trabajo microbiología
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Índice
1. Introducción
2. Diversidad. Clasificación Taxonómica.
2.1. Bacterias
2.1.1. Características generales.
2.1.2. Nutrición
2.1.3. Reproducción
2.1.4. Clasificación
2.1.5. Representantes más significativos
2.2. Archaea
2.2.1. Características generales
2.2.2. Nutrición
2.2.3. Reproducción
2.2.4. Clasificación/Representantes más significativos.
2.3. Eukaria
2.3.1. Características generales
2.3.2. Nutrición
2.3.2.1. Nutrición Autótrofa
2.3.2.2. Nutrición Heterótrofa
2.3.3. Reproducción
2.3.4. Clasificación/Representantes más significativos.
2.3.4.1. Reino Fungi
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2.3.4.1.1 Reproducción de los hongos
2.3.4.1.2 Nutrición del reino fungi
2.3.4.1.3 Clasificación.
2.3.4.1.4. Utilidad de los hongos
2.3.4.2. Reino Protista
2.3.4.2.1 Características
2.3.4.2.2 Nutrición
2.3.4.2.3 Reproducción
2.3.4.2.4 Clasificación
2.3.4.3. Reino Algae
2.3.4.3.1. Características
2.3.4.3.2. Reproducción
2.3.4.3.3. Clasificación
2.3.4.3.4. Aplicaciones de las algas
2.4. Virus.
2.4.1 Los virus en otras especies. (Plantas, Bacterias, Archaea)
2.4.2 Clasificación
2.4.2.1. Clasificación del ICTV
2.4.2.2. Clasificación Baltimor
2.4.3 Reproducción
2.4.4 Aplicaciones
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Fuentes.
1. INTRODUCCIÓN
Aunque los microorganismos se originaron hace aproximadamente 4.000 millones de años, la microbiología es relativamente una ciencia joven. Los primeros microorganismos se observaron hace 300 años y sin embargo pasaron unos 200 años hasta que se reconoció su importancia.
Así pues, un microorganismo, también llamado microbio u organismo microscópico, es un ser vivo que sólo puede visualizarse con el microscopio, y la microbiología antes
citada es la ciencia que estudia a estos microorganismos. El nombre viene de: «micro» del griego μικρο (diminuto, pequeño) y «bio» del griego βιος (vida) o lo q es lo mismo seres vivos diminutos.
Todos estos microorganismos vivos conocidos necesitan nitrógeno, un componente básico de los aminoácidos y las proteínas. Pero para que ese nitrógeno, que está en la atmósfera, sustente la vida debe "fijarse" o convertirse a una forma con uso biológico.
Algunos microbios convierten el nitrógeno de la atmósfera en amoniaco que otros organismos pueden absorber fácilmente.
Nuevas investigaciones muestran que hace unos 2.500 millones de años evolucionaron algunos microbios que podrían llevar el proceso un paso más adelante, agregando oxígeno al amoniaco para la producción de nitrato, que también pueden usar los organismos vivos.
Eso fue el comienzo de lo que hoy se conoce como el ciclo aeróbico del nitrógeno.
Los microbios que lograron ese avance se encuentran en las ramas terminales de los dominios de bacteria y archaea en el llamado "árbol de la vida", y son los únicos microbios capaces de agregar oxígeno al amoniaco.
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2. DIVERSIDAD.CLASIFICACION TAXONÓMICA.
Los seres vivos se dividen actualmente en tres dominios: bacterias (Bacteria), arqueas (Archaea) y eucariontes (Eukarya). En los dominios Archaea y Bacteria se incluyen los organismos procariotas, esto es, aquellos cuyas células no tienen un núcleo celular diferenciado, mientras que en el dominio Eukarya se incluyen las formas de vida más conocidas y complejas (protistas, animales, hongos y plantas)El término "bacteria" se aplicó tradicionalmente a todos los microorganismos procariotas. Sin embargo, la filogenia molecular ha podido demostrar que los microorganismos procariotas se dividen en dos dominios, originalmente denominados Eubacteria y Archaebacteria, y ahora renombrados como Bacteria y Archaea que evolucionaron independientemente desde un ancestro común. Estos dos dominios, junto con el dominio Eukarya, constituyen la base del sistema de tres dominios, que actualmente es el sistema de clasificación más ampliamente utilizado en bacteriología
Archaea es similar a Bacteria en la mayoría de los detalles de la estructura y del metabolismo de la célula, pero difiere sobre todo en la composición de los lípidos de la membrana celular y en los aspectos genéticos. Así, la transcripción y traducción genéticas, los dos procesos centrales de la biología molecular, no presentan las características bacterianas típicas sino que son más similares en muchos aspectos a los encontrados en Eukarya.
