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Prof. Samuel Borges
A Microbiologia é o estudo dos micro-organismos (às
vezes chamados micróbios) – seres muito pequenos para serem
vistos a olho nu.
Apesar do tamanho minúsculo, eles têm um enorme
impacto: mantêm nosso ambiente em equilíbrio no suporte à
vida e são algumas de nossas ferramentas industriais mais
valiosas. No entanto, se não forem controlados, eles podem
destruir nosso gado e nossas colheitas, além de deteriorar
nosso alimento. Alguns deles podem nos fazer ficar doentes e
até nos matar.
Micróbios, doenças e história
Antes do desenvolvimento da Microbiologia como ciência,
os micróbios patogênicos (causadores de doenças) muitas vezes
controlaram os eventos humanos. Com as epidemias por eles
causadas, vieram as mudanças sociais e políticas, até mesmo o
caos, além do sofrimento decorrente dessas doenças.
A peste bubônica (conhecida também como peste ou
morte negra), varreu a Europa durante a Idade Média, matando
aproximadamente 25 milhões de pessoas (um terço da
população na época).
Os microbiologistas identificaram o organismo causador
da doença (uma bactéria chamada Yersinia pestis) somente 500
anos mais tarde, em 1890, quando conseguiram reconstituir a
história da doença.
Peste bubônica

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A bactéria causadora da peste negra é transportada por
pulgas. A infecção se espalha entre os ratos à medida que as
pulgas os mordem. Como os ratos têm pouca resistência à peste
e normalmente morrem, as pulgas passam a morder as pessoas
e isso dá início à uma epidemia de peste.
É uma doença dolorosa e repugnante, caracterizada por
linfonodos, chamados bubões. A febre aumenta rapidamente à
medida que as células da bactéria causadora da peste
proliferam no corpo humano.
A grande fome da Irlanda
A requeima da batata é uma doença que atinge plantas
em vez de humanos, sendo causada por uma espécie de fungo
(Phytophthora infestans) e foi responsável pela grande fome
da Irlanda no século XIX.
As batatas eram o principal elemento da dieta irlandesa
e quando o fungo infectou as batatas, fazendo elas
apodrecerem, o resultado foi devastador, causando fome e
outras doenças derivadas da má alimentação. Mais de 1 milhão
de pessoas morreram devido à esse problema.
Conquista das Américas
Uma das explosões de doenças infecciosas mais
devastadoras da história ocorreu quando os europeus chegaram
às Américas.
Quando o conquistador espanhol Hernán Cortés atracou
no México, em 1519, a população nativa da região central era
calculada entre 25 e 30 milhões de pessoas. Em 50 anos, as
doenças trazidas da Europa reduziram essa população para 3
milhões. Quase 90% dos nativos morreram nesse período.
Doença e guerra
As guerras e as doenças infecciosas sempre estão
conectadas. O serviço de saúde pública ruim, o movimento das
pessoas e a desnutrição alimentam o aparecimento de doenças.
Em 1812, quando Napoleão invadiu a Rússia, ele perdeu
mais homens para o tifo (doença bacteriana) do que para todas
as causas juntas. E seus soldados morreram mais de infecções
bacterianas em ferimentos (como tétano e gangrena gasosa) do
que do próprio ferimento.

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Micro-organismos e a vida de hoje
Os micro-organismos patogênicos ainda são responsáveis
por um vasto espectro de doenças e sofrimento. Porém, o
desenvolvimento da Microbiologia como ciência fez progressos
espantosos.
Ainda existem muitos desafios, como: a falta de controle
adequado das doenças microbianas; número de vacinas pode ser
insuficiente; falta de vacinas específicas para doenças
infecciosas mais devastadoras (AIDS, malária, por exemplo).
Entretanto, apenas uma pequena porcentagem de micro-
organismos são patógenos. E a Microbiologia, descobriu
maneiras de utilização desses outros micro-organismos para
melhorar a qualidade de nossas vidas.
Microbiologia ambiental
Conhecida também como microbiologia microbiana, é
responsável pelo estudo sobre como os micro-organismos
afetam o planeta e a atmosfera. Nossa existência depende
muito das atividades dos micro-organismos, que mantém nosso
ambiente de suporte à vida.
Uma das práticas mais antigas era fornecer água potável
segura e palatável. Entre as utilizações mais recentes estão o
desenvolvimento de maneiras para reduzir e eliminar os
resíduos tóxicos que produzimos.
Microbiologia industrial
A primeira utilização dos micro-organismos pelos seres
humanos foi no preparo e conservação dos alimentos.
Hoje, as indústrias que utilizam micro-organismos estão
espalhadas por toda parte. Além do processamento de
alimentos, os micro-organismos são utilizados para uma
variedade de materiais úteis, incluindo vitaminas, antibióticos e
outros produtos farmacêuticos.

