en 1876 por el gobierno colombiano
a la Compañía Universal del Canal Interoceánico (creada en 1871 por Ferdinand M.
Lesseps y su hijo Charles), se iniciaron el 1 de enero de 1880. En 1889 cesaron, cuando apenas se habían terminado 33 km. de los 82 km. totales la empresa se
declaró en quiebra. Las bajas laborales (se produjeron más de 22.000 muertes)
y la malversación de fondos desencadenaron una Guerra Civil.
n  En Cuba en 1898, durante la Guerra entre España y EE.UU., se desató una epidemia
de fiebre amarilla. La muerte de 231 soldados norteamericanos en este nuevo episodio de fiebre amarilla, una enfermedad vírica transmitida a través del mosquito Culex
spp. (B) (como demostró ese mismo año el médico cubano Carlos Juan Finlay –A-) que
llevaba azotando a EE.UU. más dos siglos (en 1793 un brote en Filadelfia mató a más
de 4.000 personas, el 10% de su población), convenció al Gobierno para actuar directamente contra ella.
A
En 1900 se creó la Comisión Estadounidense de la Fiebre amarilla presidida por el Catedrático de Bacteriología Walter Reed (C).
C
James Caroll
José Lazear
Walter Reed
D
B
E
En 1901, Reed demostró que en la zona del canal el virus (D) lo
transmitía el mosquito Stegomya fasciata (E) y que la enfermedad se
podría controlar evitando dicha transmisión.
n  Una vez que los estudios de Walter Reed permiten adoptar medidas para
evitar los contagios de fiebre amarilla, el gobierno norteamericano del republicano Theodor Roosevelt se interesa por la construcción del canal de Panamá.
Por el Tratado de Hay-Herrán (22 de enero de 1903), el gobierno colombiano se compromete a ceder a los EE.UU. una franja de 16 km. a lo largo de
todo el canal.
n  El 12 de agosto de 1903, el senado colombiano rechaza el Tratado, al considerar que
lesionaba la soberanía nacional. Los habitantes de la zona, descontentos con la decisión de
su senado, deciden alzarse contra el gobierno de Colombia y plantean independizarse como nación libre. EE.UU. apoya la rebelión: el Acta de Independencia de Panamá se firmó
el 4 de noviembre de 1903 y, como contrapartida, el gobierno de la nueva nación
aceptó
A
las condiciones del tratado de Hay-Herrán. Las tropas de Colombia tuvieron que salir del
nuevo país bajo la vigilancia del buque de guerra norteamericano Boston.
A
n  Las obras del canal, una vez comprados los derechos a la Compañía
francesa, las reemprendió el gobierno de Roosevelt en 1903. Al continuar las malas condiciones de trabajo de la época francesa, las obras
cesaron en 1905. El ingeniero John Stevens (A) las retomó en 1907 y
las concluyó el 15 de agosto de 1914. Entre su plantilla (de alrededor
de 24.000 trabajadores) se produjeron 5.000 víctimas más.
n  En 1977, el general Omar Torrijos, Comandante Jefe de la Guardia
Nacional panameña, firma con el presidente norteamericano Jimmy Carter el acuerdo de cesión a Panamá de
los derechos sobre el Canal el último
día de 1999.
El descubrimiento de los microorganismos
Antes de que se observaran los microorganismos, algunos investigadores sospecharon su existencia y participación en el desarrollo de algunas enfermedades.
n  En el S-XVI, el médico y poeta
italiano Girolamo Fracastoro
(1478-1553) opinaba lo mismo.
n  En el S-I a.C., el filósofo
romano Lucrecio (98-55 a.C.)
ya defendía que las enfermedades estaban causadas por
criaturas vivas invisibles.
n  El italiano Francesco Stelluti (1585-1630)
realizó entre 1625 y 1630 las primeras observaciones microscópicas (de abejas y gorgojos), utilizando un microscopio creado a principios de siglo por Galileo Galilei.
C
A
B
D
Robert Hooke (A), científico inglés que en 1664 describió las estructuras frutales de un moho azul (B) que crecía sobre cuero, utilizando uno de los primeros microscopios compuestos (C) -desarrollados entre 1591 y 1608 por el físico belga
Zacharias Jensen (D)-.
Dibujos de bacterias
de boca (1684).
Anton van Leeuwenhoek (1632-1723),
un comerciante de ropa holandés, fue la
primera persona que observó con algún detalle microorganismos y que los
describió rigurosamente, valiéndose de
un sencillo microscopio construido por
el mismo en 1683: podía aumentar de 50 Primera carta de Leeuwenhoek
a 300 veces el tamaño de lo observado. a la Real Sociedad Científica
de Londres (1676).
El reconocimiento del papel de los microorganismos
en el desarrollo de enfermedades
La implicación de microorganismos en enfermedades ya fue preconizada
a finales de la Edad Media.
n  En el Canon de Medicina (1020), texto en el que
se basaron las enseñanzas y prácticas médicas en
Occidente hasta el S-XVII y el Irán hasta el SXX, el médico y filósofo persa Abū Alī ibn Sīnā
(Avicena) (980-1037) planteaba que las secreciones corporales estaban contaminadas por
multitud de cuerpos extraños infecciosos antes
de que una persona enfermara, pero no llegó a
identificarlos como causa 1ª de la enfermedad.
n  Cuando la Peste Negra (peste bubónica) alcanzó
al-Andalus en el S-XIV, los médicos árabes Ibn
Khatima e Ibn al-Khatib defendían que las enfermedades infecciosas eran causadas por entidades
contagiosas que invadían el cuerpo humano.
n  Las ideas de los médicos árabes sobre el contagio como causa de algunas enfermedades se volvieron muy populares durante el Renacimiento, sobre todo tras ser difundidas a principios del S-XVI por los escritos del médico italiano Girolamo Fracastoro.
n  A pesar de que a comienzos del S-XVI, algunos investigadores (incluido
Fracastoro) habían sugerido que organismos invisibles ocasionaban las enfermedades, la mayoría de los eruditos defendían otras hipótesis para justificar el origen de las enfermedades infecciosas. Afirmaban que:
Ø  Son fruto del desequilibrio entre los humores corporales (clásicamente se presuponía que eran 4 los humores que formaban parte del cuerpo: la sangre, la pituita o flema, la bilis amarilla o cólera, y la bilis negra o melancolía). Esta hipótesis fue ampliamente aceptada, sobre todo desde el S-IV a.C. (tiempos de Hipócrates, 460-377 a.C.) hasta el S-II de nuestra era
(época del medico también griego Galeno, 129-199).
Ø  Están causadas por 2 tipos de venenos: el visible o
virus (como los de las serpientes; la saliva de los perros rabiosos y las secreciones tóxicas de las plantas) y
el invisible o miasma (gas que emanaba de las ciéna-gas,
del agua estancada, de los cuerpos humanos sin enterrar, de los cadáveres de animales, causando enfermedades infecciosas y plagas. En el S-XVII los italianos llamaron mal’aria -aire maloliente- al paludismo, por
su asociación a vapores malolientes de los pantanos).
Hipócrates
Galeno
Ø  Se deben a fuerzas sobrenaturales (así, el término influenza con el
que también se designa a la gripe se comenzó a utilizar el S-XVI, para como afirmaba el papa Julio II refiriéndose a la epidemia que asoló
Europa en 1510- reflejar que sus estragos sobre las personas obedecían a la influencia de una desafortunada conjugación astral).