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2.1) BACTERIAS
2.1.1 Características generales:
Las bacterias son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros de largo (entre 0,5 y 5 μm, por lo general) y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices. Las bacterias son procariotas y, por lo tanto, a diferencia de las células eucariotas (de animales, plantas, etc.), no tienen núcleo ni orgánulos internos. Generalmente poseen una pared celular compuesta de peptidoglicano. Muchas bacterias disponen de flagelos o de otros sistemas de desplazamiento y son móviles.
Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Son ubicuas, encontrándose en todo hábitat de la tierra, creciendo en el suelo, en manantiales calientes y ácidos, en desechos radioactivos,[1] en las profundidades del mar y de la corteza terrestre. Algunas bacterias pueden incluso sobrevivir en las condiciones extremas del espacio exterior. Se estima que hay en torno a 40 millones de células bacterianas en un gramo de tierra y un millón de células bacterianas en un mililitro de agua dulce. En total, se calcula que hay aproximadamente 5×1030 bacterias en el mundo.
2.1.2 Nutrición:
Es importante tener claro desde el principio una serie de conceptos y nomenclaturas relacionados con los principales tipos de nutrición bacteriana. La nutrición presenta un aspecto de aprovisionamiento de energía y otro de suministro de materiales para la síntesis celular, podemos hablar de dos “clasificaciones” de tipos de nutrición:
1) Desde el punto de vista de los fines de aprovisionamiento de energía, las bacterias se pueden dividir en:
a) Litotrofas: son aquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH2 S0, NH3, NO2
-, Fe, etc.).
b) Organotrofas: requieren compuestos orgánicos (hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes...).
2) Desde el punto de vista biosintético (o sea, para sus necesidades plásticas o de crecimiento), las bacterias se pueden dividir en:
a) Autótrofas: crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas. Ahora bien, habitualmente el concepto de autotrofía se limita a la capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono, a saber, el CO2.
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Nutrición Bacteriana
b) Heterótrofas: su fuente de carbono es orgánica (si bien otros elementos distintos del C pueden ser captados en forma inorgánica).
Otros conceptos:
Autótrofas estrictas son aquellas bacterias incapaces de crecer usando materia orgánica como fuente de carbono.Mixotrofas son aquellas bacterias con metabolismo energético litotrofo (obtienen energía de compuestos inorgánicos), pero requieren sustancias orgánicas como nutrientes para su metabolismo biosintético.
Sean autótrofas o heterótrofas, todas las bacterias necesitan captar una serie de elementos químicos, que se pueden clasificar (según las cantidades en que son requeridos) como
Macronutrientes (C, H, O, N, P, S, K, Mg), yMicronutrientes o elementos traza (Co, Cu, Zn, Mo...)
2.1.3 Reproducción:
Reproducción de las bacterias
Generalmente las bacterias se reproducen por bipartición, como se ve en el siguiente esquema:
Tras la duplicación del ADN, que está dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los mesosomas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias.
Por otro lado, cabe destacar un tipo de reproducción sexual en bacterias, denominada parasexualidad bacteriana. En este caso, las bacterias son capaces de intercambiar material genético en un proceso conocido como conjugación bacteriana. Durante el proceso una bacteria donante y una bacteria receptora llevan a cabo un contacto mediante pelos sexuales huecos o pili, a través de los cuales se transfiere una pequeña cantidad de ADN independiente o plásmido conjugativo. El mejor conocido es el plásmido F de E. coli, que además puede integrarse en el cromosoma bacteriano. En este caso recibe el nombre de episoma, y en la transferencia arrastra parte del cromosoma bacteriano. Se requiere que exista síntesis de ADN para que se produzca la conjugación. La replicación se realiza al mismo tiempo que la transferencia.
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2.1.4 Clasificación
A. Según su forma y agrupación: Es la clasificación más antigua en la que se consideran: cocos, bacilos, espirilos y espiroquetas.