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Microbiologia agrícola
Graças às pesquisas nessa área, gado e plantas estão
amplamente protegidos contra doenças microbianas. Os micro-
organismos que matam insetos são usados como pesticidas
naturais e outros são utilizados para manter a fertilidade do
solo.
As pesquisas realizadas atualmente nesse campo são
direcionadas para a produção de suplementos alimentares para
animais e seres humanos.
Utilizações industriais de micro-organismos
Queijo
O crescimento dos micro-organismos contribui para a
maturação e o sabor. O sabor e a aparência de um queijo em
particular são em grande parte derivados dos micro-
organismos associados a eles.
Utilizações industriais de micro-organismos
Bebidas alcoólicas
A levedura é utilizada para converter açúcar, suco de
uva ou grão de malte tratado em álcool. Também podem ser
usados outros tipos de micro-organismos: por exemplo, um
fungo converte amido em açúcar para fazer o saquê, que é o
vinho de arroz japonês.
Utilizações industriais de micro-organismos
Vinagre
Determinadas bactérias são usadas para converter
álcool em ácido acético, o que dá ao vinagre seu sabor ácido.
Ácido cítrico
Determinados fungos são usados para fazer ácido
cítrico, um ingrediente comum em refrigerantes e outros
alimentos.

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Utilizações industriais de micro-organismos
Vitaminas
Alguns micro-organismos são usados para a produção de
vitaminas, incluindo as vitaminas C, B2 e B12.
Antibióticos
Com apenas algumas exceções, os micro-organismos são
usados para fazer antibióticos.
Utilizações industriais de micro-organismos
Aminoácidos
Micro-organismos são usados para fazer muitos
aminoácidos, incluindo o glutamato monossódico (MSG), um
realçador de sabor.
Hormônio de crescimento humano, insulina
O hormônio de crescimento humano, a insulina e outras
proteínas úteis na medicina são feitos a partir de bactérias
criadas por engenharia genética.
Escopo da Microbiologia
Os micro-organismos são normalmente divididos em seis
subgrupos: bactérias, arqueas, algas, fungos, protozoários e
vírus.
Não estão relacionados de maneira próxima, sendo que
apenas uma propriedade os conecta: seu tamanho pequeno.
A diversidade em forma e função encontrada entre os
subgrupos de micro-organismos é tão grande quanto a
diversidade total entre todos os seres vivos.
Uma distinção primária entre os subgrupos é a estrutura
da célula: procariontes ou eucariontes.
As bactérias e as arqueas são organismos procariontes,
ou seja, suas células não tem estruturas internas revestidas
por membranas.

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Em contraste, algas, fungos e os protozoários , assim
como as plantas e os animais, são organismos eucariontes. Suas
células contêm núcleo revestido por membrana como também
várias outras estruturas revestidas por membranas
(organelas).
Os vírus são acelulares, ou seja, um vírus não é uma
célula. É meramente um pacote pequeno de ácidos nucleicos (a
forma química das informações genéticas) envolvidos em uma
película geralmente feita de proteína.
Bactérias
São diferenciadas por seu tamanho e estrutura celular
procarionte. São preenchidas com um material granuloso
uniforme, sendo que a maioria delas são unicelulares (células
únicas) e bem pequenas, até mesmo para os micro-organismos.
As bactérias são altamente diversificadas, sendo que a
maioria das espécies têm formato celular característico:
podem ser esféricas, em forma de bastões, helicoidais, em
forma de vírgula, em forma de estrela ou até quadradas.
Bactérias
Algumas são móveis, outras não. Algumas obtêm energia
processando componentes orgânicos (alimentos), como fazem
os animais, enquanto outras utilizam energia de luz por
fotossíntese, como fazem as plantas. Há também aquelas que
processam materiais inorgânicos, como enxofre ou ferro, para
obter energia.
Bactérias
Algumas bactérias podem crescer em temperaturas de
até -20°C (abaixo do ponto de congelamento da água), enquanto
outras prosperam em temperaturas acima de 100°C (acima do
ponto de ebulição da água).
As bactérias causam um vasto espectro de doenças –
desde intoxicações gastrintestinais até sífilis e febre tifóide.
Mas elas também tornam possível a existência de plantas e
animais (incluindo o ser humano), mantendo o ambiente e
atmosfera da Terra em equilíbrio.

