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Archaea: características

Archaea es uno de los tres Dominios propuestos por Woese & Fox en 1990. Según esto, la vida en la tierra se categorizaría en tres Dominios: Bacteria (Eubacteria), Archaea (Archaea), y Eukarya (Eukariota). Este sistema se basa en estudios de rRNA y reconoce las características únicas/diferentes de cada grupo. (ver clasificación: el sistema de los 3 dominios).

A pesar de que muchos representantes de este grupo eran conocidos desde hace bastante tiempo siempre se había pensado que eran bacterias y como tales se habían clasificado. Vistos al microscopio no muestran demasiadas diferencias con las bacterias "clásicas", y considerando además la extrema dificultad que representa cultivarlos en Laboratorio (ver microscopio y cultivo: los pilares de la Microbiología "clásica"), es fácil entender porqué se ha tardado tanto en reconocer sus especiales características y aceptar que representan un grupo de microorganismos totalmente independiente al de las Bacterias.

Dominio Archaea es pues un concepto relativamente moderno ya que se reconoció hace muy poco como un grupo importante e independiente de seres vivos, y, como ya hemos dicho, ello se debió sobre todo a los trabajos del citado Dr. Carl Woese y sus colegas de la Universidad de Illinois.

A pesar de esto, Archaea no son simplemente un grupo de Eubacterias que se adaptó a vivir en condiciones extremas. Las características que comparten con los Eucariotas son mucho más significativas que las que comparten con las Bacterias. Archaeas y Eucariotas son grupos mucho más cercanos de lo que pueda parecer, y divergen profundamente de las Bacterias. No obstante, los Archaea también comparten con las Bacterias ciertas características que no están presentes en los Eucariotas. Los investigadores también han encontrado un número significativo de diferencias en las secuencias 16ssu rRNA de los tres grupos de organismos.

Según las últimas investigaciones, Archaea son posiblemente los organismos más antiguos en la Tierra y aparecerían, casi con toda seguridad, hace unos 4 mil millones de años, en el momento del origen de la vida en nuestro planeta. Pensemos que, desde esta perspectiva, Archaea evolucionaron bajo las condiciones de la Tierra primitiva (temperaturas altas, atmósfera anaeróbica, salinidad alta) y éstos siguen siendo, aun hoy, sus hábitats predilectos.

Características generales de Archaea

Fenotípicamente, Archaea son muy parecidos a las Bacterias. La mayoría son pequeños (0.5-5 micras) y con formas de bastones, cocos y espirilos. Archaea generalmente se reproducen por fisión, como la mayoría de las Bacterias. Los genomas de Archaea son de un tamaño sobre 2-4 Mbp, similar a la mayoría de las Bacterias. Sin embargo, la mayor parte de Archaea son termófilos (de hecho, muchos son sumamente termófilos). La mayoría también son autotróficos o dependientes de azufre. Como los Eucariotas, Archaea tienen abundantes proteínas similares a la histona y el ADN se empaqueta en forma de nucleosomas.

La organización global de la membrana celular es similar a la encontrada en Bacterias y Eucariotas. Archaea puede alterar el espesor de su membrana incluyendo o quitando anillos pentacíclicos en la estructura. Contienen cantidades grandes de lípidos no polares.

Igual que los eucariotas, las paredes celulares de Archaea no contienen ácido murámico y D-aminoácidos (los "ladrillos" de peptidoglicano); algunas especies en particular pueden contener pseudopeptidoglicano (pseudomureina), polisacárido, glicoproteína o proteína en sus paredes celulares, mientras las paredes celulares de eucariotas se basan en celulosa o quitina.