El apoyo a la implicación de seres vivos como causa de
la enfermedad, aumentó a principios del S-XIX
n  El jurisconsulto y naturalista italiano Bassi reveló por vez
primera que un microorganismo podía causar enfermedad, al
demostrar en 1835 que una enfermedad del gusano de seda (el
llamado mal del segno) obedecía a la infección por un hongo
parásito.
Agostino Bassi (1773-1856)
n  En 1845 el sacerdote inglés Berkeley
demostró que la roya de la patata, una
enfermedad endémica por aquel entonces
en Irlanda, estaba causada por un hongo
(posteriormente llamado Phytophthora infectans).
Miles Joseph Berkeley
(1803-1889)
Louis Pasteur (1822-1895)
n  A raíz de los resultados satisfactorios que Pasteur obtuvo
con sus estudios sobre la fermentación, el gobierno francés le
encargó que investigase la enfermedad conocida como la pebrina del gusano de seda, que estaba arruinando a la industria de
la seda. Entre 1865 y 1870, demostró entre que la enfermedad estaba causada por un protozoo.
Pruebas indirectas de la implicación de microorganismos en enfermedades humanas: la fiebre puerperal
En 1847 se dio cuenta de que el
agente responsable de la fiebre
puerperal (Streptococcus pyogenes) se podía transmitir de persona a persona si no se cumplían
ciertas normas de higiene.
Ignác Semmelweis
(1818-1865)
Charles White, 1773
Aunque ya en 1773 Charles White, cirujano y obstetra inglés, apelaba a la limpieza quirúrgica para combatir la fiebre puerperal (enfermedad responsable de
los frecuentes casos de muerte –hasta 40%- entre mujeres que habían dado a luz
niños sanos, de la que en 1775 el escocés Alexander Gordon demostró su carácter
contagioso), hubo que esperar casi 75 años para poder controlar tal afección.
Pruebas indirectas de la implicación de microorganismos en enfermedades humanas: antisepsia
John Lister (1827-1915)
John Lister, médico británico considerado como descubridor de la “antisepsia” como
método de control de las infecciones. Pone a prueba su hipótesis con un niño de 11
años, llamado James Greenless, que había sido atropellado por un carro en Glasgow
el 12 de Agosto de 1865. Tras limpiar la herida con ácido carbólico (ácido fénico) y
protegerla con gasas impregnadas con el desinfectante evitó la ulceración y gangrenación de la pierna afectada. A las 6 semanas James se recuperó.
Florence Nightingale (1820-1910)
n  De nacionalidad británica, aunque nacida en Florencia, Florence
Nightingale es quizás la enfermera más famosa de todos los
tiempos. Inspirada por lo que ella pensó que era una “llamada divina”, decidió dedicarse a la enfermería. Esta decisión también
implicó luchar contra los roles establecidos como mujer que le habían sido asignados. Estaba prometida y su “destino” era ser una
mujer fiel y obediente. En contra de su familia, y especialmente
de su madre, anunció su decisión en 1845 y rechazó al prometido que le habían asignado.
n  Trabajó en un hospital militar durante la Guerra de Crimea (1854-1856). Las condiciones
eran pésimas y el 80% de los soldados morían
por infecciones que cogían en el hospital y no
de las heridas originales. Florence Nightingale
mejoró la calidad de la higiene y los servicios
sanitarios con lo que se redujeron de forma
asombrosa las infecciones en su hospital: la mortalidad descendió hasta situarse cercana al
2%.
n  Cuando volvió de la guerra, se embarcó en una campaña para modernizar y mejorar los hospitales ingleses. Promovió la profesión de la enfermería como la conocemos hoy y fundó una escuela. El diseño hospitalario y la práctica de la enfermería que
Nightingale defendía aún pueden verse en la actualidad.
Nacimiento de la epidemiología como ciencia
Los brotes de cólera en Londres, en 1849 y en 1854, sirvieron para que el médico inglés
John Snow demostrase que el cólera era una enfermedad infecciosa y que se transmitía a
través del agua contaminada con residuos fecales.
John Snow (1813-1858)
n  En los 10 primeros días de Septiembre de 1849 murieron 500
personas en la confluencia de Broad Street y Cambridge Street, un
área de 228 por 228 m. No hubo más fallecidos porque los residentes huyeron a otras zonas de Londres. El foco de contagio fue la
fuente del pozo de agua de Broad Street
n  A finales del verano de 1854, un nuevo ataque de cólera golpeó Londres -las primeras
semanas hubo 315 muertos en las 10.000 casas abastecidas por la Compañía Southwark
and Vauxhall, frente a las 59 muertes habidas en las 10.000 casas que consumían agua de
la Compañía Lambeth: ambas compañías cogían sus aguas del Támesis, si bien la 1ª lo hacía río
abajo -donde los londinenses vertían sus aguas residuales-, mientras que Lambeth extraía el
agua antes de la llegada del Támesis a la ciudad.
Origen de la enfermedad: la teoría del germen y los
postulados de Koch (1884)
Jacob Henle
(1809-1885)
Robert Koch
(1843-1910)
En 1876, el médico alemán
Robert Koch, aplicando criterios de su antiguo profesor
Jacob Henle, demuestra la
etiología de una enfermedad
animal, el carbunco: causada
por una bacteria llamada Bacillus anthracis.
En 1882 Koch revela por 1ª
vez la relación entre una
enfermedad humana, la tuberculosis, y una bacteria,
Mycobacterium tuberculosis.
n  Los postulados de Koch no se cumplen ni en gérmenes que no son cultivables in
vitro ni con patógenos exclusivamente humanos (como sucede con la bacteria Treponema pallidum, agente causal de la sífilis).
Ø  Koch demostró su 3er postulado para el cólera cuando un colaborador suyo enfermó, tras ingerir de forma accidental bacterias del cólera. Algo parecido le ocurrió al científico alemán Max von Pettenkofer
(1818-1901), detractor de la teoría del germen, tras ingerir de forma voluntaria un cultivo de dichas bacterias.
Accidentes laborales e identificación de
patógenos
Hovard Taylor Ricketts
(1871-1910)
Stanislav von Prowazek
(1875-1915)
Henrique da Rocha Lima
(1879-1956)
El patólogo estadounidense Howard T. Ricketts murió en 1910 a consecuencia del tifus
epidémico, contraído al ser picado accidentalmente por el piojo transmisor del agente causal
cuando estudiaba la enfermedad en Méjico. En su honor y el del microbiólogo checo Stanislaus von Lanov Prowazek, fallecido en 1915 tras infectarse también de forma accidental, la
bacteria responsable fue llamada en 1916 por su descubridor (el microbiólogo brasileño H.
da Roche-Lima) Rickettsia prowazekii.
La importancia del cultivo puro o axénico
n  Para estudiar un microorganismo o relacionarlo con un proceso específico, éste debe hallarse en un cultivo puro (axénico). En la naturaleza los microorganismos no suelen estar
solos, de ahí que lo primero que hay que hacer es aislarlos. Las técnicas de aislamiento se
realizan fundamentalmente sobre medio sólido en cajas o placas de Petri.
n  El objetivo de las técnicas de aislamiento es
procurar la separación necesaria de las colonias
bacterianas sobre la superficie del medio de
cultivo para que éstas puedan ser aisladas en
cultivo puro en un tubo y luego procesadas individualmente.
n  Tradicionalmente los microbiólogos para aislar
colonias acudían a la denominada técnica de las
láminas horizontales ideada por Koch, para ello
inoculaban la muestra sobre la superficie de patatas cortadas en rodajas y hervidas. En dicha técnica, las láminas de patatas se cubrían con una tapadera de cristal para evitar su contaminación.
