ÁRBOL FILOGÉNETICO

ÁRBOL FILOGÉNETICO

La filogenia de las bacterias se desarrolla en la actualidad a partir de la elaboración de arboles filogenéticos moleculares, especialmente basados en el ARN ribosomal, pero también en base a proteínas (proteoma) y genes (genoma).

Históricamente se clasificaban las bacterias desde su descubrimiento según su morfología. Posteriormente, ya en el siglo xx se incluyo los aspectos bioquímicos y metabólicos. Para los años 1990 que se disponía de catálogos nudeotidicos de ARNr 16s para más de 480 bacterias, por lo que la actual taxonomía bacteriana está muy influenciada por los estudios del ARNr.

A pesar de que existe una amplia base de datos sobre la filogenia molecular procariota, los resultados se integran al árbol de la vida solo parcialmente y se habla incluso del frasco de tales esfuerzos.

El principal factor que dificulta conocer la evolución y la filogenia bacteriana es la transferencia genética horizontal, por lo que un árbol filogenético determinado dependerá del gen o los genes escogidos, produciéndose resultados muy diversos, contradictorios y difíciles de interpretar. Aun  así algunos autores han ensayado teorías evolutivas que intentan explicar la naturaleza del ancestro común bacteriano y su evolución en grandes grupos filogenéticos.

DOMINIO BACTERIA

Bacteria (del griego, bakteria, `bastón'), nombre que reciben los organismos unicelulares y microscópicos, que carecen de núcleo diferenciado y se reproducen por división celular sencilla. Las bacterias son muy pequeñas, entre 1 y 10 micrómetros (µm) de longitud, y muy variables en cuanto al modo de obtener la energía y el alimento. Cuando las bacterias y otras células alcanzan un tamaño y un metabolismo crítico, dividen y forman dos células hijas idénticas; cada una de éstas recibe aproximadamente la mitad de la masa celular de la célula original, y comienzan a crecer.es visible para el ojo humano.

CLASIFICACIÓN

Las bacterias cuyos miembros son organismos procariotas, que se caracterizan porque las células carecen de un núcleo con una membrana diferenciada que lo rodee. Se conocen unas 1.600 especies.

Las bacterias se suelen clasificar siguiendo varios criterios: por su forma, en cocos (esféricas), bacilos (forma de bastón), espiroquetas y espirilos (con forma espiral); según la estructura de la pared celular; por el comportamiento que presentan frente a la tinción de Gram; en función de que necesiten oxígeno para vivir o no (aerobias o anaerobias, respectivamente); según sus capacidades metabólicas o fermentadoras; por su posibilidad de formar esporas resistentes cuando las condiciones son adversas, y en función de la identificación serológica de los componentes de su superficie y de sus ácidos nucleicos.

La clasificación taxonómica más utilizada divide a las bacterias en cuatro grandes grupos según las características de la pared celular. No todas las bacterias tienen capacidad de movimiento, pero las que lo hacen se desplazan gracias a la presencia de apéndices filamentosos denominados flagelos. Éstos pueden localizarse a lo largo de toda la superficie celular o en uno o ambos extremos, y pueden aparecer aislados o en grupo.

Dependiendo de la dirección en que gire el flagelo, la bacteria puede moverse avanzando o agitándose en una dirección concreta.

La duración de los movimientos de avance en relación con los de giro, está asociada a receptores presentes en la membrana bacteriana; estas variaciones permiten a la bacteria acercarse a determinadas sustancias, como partículas alimenticias, y alejarse de aquellas condiciones ambientales adversas. En algunas bacterias acuáticas, que contienen partículas ricas en hierro, el movimiento se orienta según el campo magnético.

Dominio Archaea

Proviene del griego: Archaios que significa antiguo. Es un grupo variado en su morfología, como en su fisiología. Se caracterizan por que la mayoría habitan en ambientes acuáticos y terrestres extremos, con condiciones de altas o muy bajas temperaturas, presión elevada, anaerobiosis e hipersalinidad.

Pueden ser aerobias, aerobias facultativas o anaerobias estrictas. Su multiplicación se puede dar por fisión binaria, gemación, fragmentación u otros mecanismos. Su genoma es considerablemente más pequeño y poseen pocos plásmidos.

Pueden ser quimiolitoautotrofas (utilizan compuestos inorgánicos) hasta organotrofas.

Morfología:esféricas, bacilos, espirales, lobuladas, laminadas, irregulares o pleomórficas.