Así mismo, las membranas plasmáticas de Archaea están hechas de lípidos ramificados que se une al glicerol por medio de enlaces de éter. Los lípidos enlazados por éter son comúnes a todos los Archaea. Glicerol diéter y diglicerol tetraéter son los tipos más importantes de lípidos presentes en la membrana célula (Estos lípidos pueden usarse como firmas químicas para detectar la presencia de Archaea en una muestra). Esto es muy diferente en eucariotas y en otros procariotas en los que los ácidos grasos de las cadena se unen al glycerol por enlaces éster. Se supone que esta singularidad de la membrana plasmática les ayuda a adaptarse a los ambientes extremos en los que les gusta vivir, incluyendo aquéllos que aparecen a altas temperaturas, y elevada salinidad.

A pesar de todo eso, las Archaeobacterias puede diferenciarse a menudo en términos de tinción Gram (ya que esta tinción es una medida de aspectos físicos de paredes de la célula que son compartidos por eubacteria y archaeobacteria). Hay Archaeas sin pared celular que viven a altas temperaturas (55-59ºC)

Archaeas y Eubacterias carecen de núcleo verdadero y tienen genomas redondos y pequeños.

La maquinaria de transcripción de Archaea es generalmente como en Bacteria y Eukaria, con 70S ribosomas. Los genes se colocan en racimos co-transcritos llamados operones (los genes de Eukaryas se transcriben generalmente de forma separada en lugar de en racimos). También como en las Bacterias, se unen transcripción y translación (es decir, ocurren simultáneamente), y el fracaso de un mRNA al ser traducido causa que la ARN polimerasa aborte la transcripción.

Sin embargo, en muchos sentidos la traducción en Archaea es como en Eukaria. La traducción se comienza con metionina y es inhibida por la toxina de la difteria, como en los ribosomas de los eukarya, pero no es afectado por la mayoría de antibióticos inhibidores de la traducción bacteriana (Estreptomicina y Cloramfenicol).

La ARN polimerasa es una enzima crucial requerida para la síntesis de nuevas moléculas de ARN. Las Eubacterias tienen un solo tipo de ARN polimerasa para la transcripción de todos los genes de la célula y utilizan Formil-metionina como iniciador para la síntesis de proteína.

Archaea, como las Bacterias, tienen una sola ARN polimerasa que transcribe todos los genes. Sin embargo, las ARN polimerasas de Archaea son como los de los eucariotas (contienen 3 o 4 subunidades grandes y muchas pequeños). Las ARN polimerasas de Archaea son similares en sucesión y antigenicidad a la ARN polimerasa II de eukaria.

Sólo algunos genes de Archaea contienen intrones en su DNA, en contraste con la falta completa de intrones en Eubacteria, y la presencia de intrones en todos los genes de los eucariotas.

De muchas maneras, podemos pensar en Archaea como un "enlace perdido" entre bacterias y eukarias.

El Dominio Bacteria: la clasificación de las bacterias.

La Microbiología es la ciencia encargada del estudio de los microorganismos, seres vivos pequeños (de mikros "pequeño", bios "vida" y logos "estudio"), también conocidos como microbios. Una abrumadora parte de éstos, requieren del microscopio para ser vistos, puesto que son demasiado pequeños para ser observados a simple vista (como es habitual en Biología, existen excepciones de las que hablaremos en un futuro no muy lejano.

Los microorganismos son muy variados, y su clasificación ha sido siempre un reto para los taxónomos microbianos. Algunos microbios pueden verse, como los animales, pero también tienen paredes celulares y son fotosintéticos, como las plantas: no es fácil clasificar microorganismos en un reino o en el otro. Otro factor importante para clasificar los microorganismos es que algunos están formados por células procariotas (con una morfología muy sencilla y sin la presencia de núcleo y orgánulos celulares) y otros por células eucariotas (con un núcleo bien definido, con orgánulos y mucho más complejas). Estas observaciones condujeron al desarrollo de una clasificación que dividía a los organismos en cinco reinos: Monera, Protista, Fungi, Animalia y Plantae. Los microorganismos (excepto los virus, que son acelulares y tienen su propio sistema de clasificación) fueron colocados en los tres primeros reinos.