1. Según su agrupación:
Cocos o micrococos: Incluyen las bacterias de tamaño variable, cuya forma es esférica u ovoide y generalmente son aerobios estrictos. Algunas veces estas bacterias tienden a agruparse. Cuando se presentan asociadas dos bacterias reciben el nombre de diplococos como por ejemplo el diplococo Neisseria
gonorrhoeae que es el agente causal de la gonorrea, el Pneumococo que es responsable de la neumonía infecciosa, etc.En otras ocasiones los micrococos se reúnen formando grupos de cuatro elementos dispuestos en cuadro, y se denominan entonces tetracocos, tetrágenos o tétradas.Las sarcinas, son especies de bacterias cocales que se dividen en tres planos perpendiculares para formar paquetes de ocho, dieciséis, treinta y dos, o más micrococos. Son anaerobios obligados y ácido-tolerantes por lo que pueden crecer en un pH inferior a 2 después de fermentar azúcar. Algunas especies como Sarcina ventriculi producen una capa fibrosa y gruesa de celulosa que se dispone alrededor de la pared celular y funciona como cemento para mantenerse adheridas entre sí. Esta especie habita en sitios muy ácidos como suelos, barro, heces y en el contenido estomacal.
Cuando los cocos se agrupan en tres, cuatro o más células dispuestas en forma lineal reciben el nombre de estreptococos que desempeñan funciones importantes en la producción de leche ácida y otros fermentos. Para distinguir los estreptococos no patógenos de las especies patógenas, el género Streptococcus presenta tres divisiones: Lactococcus, importante en la industria láctea y Enterococcus que son principalmente de origen fecal. Algunos estreptococos se envuelven en una cubierta gelatinosa y constituyen una forma de agrupación que recibe el nombre de leuconostoc, que pueden ser heterofermentativos, y descomponen el citrato para obtener diacetilo y acetoína. Otras cepas producen grandes cantidades de dextrano (material viscoso) el cual es útil en medicina como extendedor del plasma en las transfusiones sanguíneas.
Cuando los cocos se reúnen de manera irregular formando racimos se conocen como estafilococos, éstos se encuentran comúnmente en las fosas nasales y piel de humanos y animales. Pueden causar graves infecciones como
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forúnculos, granos, neumonía, osteomielitis, meningitis y artritis. Además producen exotoxinas como la cuagulasa, que actúa sobre la fibrina presente en el plasma, para formar un coágulo. El Staphylococcus aureus produce varias enterotoxinas que secreta al medio circundante o alimento, si se come este alimento que contiene la toxina, en el plazo de una a seis horas se observarán reacciones que incluyen náuseas, vómitos y diarreas. En especial se pueden encontrar en: productos cocidos al horno y rellenos de crema o de nata, las aves, la carne, las salsas, las ensaladas con huevo y carne, los flanes y los aliños con nata para ensalada. Otro tipo de asociación que utilizan las bacterias cocales es la formación de agregados compactos denominados zoogleas, en las cuales se encuentran los microorganismos incluidos dentro de una envoltura gelatinosa. La importancia de estas bacterias radica en su utilización en el tratamiento de aguas residuales donde son capaces de adherir protozoos y pequeños animales a la cubierta mucosa.
2. Según su forma:
Bacilos: Son bacterias que tienen forma de bastoncillo, se pueden encontrar en grupos de dos denominados diplobacilos, o en cadenas similares a las que presentan los cocos por los que se les llama estreptobacilos. El género más representativo de esta
morfología lleva el nombre Bacillus, el cual se caracteriza por la formación de endosporas. Son útiles en la producción de antibióticos tales como bacitracina, gramicidina y polimixina, entre otros. También se han utilizado como biocontroladores en la erradicación de ciertas plagas en cultivos de importancia económica, de las cuales son parásitos.
Espirilos: Son bacterias bacilares, helicoidales con movilidad flagelar, que se clasifican dentro de las Gram negativas. Para su clasificación taxonómica se utilizan criterios como la forma de la célula, el tamaño, la flagelación y las relaciones simbióticas entre otras.Los espirilos con muchas vueltas a pesar de su semejanza morfológica con las espiroquetas, se diferencian de ellas porque
poseen flagelos bacterianos típicos externos mientras las espiroquetas poseen flagelos periplásmicos o filamentos axiales internos. Dentro de este grupo se pueden encontrar especies benéficas y patógenas. La especie Azospirillum lipoferum es un organismo fijador de nitrógeno, de importancia agronómica debido a que establece una relación simbiótica laxa con plantas herbáceas tropicales y con cereales cultivados.
