Interacciones humanas con los microbios
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Las interacciones humanas con los microbios incluyen tanto los usos prácticos y simbólicos de los microbios, así como interacciones negativas en forma de enfermedades en humanos, animales domésticos y cultivos.[cita requerida]
El uso práctico de microbios comenzó en la antigüedad con la fermentación; el pan, la cerveza y el vino se han producido mediante levaduras desde los inicios de la civilización, como en el Antiguo Egipto.[cita requerida] Más recientemente, los microbios se han utilizado en actividades que van desde la guerra biológica hasta la producción de sustancias químicas por fermentación[cita requerida], a medida que los químicos industriales descubren cómo fabricar una variedad cada vez mayor de sustancias químicas orgánicas, incluyendo enzimas y moléculas bioactivas como hormonas e inhibidores competitivos para su uso como medicamentos.[cita requerida] La fermentación también se utiliza para producir sustitutos de combustibles fósiles en formas como etanol y metano; los combustibles también pueden ser producidos por algas.[cita requerida] Los microorganismos anaeróbicos son importantes en el tratamiento de aguas residuales.[cita requerida] En la investigación científica, las levaduras y la bacteria Escherichia coli sirven como organismo modelos, especialmente en genética y campos relacionados.[cita requerida]
Desde el punto de vista simbólico, uno de los primeros poemas sobre la elaboración de cerveza es el "Himno a Ninkasi" en sumerio, de 1800 a. C. En la Edad Media, Decamerón de Giovanni Boccaccio y Los cuentos de Canterbury de Geoffrey Chaucer abordaron el miedo de las personas a las enfermedades mortales y el declive moral que podía resultar.[cita requerida] Los novelistas han explotado las posibilidades apocalípticas de las pandemias desde El último hombre de Mary Shelley en 1826 y La peste escarlata de Jack London en 1912.[cita requerida] Hilaire Belloc escribió un poema humorístico a "El Microbio" en 1912. Las plagas dramáticas y las infecciones masivas han formado las tramas de muchas películas de Hollywood, comenzando con Nosferatu en 1922. En 1971, La amenaza de Andrómeda narró la historia de un microbio extraterrestre que amenazaba la vida en la Tierra. Los microbiólogos desde Alexander Fleming han utilizado colonias de bacterias coloreadas o fluorescentes para crear pequeñas obras de arte.[cita requerida]
Los microorganismos como las bacteria y los virus son importantes como patógenos, causando enfermedades en humanos, plantas de cultivo y animales domésticos.[cita requerida]
La cultura consiste en el comportamiento social y las normas que se encuentran en las sociedades humanas y se transmiten a través del aprendizaje social. Los universales culturales en todas las sociedades humanas incluyen formas expresivas como el arte, la música, el baile, el ritual, la religión y las tecnologías como el uso de herramientas, la cocina, la vivienda y la ropa. El concepto de cultura material abarca expresiones físicas como la tecnología, la arquitectura y el arte, mientras que la cultura inmaterial incluye principios de organización social, mitología, filosofía, literatura y ciencia.[1]
Dado que los microbios no se conocieron hasta principios de la Edad Moderna, su aparición en la literatura antigua es indirecta, a través de las descripciones de la panificación y elaboración de cerveza. Solo con la invención del microscopio, utilizado por Robert Hooke en su libro de 1665 Micrographia,[2] y por Antonie van Leeuwenhoek en la década de 1670,[3] la teoría microbiana de la enfermedad y el progreso en la microbiología en el siglo XIX, los microbios fueron observados directamente, identificados como organismos vivos y utilizados de manera científica. Este mismo conocimiento también permitió que los microbios aparecieran explícitamente en la literatura y las artes.[4]
Usos prácticos
Producción de alimentos
La fermentación controlada con microbios en la elaboración de cerveza, la vinificación, la panificación, el encurtido y los productos lácteos cultivados como el yogur y el queso, se utiliza para modificar ingredientes y producir alimentos con propiedades deseables. Los principales microbios involucrados son las levaduras, en el caso de la cerveza, el vino y el pan común; y las bacterias, en el caso de verduras fermentadas anaeróbicamente, productos lácteos y el pan de masa madre. Los cultivos aportan sabor y aroma, inhiben patógenos, incrementan la digestibilidad y la apetitosidad, aumentan el volumen del pan, reducen el tiempo de cocción y crean productos útiles como alcohol, ácidos orgánicos, vitaminas, aminoácidos y dióxido de carbono. La seguridad se mantiene con la ayuda de la microbiología de alimentos.[5][6][7]