Y pueden existir como células únicas, filamentos o agregados. 

Como:

• ·         Halococcus 
• ·         Halobacterium
• ·         Pyrodictium
• ·         Methanocaldococcus

CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA: Las archeas se ubican en el Domino Archaea, el cual se subdivide en tres Phyla: Euryarcheota, Crenarcheota y Korarcheota:

Phylum Euryarchaeota:

Halófilos extremos: habitan ambientes de extremada salinidad. Crecimiento óptimo de 2-4 M. (Halobacterium, Haloferax y Natronobacterium)

Metanógenas: productoras de metano como parte integral de su metabolismo a partir de CO2, de grupos metilo, acetato, piruvato. (Methanobacterium, Methanococcus y Methanosarcina)

- Termoplasmatales: Tres procariotas termófilos y acidófilos extremos: Thermoplasma, Ferroplasma y Picrophilus. Los organismos más acidófilos de todos los procariotas, pueden crecer hasta a un pH 0 o cercano.
 

- Hipertermófilos: tienen temperaturas óptimas de crecimiento a 80ºC o mayores. (Thermococcus, Pyrococcus, Methanopyrus)

 Phylum Crenoarchaeota:

- Psicrófilos: Crecen a muy bajas temperaturas, incluso se han encontrado colonizando aguas antárticas. 

- Hipertermófilos de hábitat terrestres volcánicos: Los hábitats volcánicos pueden tener temperaturas de hasta 100ºC por lo que son aptos para el desarrollo de hipertermófilos. (Sulfolobus, Acidianus y Thermoproteus)

  - Hipertermófilos de hábitat volcánicos submarinos: son los organismos más hipertermófilos de todos los Archaea. (Pyrodictium, Pyrolobus, Ignicoccus y Staphylothermus)

Phylum Korarchaeota: Formas sólo conocidas a partir de ARNr recogido en ambientes naturales. Por la fuente de obtención, es probable que sean termófilos: Parque Yellowstone en los manantiales termales. Tienen altas concentraciones de hierro, sulfuro de hidrógeno, hidrógeno y dióxido de carbono. 

Korarchaeota representan nueva diversidad, pero la variación en el genoma con respecto a las otras archaeas es muy pequeño.

Un mayor conocimiento de sus propiedades fisiológicas, sería de gran ayuda para su posible cultivo in vitro

Estas también son llamadas arqueobacterias, también se les conocen como extremófilas ya que viven en ambientes extremos.

Características:

1. Son procariontas.

 2. Unicelulares.

3. La mayoría son heterotrofas.

4. Poseen lípidos diferentes a los de las membranas celulares de los eucariontes.

5. Sobreviven en áreas muy contaminadas.

6. Algunas son anaerobias obligadas.

7. Su nombre proviene de su hábitat.

·         Termófilas: se encuentran en fumarolas marinas.

·         Acidofilas: se encuentran en lugares en donde el ph es acido.

·         Metanogenas: se encuentran en espacios carentes de oxigeno.

·         Halófilas: en espacios con grandes concentraciones de sal.

Este dominio tiene dos reinos:

Crenarchaeota: son termófilas, dependientes del sulfuro y son un grupo muy homogéneo.

Euryarchaeota: son metanogenas y halófilas y son un grupo muy homogéneo.

Son importantes porque:

·         Son detectores de contaminación.

·         Se utilizan en méxico como tratamiento para agua residuales.

Las metanogenas son habitantes del rumen de los rumiantes

Dominio Eukarya

El dominio Eukarya incluye a todos los microorganismos con estructura celular eucariota así como a las plantas y los animales, que son los eucariotas más recientes desde el punto de vista evolutivo. Los Eucariotas más antiguos son los de estructura más sencilla y carecen de mitocondrias y de otros orgánulos celulares importantes, presentan en la mayoría de los casos, deficiencias metabólicas y son parásitos patógenos del hombre y otros animales.

La teoría endosimbiótica postula que la célula eucariótica moderna, evolucionó en etapas mediante la incorporación estable de simbiontes quimiorganotrofos y fototrofos del dominio Bacteria, que pasaron a ser mitocondrias y cloroplastos, respectivamente. Estos orgánulos, auténticas factorías de energía, permitieron una explosión de diversidad biológica a las células eucarióticas.

Dentro del dominio encontramos organismos Fototrofos, como las Algas, que están distribuidos en ambientes terrestres y acuáticos y que son los principales productores primarios en la naturaleza.