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Arqueas
Foram descobertas como um grupo separado de micro-
organismos apenas na década de 1970. Assemelham-se
superficialmente às bactérias, pois são pequenas células
procariontes, que normalmente ocorrem isoladas.
Muitas delas vivem em ambientes hostis, os quais seriam
letais para a maioria dos seres vivos – lugares extremamente
ácidos ou que contenham altas concentrações de sal. Um dos
principais grupos produz metano (gás natural), que é o gás que
borbulha na superfície de muitos lagos.
Algas
Organismos eucariontes que realizam fotossíntese como
as plantas. Elas têm um núcleo e organelas revestidas por
membrana, incluindo os cloroplastos (que é a estrutura onde
ocorre a fotossíntese).
Em relação ao seu tamanho, elas podem variar desde
espécies unicelulares e microscópicas até espécies
macroscópicas. As algas microscópicas compõem a massa de
organismos chamada fitoplâncton, (que consiste na base de
todas as cadeias alimentares aquáticas).
Fungos
Incluem organismos que chamamos de cogumelos,
leveduras e bolores. São eucariontes, não fotossintéticos,
microscópicos ou macroscópicos, sendo a maioria detritívoros.
São ecologicamente importantes porque decompõem
organismos mortos. Poucos fungos são patogênicos para animais
e humanos e muitos deles são patogênicos para as plantas.
Fungos
A maioria dos fungos cresce como tubos com várias
ramificações que compõem uma estrutura chamada micélio. Os
cogumelos são as estruturas acima do solo formadas a partir
de um extenso micélio subterrâneo.
As leveduras são fungos unicelulares e os bolores são
fungos primitivos que infectam plantas, mas raramente seres
humanos.

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Protozoários
O termo protozoários significa “primeiros animais”. Não
são fotossintéticos e geralmente são móveis.
As amebas são a classe de protozoários que se movem
estendendo suas estruturas tubulares chamadas pseudópodes.
Flagelados e ciliados são as classes que se movem por
meio de extensões semelhantes a um fio de cabelo longo
(flagelos) ou curto (cílios) que ondulam ou batem.
Vírus
Os vírus não são células. São meramente partículas de
ácido nucleico, seja RNA ou DNA, embalados por uma película
de proteína e às vezes cercados por uma membrana.
São incapazes de se reproduzir fora de uma célula
hospedeira, ou seja, são parasitas intracelulares obrigatórios
que forçam seus anfitriões a produzirem mais vírus. Os vírus
podem infectar animais, plantas e até mesmo outros micro-
organismos.
Histórico da Microbiologia
Os micro-organismos foram descobertos há mais de 300
anos, mas pouco se conhecia sobre os mesmos até meados do
século XIX, quando a microbiologia se tornou uma ciência
experimental.
Antony van Leeuwenhoek, um comerciante holandês, que
produzia microscópios portáteis como passatempo, comunicou à
Royal Society of London em 1674, suas descobertas
relacionadas à presença de pequenos animais (animáculos),
observados em gotas d’água, partículas de terra, em
fragmentos raspados de seus dentes, entre outros lugares.
Leeuwenhoek constatou imediatamente, que os micróbios
que ele observou estavam vivos. Alguns deles se moviam com
rapidez e, sob determinadas condições, seus números
aumentavam rapidamente.
Entretanto, esses micróbios sempre apareciam
repentinamente em certos materiais, como caldo de carne ou
extratos de plantas, que antes estavam livres deles.
A princípio, pensava-se que os micro-organismos eram
produto da geração espontânea (formação de seres vivos a
partir de matéria inanimada).