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Un ejemplo de espirilo patógeno es el género Helicobacter asociado con las úlceras pilóricas en los humanos.
Espiroquetas: Son bacterias filiformes, flexibles, muy largas, que presentan forma de espiral con diez o más vueltas. En algunas ocasiones con un flagelo en cada extremo (como por ejemplo el espirilo responsable de la sífilis: Treponema). Habitualmente se hallan en ambientes acuáticos o en el cuerpo de animales. El cilindro protoplásmico de estas células se encuentra rodeado por
una membrana de tres capas conocida como cubierta celular externa, además poseen una estructura única que le permite la movilidad llamada filamento axial, compuesta de un flagelo que atraviesa el cuerpo celular y se sitúa entre la pared delgada flexible y la envoltura externa. Las espiroquetas pueden encontrarse como parásitos en humanos mientras otras viven libres en agua o madera.
2.1.5 Representantes más significativos.
Las proteobacterias (Proteobacteria) son uno de los principales grupos de bacterias. Incluyen una gran variedad de patógenos, tales como Escherichia, Salmonella, Vibrio, Helicobacter, Neisseria gonorrhoeae y muchos otros.
Otras son de vida libre, e incluyen muchas de las bacterias responsables de la fijación del nitrógeno. El grupo se establece principalmente
en términos de secuencias de ARN, y se denominan así en honor al dios griego Proteus, el cual podía
cambiar de forma, dada la gran diversidad de formas encontradas en ellas.
Todas las proteobacterias son Gram negativas, con una pared celular formada principalmente de lipopolisacáridos, su morfología es muy variable, desde bacilos, hastas cocos simples hasta géneros con prosteca, y más e incluso cuerpos fructíferos. Muchas se mueven utilizando flagelos, pero algunas lo pueden hacer por deslizamiento bacterial. Entre estas se encuentran las mixobacterias, un grupo único de bacterias que pueden agruparse para formar cuerpos fructíferos.
Tienen también una gran variedad de tipos de metabolismo. La mayoría de las proteobacterias son anaerobias, pero hay muchas excepciones. Las mitocondrias que permiten respirar a las células eucariotas se derivan de proteobacterias, probablemente similares a las rickettsias.
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La nutrición es usualmente heterótrofa, pero hay dos grupos que realizan la fotosíntesis, denominados bacterias púrpuras. Las bacterias púrpuras del azufre usan azufre o sulfuro de hidrógeno como donante de electrones, mientras que las bacterias púrpuras no del azufre utilizan hidrógeno. Puesto que esta función no es realizada por el agua, como es común en plantas y cyanobacterias, no se produce oxígeno.
Acidobacteria constituye una división creada recientemente del dominio Bacteria. Como indica su nombre son acidófilas. A pesar de haber sido muy poco estudiadas, pues se descubrieron en 1997, se sabe que esta división es un contribuyente muy importante a los ecosistemas, particularmente a aquellos en donde la tierra está involucrada.
Recientemente, en 2007, se ha descubierto una nueva bacteria, Candidatus Chloracidobacterium thermophilum, la primera de este filo capaz de realizar la fotografía basada en la bacterioclorofila.
Deinococcus-Thermus es un pequeño filo de bacterias Gram positivas altamente resistentes a los cambios en el medio ambiente. Hay dos grupos principales. Deinococcales incluye un solo género, Deinococcus, con varias especies que son resistentes a la radiación: se han hecho famosas por su capacidad para comer la basura nuclear y otros materiales tóxicos, por sobrevivir en el vacío del espacio y soportar el calor y frío extremos. Thermales incluye varios géneros resistentes al calor.
Thermus aquaticus tuvo un papel importante durante el desarrollo de la reacción en cadena de la polimerasa, en donde los sucesivos ciclos de calentamiento del ADN hacen ventajoso utilizar moléculas termoestables. Estas bacterias tienen membranas celulares gruesas Gram-positivas, pero incluyen una segunda membrana y así están más próximas en estructura a las bacterias Gram-negativas. Cavalier-Smith llama a este caldo Hadobacteria.