Robert Koch (1843-1910)
n  A partir de 1881 se empieza a sustituir la patata por la gelatina, empleada como agente solidificante en medios de cultivo hechos a base de extractos de carne y proteínas.
Un problema de la gelatina es que, dado que no se mantiene sólida a la temperatura del cuerpo humano (37º C), no se podía utilizar para aislar patógenos humanos.
n  La gelatina fue sustituida en 1886 por el
agar-agar, un polímero sulfatado de D-galactosa, 3-6 anhidro L-galactosa y ácido D-glucurónico, que se extraía de algunas algas rojas marinas (como por ejemplo, Gelidium spp.).
Gelidium sp.
Agar-agar
n  Walter Hesse (1846-1911). Colaborador de Koch al que
se debe el uso del agar como agente solidificante en los
medios bacteriológicos. La idea partió de su esposa, la norteamericana Fannie Eilshemius, que había utilizado el llamado “agar-agar” en su país para espesar mermeladas.
n  La invención de las cajas de Petri en 1887 por el italiano Richard J. Petri, un discípulo de
Koch, y su utilización con medios de cultivo sólidos pusieron de manifiesto que cada microorganismo formaba colonias características (tamaño, forma, color, consistencia, bordes,
etc.). Koch descubrió el interés taxonómico de tal carácter.
Edad de Oro de la Microbiología
La Microbiología vivió su época más productiva -Edad de Oro (de forma similar a como
ocurrió con la Literatura Española entre los S-XVI y XVII, con excelentes autores,
entre ellos el insigne cordobés Luís de Góngora, 1561 a 1627)- entre 1875 y 1915, con
el descubrimiento de la etiología de la mayoría de enfermedades infecciosas humanas.
Microorganismos y milagros
n  En Europa y durante la Edad Media varios casos de aparición de sangre en el pan
consagrado usado como cuerpo de Cristo fueron considerados como auténticos milagros por la Iglesia Católica.
Ø  El más famoso de estos, el Milagro de Bolsena, ocurrió en 1263 en Bolsena (Italia). El Papa
Urbano IV y su corte pasaban el verano en Civitavechia, en la zona costera al NW de Roma, y
había autorizado la celebración de la ceremonia de la Eucaristía en una iglesia situada a pocas
millas, en el lago Bolsena. Durante la misa y al bendecir el cuerpo de Cristo, el sacerdote, Pedro
de Praga que había peregrinado a Roma desde Bohemia para tratar de superar una profunda crisis
de fe, vio como desde el pan consagrado goteaba sangre hasta llegar a manchar su hábito.
«(Bolsena)
El milagro de Bolsena (plasmado en 1512, en un fresco de Rafael Sanzio en el Vaticano) llevó a Urbano IV a crear el 8 de septiembre de
1284 la fiesta del Corpus Christi.
Ø  Las gotas de sangre en las hostias de la comunión no eran sino
las colonias rojas formadas al multiplicarse en ellas Serratia
marcescens, una bacteria a la que su descubridor en 1879 –el
químico italiano Bartolomeo Bizio- llamó Bacillus prodigiosus.
Desarrollo de técnicas de protección frente a patógenos.
El caso de María la tifoidea
Mary Mallon (1869-1938). Emigrante irlandesa que llegó a los
EE.UU. en 1884. Enferma crónica de fiebre tifoidea, entre
1896 y 1906 trabajó de cocinera en 7 casas de New York,
erigiéndose en la fuente de contagio involuntario del brote (28
casos) de fiebre tifoidea producido en los hogares donde
trabajaba. Se estima que durante su vida causó 10 brotes de
la enfermedad, con 53 casos, 3 de ellos mortales.
A
Mary Mallon es apresada en 1906 (A) para ser llevada
al Hospital Riverside de Enfermedades Infecciosas, una
especie de prisión situada en Noth Brother Island (East
River, New York) (C), donde permaneció confinada hasta
1910. Una vez liberada, cambió de identidad (decía ser la
Sra. Brown) para poder propagar deliberadamente la
enfermedad: fue localizada en 1915, a raíz del brote de
tifus que provocó en el Hospital Sloane (25 casos, 2 de
ellos mortales), donde ella trabajaba.
B
n  El artículo titulado “Mary Mallon (Typhoid Mary)”, publicado el 15 de Junio de 1906 en el “Journal of American Medical Association”, en el que se confirma que esta joven inmigrante irlandesa fue el foco de contagio de un brote de tifus
en Nueva York, la convirtió en protagonista de la prensa sensacionalista, desatándose una oleada de malestar en la clase
alta neoyorquina contra las sirvientes irlandesas, todas ellas
tachadas de sucias y marginales.
Journal of American Medical
Association (15 de Junio de
1906)
La fotografía, de 1907, muestra en 1er término
a una indignada Mary Mallon obligada a permanecer en cuarentena en el Hospital Riverside
desde 1906 a 1910.
Lápida de Mary Mallon (St. Raymond,Bronx,
Nueva York, EE.UU.).
Dra. Emma Sherman y Mary
Mallon (a la derecha), durante su 2ª estancia en el Hospital Riverside (1915 a 1938).
Avances científicos y enfermedades infecciosas: inodoros
(Sir John Harrington, 1589) y enfermedades transmitidas
por el agua. El saneamiento del agua.
Salmonella typhi
Vibrio cholerae
n  En el S-XVIII, durante la llamada era del inodoro (patentado en Inglaterra por Alexander Cumming en 1775 y comercializado en 1778, tras las mejoras hechas por el carpintero Joseph Bramah), se incrementaron las enfermedades
infecciosas transmitidas vía oro-fecal. Ello se debía a que los
excrementos humanos, en lugar de quedar confinados en pozos
negros, iban a parar a cloacas y desde ellas a los ríos, contaminando la principal fuente de agua para la población.
n  En 1852 el Parlamento británico establece la obligatoriedad de hacer pasar el agua de
suministro a la ciudad a través de filtros lentos de arena. La humanidad no aceptó la importancia de tal medida hasta 1982, tras la aparición de un brote de cólera ligado a la
ingesta de agua del río Elba: afectó a Hamburgo, sin que en Altona –una ciudad que, al
contrario que Hamburgo, sí filtraba el agua del río antes de destinarla al consumo humano- se
diesen casos.
Avances científicos y enfermedades infecciosas: el
barco de vapor y la peste bubónica. La cuarentena
como medida preventiva
En 1894 surgió un brote de peste en Hong Kong. En apenas 10 años la peste aparece en San Francisco y Buenos
Aires, debido a que los barcos de vapor a alta presión –versiones mejoradas de modelo diseñado casi un siglo antes por
el norteamericano John Fitch en 1797 (A)- acortaron la
duración de los viajes: lo suficiente como para permitir sobrevivir a las ratas infectadas (B) y a la pulga Xenopsilla (C)
transmisora de Yersinia pestis (D), la bacteria causante de
la enfermedad.
A
B
D
C
La cuarentena en los puertos de mar salvó a los asiáticos y americanos de una
pandemia, aunque no pudo impedir que los roedores de ambos continentes se infectasen, convirtiéndose en un reservorio aún vigente.
Desarrollo de la inmunización artificial activa (vacunación)
n  En Asia y África la inmunización activa contra la viruela se realizaba de forma empírica por la medicina popular desde hacía siglos. Los primeros intentos profilácticos
se recogen en la obra de Al-Razi (850-923), médico y alquimista persa.