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Francesco Redi, médico italiano, desempenhou um papel
importante na rejeição dessa teoria, ao fazer experimentos
com jarros de carne cobertos e descobertos, em 1665.
Nesses experimentos, ele mostrou que as larvas de
mosca se desenvolviam apenas na carne que a mosca podia
alcançar para botar seus ovos.
Aparentemente, não aconteceu a geração espontânea,
pelo menos no caso das moscas. Em vez disso, as moscas e por
extensão todos os seres vivos, provêm apenas de seres vivos
preexistentes.
O debate da geração espontânea dos micro-organismos
continuou por 80 anos. Em 1745, os proponentes dessa teoria
pareciam ter ganhado terreno, quando John Needham (um
clérigo inglês) fez uma experiência bastante divulgada na
época.
A partir do princípio de que a fervura matava os micro-
organismos, ele ferveu caldo de galinha, colocou em um frasco
e fechou hermeticamente. Os micro-organismos “apareceram”
dentro do frasco, o que foi atribuído à geração espontânea.
Entretanto, Lazzaro Spallanzani, um padre e professor
italiano, não ficou convencido com esse experimento e lançou a
hipótese de que os micro-organismos teriam entrado no frasco
antes dele ser fechado.
Spallanzani fez então um experimento onde colocou
caldo em um frasco, fechou e depois ferveu o frasco. Nenhum
micro-organismo apareceu no caldo resfriado. Ainda assim, os
críticos não foram persuadidos. Eles disseram que a geração
espontânea não havia sido contestada, mas sim que precisava
de ar para acontecer.
Essa controvérsia continuou por mais cem anos, se
tornando uma barreira significativa ao desenvolvimento da
microbiologia enquanto ciência.
Em 1859, a Academia Francesa de Ciências patrocinou
uma competição para provar ou contestar a teoria da geração
espontânea dos micro-organismos.
Um jovem químico francês, Louis Pasteur, entrou na
disputa. Para contestar o argumento de que era necessário ar
para a geração espontânea, ele usou barreiras que permitiam a
entrada de ar, mas não de micro-organismos.

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Em sua mais famosa experiência, Pasteur ferveu caldo
de carne em um frasco e então esticou e curvou o gargalo do
frasco em uma chama. Nenhum micro-organismo se desenvolveu
no frasco.
Mas quando ele inclinou o frasco de maneira que um
pouco de caldo fluísse pelo gargalo curvado, voltando à posição
inicial logo em seguida, o caldo começou a ficar turvo, em razão
do crescimento de células microbianas.
Teoria do germe da doença
Uma vez refutada a teoria da geração espontânea dos
micro-organismos, a microbiologia explodiu, passando de
ciência de observação para ciência experimental.
Fundamentado no trabalho de Pasteur, Robert Koch
(médico alemão) provou que os micro-organismos (germes, como
eram e ainda são chamados por alguns) causavam doenças.
Ele demonstrou também que micro-organismos
específicos causavam doenças específicas, introduzindo
padrões científicos mais rígidos à microbiologia, como
exemplificado pelos chamados postulados de Koch.
Durante a realização do seu trabalho sobre o antraz,
Koch fez outra contribuição extremamente importante para a
microbiologia, ao desenvolver uma técnica para obter uma
cultura pura de bactéria e propagá-la.
Os postulados de Koch, que fornecem uma prova
absoluta de que um micro-organismo em particular causa uma
doença em particular, juntamente com sua técnica para
obtenção de culturas puras, levou a avanços espetaculares na
microbiologia.
Entre 1822 e 1900, os micróbios que causavam quase
todas as doenças bacterianas então prevalecentes na Europa
foram isolados, incluindo o tifo, a disenteria, a sífilis, a
gonorreia, a pneumonia e – pelo próprio Kock – a tuberculose.

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Destaques na história da microbiologia
1674 Van Leeuwenhoek descobre os micro-organismos.
1796 Jenner cria uma vacina para a varíola.
1859 Pasteur contesta a geração espontânea dos micro-
organismos.
1876 Koch prova que micro-organismos específicos
causam doenças específicas.
1881 Koch usa ágar para obter uma cultura pura.
1892 Iwanowski descobre os vírus.
1894 Ehrlich articula o princípio da toxidade seletiva.
1929 Fleming descobre a penicilina.
1977 Carl Woese descobre as arqueas.
1977 A varíola é erradicada mundialmente.
1982 Prusiner apresenta provas de que os príons
causam doenças neurológicas em animais e seres humanos.
1983 Luc Montaigner e Robert Gallo anunciam a
descoberta do vírus da imunodeficiência humana (HIV), a causa
da AIDS.
1995 Craig Ventner, Hamilton Smith, Claire Fraiser e
colegas do The Institute for Genomic Research (TIGR)
anunciam a primeira sequência completa de um genoma, o da
bactéria Haemophilus influenzae (meningites e septicemias,
por exemplo).
Referências bibliográficas
INGRAHAM, J. L.; INGRAHAM, C. A. Introdução à
microbiologia – uma abordagem baseada em estudos de
caso. São Paulo: Cencage Learning, 2010.
NEDER, R. N. Microbiologia – manual de laboratório. São
Paulo: Nobel, 1992.
VERMELHO, A. B.; PEREIRA, A. F.; COELHO, R. R. R.;
SOUTO-PADRÓN, T. Práticas de microbiologia. Rio de
Janeiro: Guanabara Koogan, 2006.