Las cianobacterias (Cyanobacteria, gr. cyano, "azul") son un filo del reino Bacteria (único del dominio del mismo nombre) que comprende a las cianobacterias y, en algún sentido, a sus descendientes por endosimbiosis, los plastos. Las cianobacterias se caracterizan por ser los únicos procariotas que llevan a cabo fotosíntesis oxigénica, por ello también se les denomina oxifotobacterias (Oxyphotobacteria).
Las cianobacterias fueron designadas durante mucho tiempo como cianófitas (Cyanophyta, literalmente "plantas azules") o cianofíceas (Cyanophyceae, literalmente "algas azules"), castellanizándose lo más a menudo como algas verdeazuladas. Cuando
se descubrió la distinción entre célula procariota y
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eucariota se constató que éstas son las únicas "algas" procarióticas, y el término "Cyanobacteria" (se había llamado siempre bacterias a los procariontes conocidos) empezó a ganar preferencia. Los análisis genéticos recientes han venido a situar a las cianobacterias entre las bacterias gramnegativas.
Fusobacteria es un filo de bacterias que comprende únicamente el género Fusobacterium. Algunos de los organismos que la representan contribuyen a numerosas enfermedades, incluyendo enfermedades periodontales, síndrome de Lemierre y úlcera de piel topical. En humanos, constituyen uno de los principales tipos de flora del aparato digestivo, y se encuentran en muchas partes del tracto gastrointestinal. Son bacterias Gram negativas, anaerobias y de aspecto filamentoso.
Aquificae es un filo que agrupa a una colección diversa de bacterias que viven en ambientes extremos. Se han encontrado en manantiales calientes, pozos sulfurosos y respiraderos termales oceánicos. Los miembros del género Aquifex, por ejemplo, proliferan a temperaturas de 85-95 ºC. Son los organismos más abundantes en los manantiales terrestres calientes desde neutros a alcalinos y a temperaturas superiores a los 60º. Son
autótrofos, o más precisamente quimiolitoautótrofos fijadores primarios del carbono en estos hábitats. Son bacterias verdaderas (dominio Bacteria) en contraposición a los otros habitantes de ambientes extremos, Archaea.
Spirochaetes (espiroquetas) es un filo de bacterias Gram-negativas que tienen células alargadas y enrolladas helicoidalmente. Tienen una longitud comprendida entre 5 y 500 µm y un diámetro de alrededor de 0,1-0,6 µm. Casi todas son unicelulares. Poseen una membrana externa formada por múltiples capas llamada "envoltura celular" o "vaina externa" que
rodea completamente el cilindro protoplasmático.
Spirochaetes se distingue de los demás filos bacterianos por la presencia de unos flagelos especializados denominados filamentos axiales situados entre la envoltura celular externa y el cilindro protoplasmático (en el espacio periplasmático) que producen un movimiento giratorio que permite a la bacteria entera desplazarse hacia delante, como si fuese un sacacorchos. Pueden tener (según la especie) de dos a 100 flagelos por célula, uno de cuyos extremos se inserta cerca de un polo de la célula, quedando el otro extremo libre. Los flagelos son de estructura y composición similar al resto de las bacterias, diferenciándose en que son completamente intracelulares.
La movilidad de las espiroquetas es diferente al resto de las bacterias móviles. Pueden emplear tres tipos de movimiento, en medio líquido, rotación alrededor de su eje, contracciones flexulosas y movimiento helicoidal. También pueden desplazarse en ambientes altamente viscosos, incluso en medios sólidos con un 1% de agar. Son
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organismos quimioheterótrofos, la mayoría anaerobios que viven libremente, pero hay numerosas excepciones de parásitos.
Planctomycetes es un filo de bacterias acuáticas encontradas en agua dulce, salobre y marina. Tienen forma de ovoide que se une a una especie de tallo y se reproducen por gemación. El ciclo biológico implica la alternancia entre células sésiles y flageladas. Las células sésiles forman células flageladas por gemación, las cuales nadan durante cierto tiempo antes de establecerse y comenzar la reproducción.
Las Actinobacterias o Actinomycetes son un grupo de bacterias Gram positivas. La mayoría de ellas se encuentran en la tierra, e incluyen algunas de las más típicas formas de vida terrestre, jugando un importante rol en la descomposición de materia orgánica, tales como la celulosa y quitina. Estas bacterias renuevan las reservas de nutrientes en la tierra y son fundamentales en la formación de humus.