Ø  Las costras y el líquido vesicular eran seleccionados durante epidemias de “variola
minor o alastrim” (la forma benigna de la viruela). Aunque normalmente tras la inoculación
de esta viruela –técnica conocida como “variolación”- se desarrollaba una forma benigna
de la enfermedad, el 1-2% manifestaban los síntomas de la “variola major” –nombre
asignado a la viruela grave-, mortal tras un periodo de incubación de 9-13 días, y un violentísimo periodo de invasión. Con todo valía la pena arriesgarse, pues el 50% de las personas que adquirían la viruela grave de forma natural morían y las que sobrevivían tenían
para siempre marcas que les desfiguraban, pues la variolación confería inmunidad de
por vida.
Ø  Charles de La Condamine, naturalista, matemático y geógrafo francés, expuso en 1754 ante la Asamblea de la
Real Academia de las Ciencias (Paris) cómo se hacía la
variolación en distintos pueblos:
§  En China: con un lienzo impregnado con pus de lesiones
de la piel aplicado a la nariz (tapón nasal) o aspirando por
la nariz las postillas desecadas y reducidas a polvo.
§  En India: en adultos, inoculando postillas desecadas en
la piel del brazo o en la frente; y en niños, vistiéndolos
con ropas de enfermos impregnadas con materia pustular.
§  En Persia: ingiriendo costras de enfermos.
§  En África: frotando pus sobre una incisión en la piel.
§  En Turquía y la zona del mar Caspio, desde el S-XVI se protegía la belleza y el precio de
las esclavas caucásicas inoculándoles bajo la piel líquido de las vesículas de los enfermos.
Mary Pierrepoint y la prevención de la viruela en Europa
n  En 1715, el virus de la viruela -que 2 años antes había matado a su
hermano- infectó a la hermosa joven aristócrata inglesa Mary Pierrepoint (conocida, en honor a su marido, como Lady Mary Wortley
Montagu): sobrevivió, aunque quedó con su cara marcada y perdió las
pestañas. Vivió desde 1716 a 1721 en Turquía, donde se familiarizó
con la variolación (en marzo de 1718, Charles Maitland, médico de la
embajada inglesa en Estambul, la aplicó con éxito a Edward, hijo de
Mary, de 5 años de edad), y, al terminar el mandato de su marido como embajador, regresó a Londres para erigirse en la introductora
de la inoculación de la viruela en Europa Occidental.
Ø  Tras la variolación con éxito en Londres de su hija Mary, de 4 años, en 1721, lady Mary
convenció a Caroline (Princesa de Gales) para hacer lo mismo con sus 2 hijas. Tras demostrar la eficacia de la variolación en 6 presos condenados de la cárcel de Newgate (Londres) y en 12 huérfanos de la parroquia de St. James, Caroline accedió a que sus hijas se sometieran a la
variolación en 1723. Ante el éxito obtenido otros nobles británicos decidieron variolizarse.
n  Entre 1721 y 1728 se inoculó a 827 personas en Gran Bretaña, y murieron 17 de ellos:
en el mismo periodo la infección natural en las islas provocó 18.000 muertes.
n  En el S-XVIII la variolación era ya una práctica
habitual en Europa, una vez que el rey Luís XV de
Francia y la emperatriz rusa Catalina II la Grande
opinasen que era un riesgo que valía la pena correr: el 1-2% de las personas varioladas morían,
frente al 20% de mortandad habitual en personas que se infectaban de forma natural (considerando tanto las infecciones ligadas a la versión benigna de la viruela como a la maligna).
Descubrimiento de la vacuna contra la viruela: nacimiento de la medicina preventiva
n  La “variolación” siguió siendo la forma más popular de proteger
contra las viruelas, hasta que en 1798 el médico inglés Edward
Jenner publicó sus resultados de una alternativa más segura: la
“vacunación”.
n  Era un hecho conocido que los agricultores y personas que trabajan
regularmente con caballos y vacas a menudo se libraban de la enfermedad durante los brotes de viruela.
Edward Jenner (1749-1823)
Ø  Investigaciones realizadas hacia 1790 por el Real Ejército británico mostraban que las tropas montadas a caballo se infectaban menos por la viruela que
las tropas de infantería, ello se debía a su exposición al poxvirus del caballo, un
virus similar al poxvirus de la viruela humana (A).
Ø  A las ordeñadoras de vacas, otro poxvirus
-el virus de la viruela bovina (virus vaccinia
o virus vacunal)- también emparentado con
el poxvirus humano, parecía protegerlas tras
sufrir una sintomatología (B) menos importante que la del poxvirus humano (C).
C
B
A
n  Aunque a Edward Jenner le corresponde el honor de ser autor de los primeros intentos
científicos de inmunización artificial activa contra la viruela humana usando el virus vacunal, no fue el primero en acudir a tal estrategia.
Entre 1770 y 1791, al menos otras 6 personas, de forma independiente, probaron la utilización del virus vaccinia en seres humanos para protegerlos contra la viruela. Entre ellos, el granjero inglés Benjamin Jesty
(fotografía adjunta), que en 1774 inmunizó a su mujer y a sus 2 hijos para
protegerlos frente a la epidemia de viruela que por entonces afectaba al
Reíno Unido, y el profesor alemán Peter Plett, que la aplicó en 1791.
n  El 14 de Mayo de 1796 Jenner inoculó a James Phipps, un
niño de 8 años, el líquido de una pústula de Sarah Nelm (ordeñadora de vacas afectada de viruela bovina). El 1 de Junio, James
fue sometido a variolación y no desarrolló ni siquiera viruela
benigna.
En 1798 Jenner publicó los resultados de 23 vacunaciones exitosas. Muchos médicos siguieron su ejemplo, naciendo así la Medicina Preventiva.
n  A finales del S-XVIII la prevención de enfermedades deja
de ser un problema de estricta incumbencia personal y se convierte en un problema de regulación colectiva por parte de los
gobiernos.
Hitos destacados fueron: en 1803, la decisión de Carlos IV de propagar
la vacuna de la viruela por sus territorios de ultramar (Real Expedición
Filantrópica de la Vacuna, 1803 a 1806), y, en 1805, la decisión de Napoleón
Bonaparte de vacunar a todos sus soldados.
La erradicación de la viruela: las campañas de vacunación
n  En 1959, la OMS concibió el plan de erradicar la viruela del Planeta, basado en
la vacunación masiva en los numerosos países que aún la padecían (donde entre
el 20 y el 40% de los individuos no vacunados moría a los 5-7 días de manifestar
los síntomas de la viruela maligna -un 3% de los casos fallecían de viruela pulmonar
hemorrágica-. De viruela benigna sólo morían el 1% de los afectados).
Los progresos fueron muy lentos, a las dificultades
técnicas se unía la reticencia de las autoridades y de
los expertos sanitarios de muchos países que no creían
en la posibilidad de “erradicar por primera vez en la
historia de la humanidad una enfermedad infecciosa”.
n  En 1966, vistos los escasos progresos realizados hasta entonces, la 19ª Asamblea Mundial de la Salud
(Ginebra, 3-20 de mayo) decide intensificar sus esfuerzos y se planteó un programa para acabar con la
viruela en un plazo de 10 años.
Los progresos del programa fueron rápidos, en 1967,
la viruela era endémica en 34 países. En 1973 lo era
solo en 6, aunque se incluían aún países muy poblados,
como India y Pakistán. En 1975 la viruela estaba confinada en 2 países africanos; Etiopía y Somalia.
n  La OMS estaba logrando grandes progresos en la erradicación de la viruela
hasta que en 1971 se declaró la guerra
civil en Pakistán (conflicto que, tras la intervención de la India en diciembre de
1971, dio lugar a la creación del estado de
Bangladesh). En ese momento, 10 millones
de personas, algunas afectadas de viruela, huyen desde Pakistán a la India y
se concentraron en campos de refugiados,
donde prendió la enfermedad.