Los Hongos, heterotrofos, son importantísimos en los procesos de biodegradación y reciclaje de materia orgánica en los suelos y otros ecosistemas. Ambos grupos presentan paredes celulares, salvo los hongos mucosos.

En el árbol filogenético varios eucariotas microscópicos como Diplomónadas, Microsporidios o Tricomónadas, representan los linajes más antiguos, mientras que los Metazoos son los más evolucionados. Las algas, están repartidas por todo el árbol eucariótico.

En esta se encuentran:

·         Celula Animal

·         Celula Vegetal

Clasificación:

Los eucariontes se dividen tradicionalmente en cuatro reinos:

Protista, Plantae, Animalia y Fungi. Esta clasificación es el punto de vista generalmente aceptado en actualidad, aunque ha de tenerse en cuenta que el reino Protista, definido como los eucariontes que no encajan en ninguno de los otros tres grupos, esparafilético. Por esta razón, la diversidad de los protistas coincide con la diversidad fundamental de los eucariontes.

La reciente clasificación de Adl et al. (2005 , 2012 , 2014) evita la clasificación en reinos, sustituyéndola por una acorde con la filogenia actualmente conocida, en la que por otra parte a los clados o taxones no se les atribuye ya categoría alguna, para evitar los inconvenientes que suponen éstas para su posterior actualización. El primer nivel de esta clasificación (equivalente a reinos en clasificaciones anteriores) es como sigue:

·         Archaeplastida (Primoplantae). Incluye plantas, algas verdes, algas rojas y glaucofitas. Estos organismos fotosintéticos obtuvieron sus cloroplastos por endosimbiosis primaria de una cianofita.

·         Supergrupo SAR (Stramenopiles, Alveolata y Rhizaria). Este clado ancestralmente pudiera ser fotosintético por endosimbiosis secundaria de un alga roja. Cavalier-Smith lo incluye en el reino Chromista.

·         Stramenopiles (Heterokontophyta). Incluye algas pardas, diatomeas, oomicetos, etc.

·         Alveolata. Incluye ciliados, apicomplejos y dinoflagelados.

·         Rhizaria. Incluye a foraminíferos, radiolarios y varios ameboflagelados.

·         Excavata. Diversos flagelados heterótrofos o fotosínteticos, estos últimos por endosimbiosis secundaria de un alga verde.

·         Amoebozoa. Algunas amebas y hongos mucosos.

·         Opisthokonta. Incluye animales, hongos y coanozoos.

Adicionalmente se reconocen dos agrupaciones más grandes. Diaphoretickes (o corticados) engloba a Archaeplastida y al Super grupo SAR, mientras que Amorphea (o podiados) agrupa a Amoebozoa y Opisthokonta. Nótese que una forma ameboide o flagelar no indica la pertenencia a un grupo taxonómico concreto, como se creía en clasificaciones tradicionales, creando grupos artificiales desde el punto de visto evolutivo (ver polifilia).

Algunos grupos de protistas tienen una clasificación dudosa, en articular Haptophyta (cocolitóforos), Cryptophyta(criptomónadas), Centrohelida (heliozoos) y Apusozoa.

Diferencias de los tres dominios:

                                                  

Dominios	BACTERIA	ARCHAEA	EUCARYA
Estructura celular	procariota	procariota	eucariota
Cromosomas	uno circular y desnudo	uno circular con cromatina	múltiples lineales con cromatina
Composición de la pared celular	peptidoglicano	glicopéptidos, proteínas o glúcidos	glúcidos (celulosa, quitina)
Enlace lipídico de la membrana	éter	éter	éter
Ácidos grasos de la membrana	lineales	ramificados	lineales
Flagelo	bacteriano	arqueano	eucariota
Ribosoma	70S	70S	80S, pero 70S (o 55S) en mitocondrias y cloroplastos
Intrones	No	en los genes de ARNt	en la mayoría de genes
Operones	Sí	Sí	No
Plásmidos	Sí	Sí	raros
Cromatina con nucleosomas e histonas	No	Sí	Sí
Iniciador de ARNt	formil-metionina	metionina	metionina
ARN polimerasas	una	varias	varias
Subunidades del ARNP	4-5	8-12	12-14
Estreptomicina y cloranfenicol	sensible	resistente	resistente
Toxina diftérica	resistente	sensible	sensible