Otras Actinobacterias habitan en las plantas y animales, incluyendo algunos patógenos, tales como las Mycobacterium.
Algunas actinobacterias forman filamentos ramificados que se asemejan en cierta forma a los micelios de los no relacionados fungí, entre los cuales fueron clasificados originalmente con el antiguo nombre de Actinomycetes. La mayoría son aerobias, pero algunas, tales como Actinomyces israelii, pueden crecer bajo condiciones anaerobias. Al contrario que Firmicutes, el otro grupo principal de bacterias Gram positivas, tienen GC alto y las especies de algunos Actinomycetes producen esporas externas.
Muchas actinobacterias destacan por su capacidad para producir compuestos que tienen características útiles en farmacología. En 1940 Selman Waksman descubrió en el suelo las bacterias que producen actinomicina, un descubrimiento que le valió el premio Nobel. Se han descubierto desde entonces centenares de antibióticos naturales en estos microorganismos terrestres, especialmente en el género Streptomyces.
Bacteroidetes es un filo de bacterias con amplia distribución en el medio ambiente, incluyendo el suelo, sedimentos, agua de mar y el tracto digestivo de los animales. El grupo incluye tres clases. La clase Bacteriodetes es con diferencia la más estudiada e incluye el género Bacteroides, un organismo abundante en las heces de animales de sangre caliente incluyendo los seres humanos, y Porphyromonas, un grupo de organismos que habita en la cavidad bucal humana. Los miembros del género Bacteroides son patógenos oportunistas. Las otras dos clases de Bacteroidetes raramente son patógenas para los seres humanos. Especies representativas de las clases Flavobacteria y Sphingobacteria son Flavobacterium mizutaii y Sphingobacterium antarcticum, respectivamente.
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Fibrobacteres es un pequeño filo de Bacterias que incluye muchas de las bacterias estomacales que permiten la degradación de la celulosa a los rumiantes. Algunos de los miembros de este grupo proceden de otros filos; en concreto el género Fibrobacter (el género principal de Fibrobacteres) que procede de la división del género Bacteroides en 1988.
Chlamydiae es un filo de bacterias cuyos miembros son endosimbiontes o patógenos intracelulares obligados. Muchas Chlamydiae coexisten en sus hospederos específicos cuyo estado asintomático, se cree, proporciona un reservorio natural para estas bacterias.
Todas las Chlamydiae crecen infectando células eucariotas y dentro del hospedero las Chlamydiae toman una forma intracelular replicativa; y en el
exterior sobreviven solamente en una forma infecciosa extracelular. Chlamydiae sólo puede proliferar donde haya células hospederas, lo que implica dos cosas en el laboratorio: no pueden crecer en medios de cultivo bacterianos y se aíslan más fácilmente mientras están aún dentro de la célula hospedera.
Se han descrito tres especies del filo Chlamydiae que infectan comúnmente a los seres humanos:
Chlamydia trachomatis, que causa la enfermedad ocular tracoma y linfogranuloma venéreo, una infección de transmisión sexual;
Chlamydophila pneumoniae, que causa una neumonía atípica; Chlamydophila psittaci, que causa psitacosis en loros y enfermedad zoonótica.
Los Firmicutes son un grupo (taxón) de bacterias, la mayoría de las cuales tienen una pared celular Gram-positiva. Algunas de ellas (Mollicutes, entre las que se encuentran las micoplasmas) carecen de paredes celulares por lo que no se colorean con la tinción de Gram y además carecen de la segunda membrana encontrada en la mayoría de las bacterias Gram negativas. Otras, tales como Megasphaera, Pectinatus,
Selenomonas y Zymophilus tienen una seudomembrana exterior porosa que las hace Gram-negativas. Firmicutes fue creado originalmente para incluir todas las bacterias Gram positivas, pero más recientemente se ha restringido a un grupo base de formas relacionadas, llamado grupo de contenido GC bajo, en contraposición con Actinobacteria que tiene contenido GC alto. Las Firmicutes tienen forma de coco o de bacilo.