Comienza la Cuerra
civil en Bangladesh
Último caso
declarado
Tras el regreso de los refugiados en 1972 a sus hogares, en
el recién creado estado de Bangladesh, se produjo un brote
epidémico que causó un aumento en la incidencia de la viruela
en el país.
n  A nivel mundial, una intensa vigilancia epidemiológica y
la inmunización activa de la población lograron la erradicación definitiva de la enfermedad 6 años más tarde:
la declaración oficial de la desaparición del Virus de la
viruela humana de la faz de la Tierra fue hecha en Nairobi (Kenia) por Halfdan T. Mahler, Director General de
la OMS, el 26 de octubre de 1979.
n  El último brote natural sucedió en 1977 en Somalia. Alí
Maow Maalin, un joven de 23 años, al que se le diagnóstico
viruela el 26 de octubre de 1977, enfermedad de la que se
recuperó, es el último caso notificado de la infección natural
por el Virus de la viruela humana, marcando el final de una
larga lucha contra una de las enfermedades que han causado
más muertes a lo largo de la historia.
n  Se informaron otros dos casos, en 1978, por contaminación en un laboratorio. Estos casos accidentales fueron
de hecho los últimos.
Alí Maow Maalin (1954-2013)
n  El 8 de Mayo de 1980, la 33ª Asamblea de
la OMS en la Resolución WHA33.3 acepta el
Informe del 26 de Octubre de 1979 de la Comisión del Programa Global de Certificación de
la erradicación de la viruela, y se declara a la
viruela oficialmente erradicada del planeta.
n  En el S-XX, en tan sólo 77 años, hasta
que se erradicó oficialmente, había causado
de 300 millones de muertes. Se opina que si
no se hubiese erradicado la viruela, en los
últimos 25 años del S-XX podrían haberse infectado unos 300 millones de
personas, con unos 100 millones de casos
mortales.
CDC (Atlanta, EE.UU.), 1980. Los tres primeros directores del Programa Global de Certificación de
la erradicación de la viruela leen la noticia de la
erradicación de la viruela. De izda. a dcha. aparecen el Dr. J. Donald Millar (Director desde
1966 a 1970), el Dr. William H. Foege (Director
desde 1970 a 1973) y el Dr. J. Michael Lane (Director desde 1973 a 1981).
Vacunas desarrolladas por Pasteur
- Vacuna contra el cólera aviar (1879)
- Vacuna contra el carbunco (1881)
- Vacuna contra el cólera rojo del cerdo (1883)
- Vacuna contra la rabia (1885)
Louis Pasteur
(1822-1895)
El agente causal de la rabia (el llamado Virus de la rabia -A-) se mantiene en la naturaleza
en animales salvajes (murciélagos insectívoros -B-, lobos -C-, zorros, etc.) y domésticos (perros -D- y gatos). Las personas se contagian al ser mordidas por un animal portador del
virus.
A
B
C
Ø  En 1880, Pasteur inició sus investigaciones sobre la
vacuna de la rabia con perros afectados por la rabia con el objetivo de atenuar la virulencia del agente
causal: inoculó la duramadre de un perro rabioso a otro
perro sano, e hizo pases (inoculaciones) de duramadre
del perro inoculado a otro sano, y así sucesivamente,
hasta utilizar como último hospedador a un conejo. Determinó que el tiempo de incubación del llamado “virus
fijo” era siempre de 7 días- y demostró que en las médulas espinales de los conejos muertos, secadas al aire,
el virus fijo perdía su virulencia, hasta ver totalmente
anulado su poder patógeno -al cabo de dos semanas-.
D
Laboratorio de Pasteur (École Normal Superieure, Rue d’Ulm –París-)
Ø  Del 7 al 9 de Julio de 1885, los doctores Vulpian y Grancher inocu-laron la vacuna contra la
rabia, 13 inyecciones de médula de conejo con virulencia creciente, a Joseph Meister (niño alsaciano
de 9 años, mordido el 4 de julio hasta 12 veces por un perro rabioso). El grabado de Meyer (1886)
reproduce el evento, bajo la supervisión de un Pasteur preocupado.
Meister (que aparece en la fotografía superior junto a Pasteur) no solo
sobrevivió sino que trabajó de conserje en el Instituto Pasteur: se suicidó
el 16 de Junio de 1940, frustrado por no impedir el acceso del ejército
alemán a la cripta de Pasteur.
Ø  La 2ª persona vacunada con éxito por Pasteur fue Jean Baptiste
Jupille, un pastor de 15 años de la región del Jura francés mordido por
un perro rabioso al proteger a niños que jugaban en Villers-Farlay (su
pueblo natal): del 20 al 26 de Octubre de 1885 recibió 8 inyecciones
de médula de conejo con virulencia creciente. Jupille posa junto a la estatua que reproduce su acto heroico, situada en los jardines del Instituto
Pasteur, donde -al igual que Meister- trabajó de conserje hasta su jubilación.
Ø  En 1888 ya habían sido vacunadas 2.490 personas, mordidas por
un presunto animal rabioso: de ellas murieron 10.
Ø  Aunque fue acogida con entusiasmo, la vacunación contra la rabia sirvió para que científicos y
políticos detractores de Pasteur se uniesen de nuevo contra el, secundando las protestas de los
vecinos de Villeneuve-L’Etang (pueblo donde Pasteur instaló las perreras para los animales rabiosos).
Entre los rivales más enfervorizados de Pasteur figuraba el periodista y, por entonces influyente diputado Georges Clemenceau (1841-1929), apodado el “Tigre” porque sus
intervenciones en la Cámara de Diputados de Francia provocaron la caída de varios
gobiernos. Aunque en 1893 perdió su escaño, por su implicación en el escándalo de la
construcción del canal de Panamá, en la I Guerra Mundial Clemenceau presidió el Gobierno
francés.
Ø  A pesar de todo, la vida de Pasteur acabaría en apoteosis. Cubierto de honores y
gloria, aclamado en vida como uno de los mayores genios y bienhechores de la Humanidad, dejó su antiguo laboratorio y se trasladó en 1888 al Instituto Pasteur.
El 27 de diciembre de 1892 se celebró el septuagésimo
aniversario de Pasteur con un grandioso jubileo: en el gran anfiteatro de la recién construida Universidad de la Sorbona, delante del 4º Presidente de la 3ª República –Marie François Sadi
Carnot- y de delegaciones científicas llegadas de todo el mundo,
lord Lister antes de abrazarlo le dijo “ha levantado el velo que
había cubierto durante siglos a las enfermedades infecciosas, ha descubierto y demostrado la naturaleza microbiana”.
Instituto Pasteur (Paris). Una suscripción internacional hizo posible el
deseo expresado por Pasteur ante la
Academia de las Ciencias: disponer
de un centro para el estudio y administración de la vacuna de la viruela. El instituto se inauguró el 14
de Noviembre de 1888.
Ø  Afectado de apoplejia y disminuido intelectualmente, el 28
de septiembre de 1895 -rodeado de su familia y discípulosPasteur falleció en su modesta casa de Villeneuve-L’Etang.
La producción de antitoxinas
A
La parálisis rígida, síntoma
típico de personas infectadas por Clostridium tetani (la
bacteria causante del tétanos), se debe a la actuación de la toxina tetánica
sobre las terminaciones nerviosas de la musculatura esquelética.
La angina diftérica, una de
las consecuencias de la infección del tracto respiratorio superior por Corynebacterium diphtheriae (la
bacteria causante de la difteria), está provocada por
la respuesta corporal inducida por las toxinas diftéricas.
