Biología Celular

DOMINIOS

En Biología, dominio es cada una de las tres subdivisiones principales en que se clasifican los seres vivos: Archaea, Bacteria y Eukarya. Los dos primeros dominios incluyen a los organismos procariotas (células sin núcleo) mientras que el dominio Eukarya engloba a los organismos eucariotas (células con núcleo).

Hasta principios de la década de 1990, el mayor nivel taxonómico era el de reino y los seres vivos se clasificaban en cinco reinos denominados Móneras, Protoctistas, Hongos, Plantas y Animales. Sin embargo, en 1991, el microbiólogo estadounidense Carl Woese creó una nueva categoría taxonómica, por encima de la de reino, denominada dominio, al poner de manifiesto que el grupo de organismos conocidos como arquebacterias, que hasta entonces se habían clasificado junto con las bacterias, tenían características fisiológicas y genéticas únicas.

Los lípidos de las membranas de las arquebacterias difieren de los que poseen las células eucariotas y las eubacterias y la composición de sus paredes celulares es distinta a la de las bacterias, porque carecen de peptidoglucano. Además, la secuenciación del genoma de una arquebacteria puso de manifiesto las enormes diferencias que existen entre ellas y las bacterias y entre ellas y los organismos eucariontes. Por esa razón, Woese propuso la clasificación de estos microorganismos en un grupo o dominio de seres vivos llamado Archaea, distinto de los dominios Bacteria (también agrupa organismos procariontes) y Eukarya (organismos eucariontes).

Los estudios genéticos han puesto de manifiesto que los tres dominios tuvieron un ancestro procarionte común y se cree que los representantes actuales del dominio Archaea comparten un ancestro común más reciente con los eucariontes que con las bacterias.

Relación entre los dominios

Archaea

Bacteria

Eukarya

Pared 

pseudopeptidoglicano, o solo por proteínas peptidoglicanos plantas (celulosa), animales (ninguna), fungi (quitina)

Membrana 

Lípidos: las cadenas hidrocarbonadas ramificadas están unidas al glicerol por enlaces éter lípidos: las cadenas de ac. grasos están unidas al glicerol por enlaces ester Genoma ADN único, circular, presencia de plásmidos ADN fragmentado en cromosomas múltiples

DOMINIO ARCHAEA

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.

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, 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 t ermófilos (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 similara la encontrada en Bacterias y Eucariotas. Archaea puede alterar el espesor de su membrana incluyendo o quitando anillos pentacíclicos en la estructura. Contienencantidades 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 Ar

chaea. Glicerol diéter y 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 tención Gram (ya que esta tención 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 Archaea se subdivide en tres reinos: Crenarchaeota, Euryarchaeota y Korarchaeota. Como esta subdivisión aún no es defina ya que estamos en plena comprensión de la filogenia procariota, en estos Hipertextos las consideraremos a todas dentro del reino Arqueobacterias.

Las 200 especies de este reinos son bioquímicamente diferentes de las restantes bacterias. Una de las características más llamativas es la ausencia de peptidoglicanos en las paredes celulares. Incluyen tres grupos:

Halófilas: viven en ambientes extremadamente salinos.

Metanogénicas: son anaeróbias obligadas que producen metano a partir del dióxido de carbono e hidrógeno. Son comunes en el tracto digestivo de animales y pueden vivir en ambientes pantanosos.

Termoacidófilas: crecen en ambientes ácidos, cálidos, como las fuentes sulfurosas del Parque Yellowstone,con temperaturas de mas de 60 ºC y pH 1 a 2.

Curiosamente, las arqueobacterias están más cercanas genéticamente a los eucariontes  que a las eubacterias, dado que hasta comparten ciertos genes. Se encuentran hoy restringidas a hábitats marginales  como manantiales calientes, lagos de alta salinidad o áreas de baja concentración de oxígeno.

Desde nuestro punto de vista son organismos extremófilos por los ambientes que habitan y que hoy asemejan a las condiciones primitivas de la Tierra (¿eran extremófilos en ese entonces...?)