Un organismo exigente es cualquier organismo que tiene requerimientos nutricionales complejos o particulares . En otras palabras, un organismo exigente solo crecerá cuando se incluyan nutrientes específicos en su medio. El término más restrictivo microorganismo fastidioso se utiliza en microbiología para describir microorganismos que crecerán solo si hay nutrientes especiales presentes en su medio de cultivo . [1] Por lo tanto, la fastidiosidad a menudo se define prácticamente como difícil de cultivar , por cualquier método probado hasta ahora.
Un ejemplo de bacteria exigente es Neisseria gonorrhoeae , que requiere sangre o hemoglobina y varios aminoácidos y vitaminas para crecer. [2] Otros ejemplos incluyen Campylobacter spp. y Helicobacter spp. , que son capnofílicos (requieren niveles elevados de CO2 ), entre otros requisitos. Los organismos exigentes no son inherentemente "débiles": pueden florecer y prosperar en su nicho ecológico particular con sus nutrientes, temperatura y ausencia de competidores particulares, y pueden ser bastante difíciles de eliminar. Pero son difíciles de cultivar simplemente porque es difícil simular con precisión su entorno natural en un medio de cultivo . Por ejemplo, Treponema pallidum no es fácil de cultivar, pero es resistente en su entorno preferido, siendo difícil de erradicar de todos los tejidos de una persona con sífilis .
Un ejemplo de la relevancia práctica de la meticulosidad es que un resultado negativo de un cultivo puede ser un falso negativo ; es decir, el hecho de que el cultivo no haya producido el organismo de interés no significa que el organismo no estuviera presente en la muestra, en el lugar de donde procedía la muestra o en ambos. Esto significa que la sensibilidad de la prueba es menos que perfecta. Así, por ejemplo, el cultivo por sí solo puede no ser suficiente para ayudar a un médico a tratar de averiguar qué bacteria está causando neumonía o sepsis en un paciente hospitalizado y, por tanto, qué antibiótico utilizar. Cuando es necesario determinar qué bacterias u hongos están presentes (en agricultura, medicina o biotecnología), los científicos también pueden recurrir a otras herramientas además de los cultivos, como las pruebas de ácido nucleico (que, en cambio, detectan el ADN o el ARN de ese organismo, aunque sea solo en fragmentos o esporas en lugar de células enteras) o las pruebas inmunológicas (que, en cambio, detectan sus antígenos , aunque sea solo en fragmentos o esporas en lugar de células enteras). Las últimas pruebas pueden ser útiles además del cultivo (o en lugar de él), aunque también se requiere cautela al interpretar sus resultados, porque el ADN, el ARN y los antígenos de muchas bacterias y hongos diferentes suelen ser mucho más frecuentes (en el aire, el suelo, el agua y los cuerpos humanos) de lo que popularmente se imagina, al menos en cantidades minúsculas. Por lo tanto, un positivo en esas pruebas a veces puede ser un falso positivo con respecto a la importante distinción entre infección y solo colonización o esporas no germinadas. (El mismo problema también causa errores confusos en las pruebas de ADN en la ciencia forense ; pequeñas cantidades del ADN de una persona pueden terminar casi en cualquier lugar, como en la transferencia por fómites, y debido a que las pruebas modernas pueden recuperar cantidades tan pequeñas, la interpretación de su presencia requiere la debida cautela. [3] ) Tales consideraciones son la razón por la que se necesita habilidad para decidir qué prueba es apropiada para usar en una situación dada y para interpretar los resultados.
Las necesidades de vida de algunas especies microbianas incluyen no sólo nutrientes específicos, sino también señales químicas de diversos tipos, algunas de las cuales dependen, tanto directa como indirectamente, de la presencia de otras especies en las proximidades. Por lo tanto, no sólo las necesidades de nutrientes, sino también otras necesidades químicas pueden impedir el cultivo de especies aisladas.
Lewis Thomas puso la meticulosidad y el desafío de cultivar aislados en contexto lógico en su libro de 1974 Lives of a Cell : "Se ha estimado que probablemente tenemos conocimiento real de sólo una pequeña proporción de los microbios de la tierra, porque la mayoría de ellos no pueden ser cultivados solos. Viven juntos en comunidades densas e interdependientes, alimentándose y apoyando el medio ambiente unos a otros, regulando el equilibrio de las poblaciones entre diferentes especies mediante un complejo sistema de señales químicas. Con nuestra tecnología actual, no podemos aislar a uno del resto y criarlo solo, más de lo que podemos evitar que una sola abeja se seque como una célula descamada cuando se la saca de su colmena". [4] Uno de los corolarios lógicos de este pasaje es que la inseparabilidad de muchas especies de sus contextos ecológicos nativos es bastante natural y refleja sólo la ubicuidad de las interdependencias en los sistemas ecológicos, no ninguna debilidad, fragilidad, terquedad o rareza de ninguna especie.
En cuanto al punto de Lewis sobre los límites de la capacidad humana para descubrir un mayor conocimiento de los microbios (desde especies y cepas individuales hasta comunidades microbianas completas), hay otro par de hechos relevantes. Por un lado, es cierto que en las décadas transcurridas desde que escribió Lives of a Cell , el desarrollo de la ciencia ómica , posibilitado por un gran aumento en el rendimiento de la secuenciación y el análisis digital de los datos resultantes, ha ampliado enormemente la capacidad humana para aprender más sobre los microbios porque sus huellas bioquímicas agregadas y sus huellas digitales, por así decirlo, ahora pueden analizarse y cuantificarse (por ejemplo, genómica , microbiómica , metabolómica , metagenómica /ecogenómica). Pero, por otro lado, para aprender más sobre los procariotas , los límites del cultivo siguen siendo relevantes incluso después de la revolución -ómica, por aproximadamente la misma razón por la que en la patología eucariota , la citopatología todavía necesita la histopatología como su contraparte de tejido completo: hay cosas que podemos aprender de células microbianas completas que no podemos aprender solo de sus moléculas constituyentes, así como hay cosas que podemos aprender de tejidos eucariotas completos que no podemos aprender solo de sus células constituyentes (por ejemplo, los límites de la citología por aspiración sola versus la histopatología en conjunto).