B
n  Tras la identificación de las toxinas
diftérica (Roux y Yersin, 1888) y tetánica (Kitasato, 1890), el bacteriólogo
alemán Emil Adolf von Behring (A)
produjo las antitoxinas tetánica y
diftérica. En la obtención de la antitoxina tetánica contó con la ayuda del
bacteriólogo japonés Kitasato Shibasaburo (B).
En 1891 la antitoxina diftérica se
usó con éxito en humanos: los protegía frente a la difteria. En 1894 la
prescripción de esta antitoxina se
hacía de forma regular. Behring fue
galardonado con el 1er Nobel de la
Historia (12 de Diciembre de 1901).
La Microbiología del S-XX
n  Durante la primera parte del S-XX la Microbiología evolucionó de forma independiente respecto a otras disciplinas biológicas, al menos en parte por la diferencia de objetivos.
Ø  Muchos biólogos estaban interesados en: la
estructura y función de la célula; la ecología
de plantas y animales; la reproducción y el
desarrollo de los organismos; la naturaleza de
la herencia y los mecanismos de la evolución.
Ø  Los microbiólogos estaban más preocupados
por: el metabolismo microbiano; la naturaleza
y origen de los agentes de las enfermedades infecciosas; conocer los sistemas de defensa movilizados por los seres vivos, y la
búsqueda de nuevos agentes quimioterapéuticos.
n  La Microbiología forjó una estrecha relación con otras disciplinas biológicas
en los años 1940, en especial con la Genética, la Bioquímica y la Biología Molecular.
Sociedad y poliomielitis
n  Los EE.UU. habían sufrido reiteradas epidemias de poliomielitis a principios del S-XX (en 1906 sólo en Nueva
York se registraron 9.000 casos, unos 1.000 mortales. En
1915 fueron 27.000 los casos notificados, 9.000 de ellos
mortales). En 1928 los norteamericanos Drinker y Shaw
crean el pulmón de acero (mantenía vivos a los afectados
por parálisis respiratoria) y se usa suero terapéutico obtenido de la sangre de enfermos recuperados.
n  El presidente norteamericano Franklin Delano Roosevelt, una de
las personas con secuelas de la enfermedad (sufrió un ataque
cuando tenía 39 años, en agosto de 1921), creó la Fundación contra
la parálisis infantil. La sociedad norteamericana se movilizó en
Enero de 1938: la llamada March of dimes (marcha de los 10
centavos), organizada por la Asociación de Madres de los EE.UU.,
recaudó los fondos necesarios para que la Fundación Nacional
apoyase estudios financiados por contra la “parálisis infantil”.
n  En 1949 los microbiólogos norteamericanos John Enders (dcha.), Thomas Weller
(centro) y Frederick Robbins (izda.), ponen
a punto técnicas de cultivo de tejidos que
permitieron: producir in vitro el virus de la
polio; descubrir la existencia de 3 variantes
del virus (Baldian, 1952), y desarrollar la vacuna de poliovirus inactivados –IPV- (Salk,
1955). La foto de la derecha inmortaliza la
recepción del Nobel de Fisiología y Medicina de 1954 por Enders, Weller y Robbins.
La vacuna contra la poliomielitis
n  En 1952, el médico norteamericano Jonas Salk obtuvo un
primer resultado con el diseño de una vacuna de poliovirus
inactivados, conocida más tarde como IPV (siglas de “Inactivated poliovirus vaccine”): se trata de una vacuna trivalente
que contiene antígenos de los tres tipos principales del poliovirus, de la que se necesitan continuas vacunaciones de recuerdo.
Ø  En 1955, anunció que su vacuna intramuscular había sido probada con éxito y se convirtió de inmediato en un personaje célebre,
hasta el punto de tener que dirigirse a la nación, a instancias
del presidente Eisenhower, en un mensaje televisado. La enfermedad prácticamente desapareció de los EE.UU.
Jonas Salk (1914-1995)
Ø  Poco después de que se comercializara, unos pocos lotes de la
vacuna de Salk no se inactivaron completamente, y algunos niños
contrajeron la poliomielitis paralítica al vacunarse, lo que a nivel
popular produjo una pérdida de confianza en la vacuna.
n  En ese tiempo Albert Sabin, médico polaco de origen judío,
desarrolló una vacuna oral con virus vivos debilitados, conocida
como OPV (siglas de “Oral polio vaccine”). Resultó ser más segura (desarrollaban parálisis poliomielítica 1 de cada 8 millones
de niños vacunados) y eficaz que la vacuna de Salk (permitía la
inmunidad durante un período de tiempo más largo). Superadas
con éxito las pruebas hechas desde 1957 en niños de Rusia,
Holanda, Chile y Japón, en 1961 recibió el visto bueno para
la inmunización masiva en los EE.UU. La OPV de Sabin sustituyó definitivamente a la IPV de Salk en 1963.
Albert Sabin (1906-1993)
El programa ampliado de inmunizaciones (EPI)
n  El llamado “Programa Ampliado de Inmunizaciones” -EPI (siglas de la
expresión inglesa “Expanded Programme on Immunization”)-, lanzado
por UNICEF en colaboración con la OMS en 1974, es un programa de
acción basado en un calendario de vacunas que protegen a los niños
contra el sarampión, la tuberculosis, el tétanos, la difteria, la tosferina y la poliomielitis. Además de programas de inmunización de
niños, el EPI incluye un programa de inmunización de mujeres en
edad fértil contra el tétanos.
En países en vías de desarrollo, sin la protección de estas vacunas,
de cada 10 niños: 3 morirían de sarampión; 1 de tétanos, y 1 de
tosferina, al tiempo que 1 de cada 30 sufriría de discapacidad a causa
del poliovirus (grave en un 0,5% de los casos -1 de cada 200 infecciones produce una parálisis irreversible, generalmente de las piernas- y
entre el 5% y el 10% de los afectados, que suelen ser niños menores
de 5 años- fallecen por colapso de los músculos respiratorios).
n  En 1988, el EPI logró que la vacuna contra la polio estuviese
disponible en todo el mundo, para proseguir la campaña de erradicación iniciada en 1985 en América, en un momento en el que aún
seguían produciéndose un número de casos importante de parálisis
poliomielítica en niños: la mayoría de ellos en África y Asia.
n  El objetivo era, al igual que con la viruela, erradicar la enfermedad para el 2000. El llamado “Polio Eradication and Endgame Strategic Plan 2013–2018”, pretende lograrlo el 2018.
Aunque las predicciones no se cumplieron, desde el lanzamiento de la Iniciativa de Erradicación
Mundial de la Poliomielitis el número de casos en 2015 -51- supone el 0,15% respecto a los
habidos en 1988 -350.000- (en 2014 hubo 242 casos). En 2015, en el que la poliomielitis era
endémica solo en 2 países (Pakistán y Afganistán), en 1988 lo era en 125. Más de 10 millones
de personas que hoy caminan habrían quedado paralíticas y se han evitado más de 1,5 millones
de muertes administrando sistemáticamente vitamina A al inmunizar contra la poliomielitis.
El fracaso de la campaña de erradicación de
la poliomielitis
n  Son múltiples las razones por las que la polio ha resultado más difícil de
erradicar de lo que en su momento fue la viruela, entre las que cabría citar:
Ø  El curso la infección de ambos patógenos. La mayoría de las infecciones por el
poliovirus cursan de forma asintomática, lo que complica saber cuándo existe polio
y cuándo se ha erradicado. En el caso de la viruela, la infección mayoritariamente
era sintomática, y por lo tanto fácil de detectar.