Tratamiento de agua
Los procesos de tratamiento de aguas residuales oxidativas dependen de microorganismos para oxidar los componentes orgánicos. Los microorganismos anaeróbicos reducen los sólidos de lodo, produciendo gas metano y un residuo mineralizado estéril. En el tratamiento de agua potable, un método, el filtro de arena lento, emplea una capa gelatinosa compleja compuesta por una amplia gama de microorganismos para eliminar tanto el material disuelto como particulado del agua cruda.[8]
Energía
Los microorganismos se utilizan en la fermentación para producir etanol[9] y en reactores de biogás para producir metano.[10] Los científicos están investigando el uso de algas para producir combustibles líquidos[11] y bacterias para convertir varias formas de desechos agrícolas y urbanos en combustibles utilizables.[12]
Químicos, enzimas
Los microorganismos se utilizan para muchos propósitos comerciales e industriales, incluyendo la producción de químicos, enzimas y otras moléculas bioactivas, a menudo mediante ingeniería de proteínas. Por ejemplo, el ácido acético es producido por la bacteria Acetobacter aceti, mientras que el ácido cítrico es producido por el hongo Aspergillus niger. Los microorganismos se utilizan para preparar una gama cada vez más amplia de moléculas bioactivas y enzimas. Por ejemplo, la estreptoquinasa producida por la bacteria Streptococcus y modificada por ingeniería genética se utiliza para disolver coágulos en los vasos sanguíneos de pacientes que han sufrido un infarto de miocardio. La ciclosporina A es un inmunosupresor en el trasplante de órganos, mientras que las estatinas producidas por la levadura Monascus purpureus sirven como agentes para reducir el colesterol en la sangre, inhibiendo competitivamente la enzima que sintetiza el colesterol.[13]
Ciencia
Los microorganismos son herramientas esenciales en biotecnología, bioquímica, genética y biología molecular. Las levaduras de cerveza (Saccharomyces cerevisiae) y de fisión (Schizosaccharomyces pombe) son importantes organismos modelo en la ciencia, ya que son eucariotas simples que pueden cultivarse rápidamente en grandes cantidades y son fácilmente manipulables.[14] Son particularmente valiosas en genética, genómica y proteómica, por ejemplo, en la producción de proteínas.[15][16][17][18] La bacteria intestinal fácilmente cultivable Escherichia coli, un procariota, también se utiliza ampliamente como organismo modelo.[19]
Endosimbiosis
Los microbios pueden formar una relación endosimbionte con organismos más grandes. Por ejemplo, las bacterias que viven dentro del sistema digestivo humano contribuyen a la salud humana a través de la inmunidad intestinal, la síntesis de vitaminas como el ácido fólico y la biotina, así como la fermentación de carbohidratos complejos no digeribles.[20] Los futuros medicamentos y químicos alimentarios podrían necesitar ser probados en la microbiota intestinal; ya está claro que los suplementos probióticos pueden promover la salud y que los microbios intestinales se ven afectados por la dieta y los medicamentos.[21]
Guerra
Los microbios patógenos así como las toxinas que producen han sido desarrollados como posibles agentes de guerra.[22] Desde la antigüedad se han practicado formas rudimentarias de guerra biológica.[23] En el siglo VI a. C., los asirios envenenaron pozos enemigos con un hongo que se decía que dejaba a los enemigos delirantes. En 1346, los cuerpos de los guerreros mongoles de la Horda de Oro que habían muerto de peste fueron arrojados sobre las murallas de la ciudad de Kaffa, posiblemente ayudando a la propagación de la Peste Negra en Europa.[24][25][26][27] Los avances en bacteriología en el siglo XX aumentaron la sofisticación de posibles bio-agentes en la guerra. El sabotaje biológico, en forma de ántrax y muermo, fue llevado a cabo en nombre del gobierno alemán imperial durante la Primera Guerra Mundial, con resultados indiferentes.[28] En la Segunda Guerra Mundial, Gran Bretaña armó tularemia, ántrax, brucelosis y toxinas de botulismo, pero nunca las utilizó.[29] Estados Unidos exploró de manera similar agentes de guerra biológica, [30] desarrollando esporas de ántrax, brucelosis y toxinas de botulismo para posible uso militar.[31] Japón desarrolló agentes de guerra biológica, con el uso de experimentos en prisioneros humanos y estaba a punto de usarlos cuando terminó la guerra.[32][33][34][35][36]
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