En las últimas décadas, se ha alcanzado un gran progreso en tres áreas que afectan profundamente a la clasificación microbiana. La comparación del ARN ribosómico (ARNr), comenzada por Carl Woese en los años 1970, fue decisiva para demostrar que hay dos grupos muy diferentes de organismos procariotas: Bacteria y Archaea, que habían sido clasificados juntos como Monera en el sistema de los cinco reinos. Actualmente, la mayoría de los microbiólogos creen que los organismos deben dividirse en tres dominios: Bacteria (bacterias verdaderas o eubacterias), Archaea (arqueobacterias) y Eukarya (todos los organismos eucariotas).

El dominio Bacteria lo forman procariotas generalmente unicelulares, las bacterias. La mayoría de ellas tienen paredes celulares que contienen peptidoglicano, una molécula estructural. El mundo de las bacterias presenta una variedad morfológica prácticamente infinita: los cocos (esférica), los bacilos (forma de bastón), los vibrios (forma de coma), las espiroquetas (forma de espiral), etc. Las bacterias varían también en tamaño tanto como en forma: cerca del extremo de los procariotas más pequeños, se encuentran los miembros del género Mycoplasma, un grupo interesante de bacterias que carecen de pared celular con un diámetro de aproximadamente 0'3 micras (1 micra = 0'001 mm). En el otro extremo se encuentran bacterias como las espiroquetas, que pueden alcanzar 500 micras de longitud, y la bacteria fotosintética Oscillatoria, que tiene 7 micras, el mismo diámetro que un glóbulo rojo.

En bacteriología, después de que Christian Gram desarrollara la tinción de Gram en 1884, se hizo evidente que la mayoría de las bacterias se podían dividir en dos grupos principales de acuerdo con su respuesta a la tinción de Gram. Están las bacterias Gram positivas que se tiñen de morado, mientras que las bacterias Gram negativas adquirían una coloración rosada. La diferencia principal entre ambas es la composición de su pared celular

Dominio EUKARYA

Los eucariontes primitivos eran similares a la Giardia actual (parásito intestinal que carece de mitocondrias8), presentaban genomas pequeños, su historia evolutiva refiere que tienen 1500 años de evolución. Este dominio incluye todos los organismos formados por células eucariotas, desde las amibas hasta nosotros.

 En una de las ramas de Eukarya se encuentran los hongos, uno de ellos se considera la criatura viva más grande sobre la Tierra: Armillaria ostoyae, un hongo comúnmente conocido como el hongo de la miel, el cual se extiende a lo largo de 5,6 kilómetros y cubre un área mayor a 1600 campos de fútbol, pero la mayoría de él está oculto bajo tierra. Se encontró en el Bosque Nacional Malheur, en el oriente de Oregon, EUA.

 Los protozoarios forman otra de las ramas de Eukarya, con representantes como la calcarina, el protozoario unicelular más grande: una criatura que habita en el océano y puede alcanzar de 5 a 6 centímetros de diámetro, sorprendente, para ser una sola célula. Esto se debe en parte a sus cubiertas o caparazones que están generalmente divididos en cámaras, las cuales se añaden una sobre otra durante el crecimiento del protozoario; las cubiertas pueden estar conformadas por granos de arena, compuestos orgánicos y otras partículas adheridas o por calcita cristalina, el mismo mineral del cual están constituidas las conchas marinas.

 También en este dominio se encuentran las algas –organismos acuáticos, las cuales presentan formas variadas y son consideradas como los representantes acuáticos del reino. Sus usos son muy diversos: agrícolas, industriales, terapéuticos y, principalmente, alimenticios. Algunas algas (como la agar-agar) intervienen en la preparación de sustancias gelatinosas utilizadas para el cultivo de bacterias y hongos, como agentes gelificantes para postres y confituras, como ingredientes en cosmética y dentífricos, entre otros. Además, de las algas marinas se extrae yodo; a partir de su combustión se produce ceniza rica en minerales, útil para fertilizar los suelos.