Ø  La naturaleza distinta de ambas vacunas.
§  La vacuna contra la viruela era casi ideal para
ser aplicada en países en vía de desarrollo: era
termoestable, bastaba una sola dosis para inducir una protección eficaz durante varios años, y
las personas en las que la vacuna había prendido desarrollaban una postilla fácil de detectar.
§  Por el contrario, la vacuna oral trivalente utilizada contra la poliomielitis en el programa de inmunización infantil debe mantenerse en frío, de
administrarse en varias dosis y además no deja
ninguna cicatriz o señal identificable.
n  A estos problemas se unió el hecho de que en muchos países el EPI no ha
contado con el apoyo político, financiero y social necesario.
Metabolismo microbiano. Microorganismos y producción de disolventes orgánicos en la I Guerra Mundial
n  Producción de glicerol por el bando alemán
El bioquímico alemán Neuberg diseñó en 1914
el método que permitía a la levadura Saccharomyces cerevisiae producir a partir de azúcar
glicerol en lugar de etanol (mil toneladas/mes).
De utilidad para la fabricación de nitroglicerina.
Carl Neuberg (1877-1956)
n  Producción de acetona y de butanol por los
aliados
En 1915 el bioquímico judío Weizmann, que
se terminaría convirtiendo en el primer presidente del estado de Israel, puso a punto en su laboratorio de Manchester un proceso de fermentación por el que la bacteria anaeróbica Clostridium acetobutylicum convertía 100 toneladas
de melazas en 12 de acetona (disolvente de la
nitrocelulosa, usada para producir “cordita” o
“pólvora sin humo”) y 24 de butanol (utilizado
para hacer caucho artificial).
Chaim Weizmann (1874-1952)
Desarrollo de la quimioterapia
n  El médico alemán Paul Ehrlich (1854-1915) pensó que
un producto químico con toxicidad selectiva capaz de
matar a patógenos podría resultar eficaz para tratar las
enfermedades infecciosas.
Ø  En 1904, tras probar cientos de colorantes, descubrió
uno de ellos, el rojo tripán, que era activo contra el protozoo causante de la llamada “enfermedad del
sueño” (Trypanosoma gambiensis) (A).
Ø  En 1909, junto a su discípulo, el japonés Sahachiro Hata (1873-1938), estudia distintos derivados de arsenio
en conejos infectados con sífilis. Encuentran que su compuesto 606 (la arsfenamina) resulta activo frente a la
espiroqueta causante de la “sífilis”: Treponema pallidum
(B). La arsfenamina se comenzó a utilizar terapéuticamente en 1910 (en Alemania, la empresa Hoechst lo vendía
como “Salvarsán”).
B
A
n  Los éxitos de Ehrlich revelan el concepto de toxicidad selectiva y
llevan a estudiar centenares de compuestos en busca de su potencial
terapéutico.
El descubrimiento de las sulfamidas: nueva era de
la Medicina
Gerhard Domagk (1895-1964)
En 1927, bajo la dirección del bioquímico alemán Domagk, la búsqueda de posibles agentes quimioterápicos permite descubrir que el rojo
prontosil, un colorante utilizado para teñir el cuero, además de ser
inocuo para animales vivos les protege frente a infecciones estreptocócicas y estafilocócicas. En las
personas su actuación era similar: el
prontosil resultó ser la 1ª sulfamida. Por su descubrimiento Domagk recibió el Nóbel de 1939.
Plaza parisina en honor de los
Trefoüel, científicos franceses que en 1935 demostraron
que el rojo prontosil se escinde en el cuerpo para convertirse en sulfanilamida, su
principio activo: un análogo
del ácido p-amino-benzoico,
el precursor del ácido fólico.
En 1936, Franklin Delano
Roosevelt Jr. fue ingresado
debido a una infección bacteriana en la garganta
causada por Streptococcus
pyogenes. La noticia causó
gran revuelo. Hasta la fecha
tal infección era casi una
sentencia de muerte, debido al proceso septicémico que causa. Se recordaba
que entre sus víctimas figuraba el hijo menor del presidente norteamericano Calvin
Coodlige, Calvin Jr. (a pesar
de contar con la mejor atención médica, murió en 1924
con apenas 16 años). Franklin D. Roosevelt Jr. gracias a la sulfanilamida se
curó.
El descubrimiento de la penicilina (1er antibiótico empleado como agente terapéutico
Colonias de
Staphylococcus aureus
Colonia de Penicillium notatum
Ausencia de crecimiento cerca del hongo
Alexander Fleming (1881-1955) (Hospital St. Mary`s,
Londres, 1929)
Ø  En 1896 el francés Ernest Dúchesne (1874-1912), estudiante de Medicina militar, observa que el
hongo Penicillium libera un producto capaz de inhibir el crecimiento microbiano. Su trabajo cae en el olvido, hasta que el médico escocés Alexander Fleming en agosto de 1928 observa el mismo fenómeno, redescubre la penicilina y alerta a la comunidad científica de sus potencialidades curativas.
C
A
Entre 1939 y 1941 el australiano Howard Florey
(profesor de patología de Oxford) (A) y su discípulo, el
bioquímico alemán Ernst B. Chain (B), con la colaboración del bioquímico inglés Norman G. Heatley (C), aísB
lan, purifican y ensayan el poder terapéutico de la
penicilina. Aunque la persona que recibió la 1ª dosis (un
policía local de Oxford afectado de septicemia estafilocócica), en 1941, no salvó su vida (las reservas se agotaron, sólo había 9 dosis), para 1944 la penicilina se producía industrialmente, justo a tiempo para salvar la
vida de muchas víctimas de la II Guerra Mundial.
La era de los antibióticos. El descubrimiento de la
estreptomicina (Waksman, 1943)
Selman Waksman, microbiólogo estadounidense de origen ruso,
utilizó por vez primera (en 1941) el término antibiótico para
referirse a la “actinomicina D”, que descubrió en 1939. Tras la
búsqueda entre más de 10.000 cepas de bacterias y hongos del
suelo, junto a su discípulo Albert Schatz, el 19 de Octubre de
1943 aísla e identifica la “estreptomicina”.
Algunos antibióticos producidos comercialmente y fuente de obtención
Estructura de la
estreptomicina
Bacitracina
Cefalosporina
Cloramfenicol*
Cicloheximida
Cicloserina
Eritromicina
Griseofulvina
Kanamicina
Lincomicina
Neomicina
Nistatina
Penicilina
Polimixina B
Estreptomicina
Tetraciclina
Bacillus licheniformis (B)
Cephalosporium sp. (F)
Síntesis química
Streptomyces griseus (B)
Streptomyces orchidaceus (B)
Streptomyces erythreus (B)
Penicillium griseofulvum (F)
Streptomyces kanamycetus (B)
Streptomyces lincolnensis (B)
Streptomyces lincolnensis (B)
Streptomyces noursei (B)
Penicillium chrysogenum (F)
Bacillus polymyxa (B)
Streptomyces griseus (B)
Streptomyces rimosus (B)
Colonias de Streptomyces productoras de estreptomicina. El antibiótico provoca un halo de
inhibición del crecimiento de otros microorga- * Inicialmente se producía a partir de Streptomyces sp.
nismos alrededor de dichas colonias
Interconexión de la Microbiología con otras
disciplinas
n  La sencillez de los microorganismos, la rapidez con la que se multiplican
y lo fácil que resulta su mantenimiento en el laboratorio, les convierte en
un material de experimentación útil.
n  En los años 40 se les utiliza para descubrir:
Ø  La relación entre genes y enzimas (mutantes del hongo Neurospora spp.)
(Beadle y Tatum, 1941).
Ø  Origen espontáneo de las mutaciones
(mutantes bacterianos) (Luria y Delbruck, 1943).
Ø  Al ADN como archivo del material genético (cepas avirulentas de Streptococcus pyogenes) (Avery, Mc Leod y McCarty, 1944).
Interrelaciones entre la Microbiología, la Genética y la Bioquímica permitieron el desarrollo de la Genética Molecular.
Ø  En el último tercio del S-XX
la Microbiología jugó un papel
crucial en el avance de la Biología molecular (rama de la Biología que trata de los aspectos
físicos y químicos de la materia
viva y su función).
Ø  Los microbiólogos han estado involucrados intensamente en estudios sobre el
código genético y los mecanismos de síntesis de ADN, ARN y proteínas, dado
que los microorganismos fueron el material utilizado en los estudios iniciales
sobre la regulación de la expresión de genes y el control de la actividad de
enzimas.
Ø  En la década de 1970, los microorganismos permitieron el desarrollo de la
tecnología del ADN recombinante y de la Ingeniería Genética, al posibilitar
hallazgos bioquímicos como:
ü  La transcriptasa inversa (Temin y Baltimore, 1970).
ü  Las endonucleasas de restricción (Arber y Smith, 1971).
ü  El método didesoxi de secuenciación de ADN (Sanger, 1975).
Premios Nóbel entregados en investigaciones microbiológicas
Fecha Científico
Investigación
1901
1902
1905
1907
1908
Antitoxina de la difteria
Causa y transmisión del paludismo
Investigación sobre la tuberculosis
Papel de los protozoos en las enfermedades
Trabajos sobre inmunidad
1913
1919
1928
1930
1939
1945
1951
1952
1954
1957
E.von Behring (Alemania)
R.Ross (Reino Unido)
R.Koch (Alemania)
C.Laveran (Francia)
P.Ehrlich (Alemania)
E.Metchnikoff (Rusia)
C.Richet (Francia)
J.Bordet (Bélgica)
C.Nicolle (Francia)
R.Landsteiner (EE.UU.)
G.Domagk (Alemania)
A.Fleming (Reino Unido)
E.B.Chain (Reino Unido)
H.W.Florey (Australia)
M.Theiler (Sudáfrica)
S.A.Walksman (EE.UU.)
J.F.Enders (EE.UU.)
T.H.Weller (EE.UU.)
R.Robbins (EE.UU.)
D.Bovet (Italia)
Trabajos sobre anafilaxia
Descubrimientos sobre inmunidad
Trabajo sobre fiebre tifoidea
Descubrimiento de los grupos sanguíneos humanos
Efecto antibacteriano del prontosil
Penicilina: descubrimiento y valor terapeútico
Desarrollo de la vacuna contra la fiebre amarilla
Descubrimiento de la estreptomicina
Cultivo del poliovirus en cultivo celular
Descubrimiento de la primera antihistamina
Fecha Científico
Investigación
1958
Genética microbiana
1959
1960
1962
1965
1966
1968
1969
1972
G.W.Beadle (EE.UU.)
E.L.Tatum (EE.UU)
J.Lederberg (EE.UU.)
S.Ochoa (España)
A.Kornberg (EE.UU.)
F.M.Burnet (Austria)
P.B.Medawar (Reino Unido)
F.H.C.Crick (Reino Unido)
J.D.Watson (EE.UU.)
M.Wilkins (Reino Unido)
F.Jakob (Francia)
A.Lwoff (Francia)
J.Monod (Francia)
F.P.Rous (EE.UU.)
R.W.Holleey (EE.UU.)
H.G.Khorana (EE.UU.)
M.W.Nirenberg (EE.UU.)
M.Delbrück (EE.UU.)
A.D.Hershey (EE.UU.)
S.E.Luria (EE.UU.)
G.Edelman (EE.UU.)
R.Porter (Reino Unido)
Descubrimiento de las enzimas que catalizan la
síntesis de los ácidos nucleicos
Descubrimiento de la tolerancia inmunitaria
adquirida a los trasplantes de tejidos
Descubrimientos sobre la estructura del ADN
Descubrimientos sobre la regulación de los genes
Descubrimiento de los virus cancerígenos
Desciframiento del código genético
Hallazgos sobre virus e infecciones sobre células
Investigación estructural de los anticuerpos
Fecha Científico
Investigación
1975
Descubrimiento de la síntesis de ADN dependiente
de ARN por ARN virus tumorales; multiplicación
de ARN virus tumorales
Mecanismo del origen y diseminación del virus de
la hepatitis B; investigación sobre virosis lentas
Desarrollo de la técnica del radioinmunoanálisis
Descubrimientos de las enzimas de restricción
y sus aplicaciones a los problemas de la genética
molecular
Descubrimientos de los antígenos de histocompatibilidad
1976
1977
1978
1980
1982
1984
1986
H.Temin (EE.UU.)
D.Baltimore (EE.UU)
R.Dulbecco (EE.UU.)
B.Blumberg (EE.UU.)
D.C.Gajdusek (EE.UU.)
R.Yalow (EE.UU.)
H.O.Smith (EE.UU.)
D.Nathans (EE.UU.)
W.Arber (Suiza)
B.Benacerraf (EE.UU.)
G.Snell (EE.UU.)
J.Dausser (Francia)
P.Berg (EE.UU.)
W.Gilbert (EE.UU.)
F.Sanger (Reino Unido)
R.Klug (Reino Unido)
C.Milstein (Reino Unido)
G.J.F.Kholer (Alemania)
N.K.Jerne (Dinamarca)
E.Ruska (Alemania)
Desarrollo de la tecnología del ADN recombinante
Desarrollo de las técnicas de secuenciación del
ADN (Nobel de Química)
Desarrollo del microscopio electrónico cristalográfico y estudios estructurales de virus
Desarrollo de la técnica para la obtención de los
anticuerpos monoclonales
Trabajo teórico en inmunología
Desarrollo del microscopio electrónico de transmisión (Nobel de Física)
Fecha Científico
Investigación
1987
S.Tonegawa (Japón)
1988
J.Deisenhofer (Alemania)
R.Hubert (Alemania)
H.Michel (Alemania)
J.M.Bishop (EE.UU.)
H.E.Varmus (EE.UU.)
S.Altman (EE.UU.)
T.R.Cech
R.Mullis (EE.UU.)
Origen de la diversidad de los anticuerpos: principios genéticos
Cristalización y estudio del centro de reacción
fotosintética en una membrana bacteriana
1989
1993
1996
M.Smith (EE.UU.)
R.J.Roberts (EE.UU.)
F.A.Sharp (EE.UU.)
P.C.Doherty (Austria)
R.M.Zinkernagel (Suiza)
E.Prusiner (EE.UU.)
B.Marshall (Australia)
R.Warren (Australia)
Descubrimiento de oncogenes
Descubrimiento del ARN catalítico (ribozimas)
Investigación de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
Desarrollo de la mutagénesis puntual dirigida
Descubrimiento de genes interrumpidos
Descubrimiento de los mecanismos que permiten al
llinfocito T reconocer células infectadas por virus
1997
Descubrimiento de los priones
2005
Descubrimiento de la implicación de Helicobacter
pylori en la gastritis crónica tipo B y en la úlcera
péptica
2008 F.Barré-Sinoussi (Francia) Descubrimiento del Virus de la inmunodeficiencia
L. Montagnier (Francia)
humana (HIV), agente causal del SIDA.
H. zur Hausen (Alemania) Implicación del Papilomavirus humano en cáncer de
cuello de útero