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Chlamydia Trachomatis
Muchos Firmicutes producen endosporas, que las hacen resistentes a la desecación y pueden sobrevivir en condiciones extremas. Se encuentran en diversos hábitats e incluyen algunos patógenos notables. Una de las familias, Heliobacteria, obtiene su energía a través de la fotosíntesis.
2.2. Archaea
Originalmente se creía que las archaea era tan sólo otra forma de bacteria, pero las archaea son una forma de vida mucho más sencilla, mucho más sencilla que la de un organismo unicelular pero, a pesar de todo, contiene DNA, que es el código genético de vida. De no haberse encontrado en el fondo del mar o incrustado dentro de una roca, es posible que las archaea fueran similares a un alga verde azulada .
Es probable que las archaea sean la forma de vida más antigua, así como la más extraña. La mayoría viven en medios ambientes extremos. A estos se les conoce como extremofilas. Otras especies de archaeas no son extremófilas, y viven en temperaturas y niveles de salinidad ordinarios y algunas incluso viven en nuestros intestinos.
¡A algunas especies extremofilas les encanta el calor!. Les gusta vivir en el agua hirviendo, como los géiseres, dentro de volcanes. Les gusta tanto el calor que se les ha dado el apodo de "termófilas", que significa "amantes del calor", y probablemente se congelarían hasta morir si se encontraran a temperatura ambiente. A otro tipo de archaeas extremofilas le gusta vivir en medios ambientes muy, pero muy salados, conocidos como hipersalina. Estos son capaces de sobrevivir en lugares extremos en donde otros organismos no pueden. A estas archaeas amantes de la sal se les conoce como halófilas.
Para obtener energía, las archaea no necesitan de la luz solar, al igual que las plantas de la Tierra, y tampoco requieren de la presencia del oxígeno, como los animales. Para su alimentación, las archaea absorben CO2, N2, o H2S, los transforma químicamente, y como material de desecho expulsan gas metano y sulfuro. A continuación damos un ejemplo de una de estas relaciones. Esto pertenece a las fases secundarias de la fotosíntesis, usada por esta bacteria temprana.
El exceso de sulfuro, como el producido por esta relación, se encontraba en la atmósfera y océanos primarios de la Tierra.
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Algunos de los planetas que contienen un medio ambiente donde las bacterias archaeas podrían haber sobrevivido incluyen Venus, el medio ambiente antiguo de Marte, Júpiter, Saturno, y en Io, la luna de Júpiter.
2.2.1 Características generales
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 di glicerol tetra éter 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 glicerol 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 pueden 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
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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.
2.2.2 Nutrición
La nutrición de la Arqueobacterias es la misma q la de las bacterias al ser las dos procariotas( ver 2.1.2).
2.2.3 Reproducción
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Las arqueas se reproducen asexualmente por fisión binaria o múltiple, fragmentación o gemación. No se produce meiosis, de manera que si una especie de arquea existe en más de una forma, todas tienen el mismo número de cromosomas (tienen el mismo cariotipo). La división celular está controlada como parte de un complejo ciclo celular, donde el cromosoma se replica, las copias se separan y luego la célula se divide. Los detalles del ciclo celular sólo han sido investigados en el género Sulfolobus, siendo similares a los de bacterias y eucariontes: los cromosomas se replican desde múltiples puntos de partida (origen de replicación) usando ADN polimerasas que son similares a las enzimas equivalentes eucarióticas. Sin embargo, las proteínas que dirigen la división celular, como la proteína FtsZ que forma un anillo contráctil alrededor de la célula, parecen estar más relacionadas con sus equivalentes bacterianos.
Reproducción del domino Archaea
No se forman endosporas en ninguna especie de arquea, aunque algunas especies de Halobacteria pueden alternar entre fenotipos y crecer como diferentes tipos de células, incluidas estructuras de paredes gruesas que son resistentes al choque osmótico y que les permiten sobrevivir a bajas concentraciones de sal.[46] No se trata de estructuras reproductivas, pero es posible que ayuden a estas especies a dispersarse en nuevos hábitats.
2.2.4 Clasificación/ Representantes Significativos
Desde una perspectiva fisiológica, Archaea puede ser dividido en cuatro grupos: metanógenos, halófilos, hipertermófilos y el género Thermoplasma
Metanógenos
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Están todos en el mismo nivel taxonómico: Fílum Euryarchaeota, Clase Methanobacteria, Orden Methanobacteriales.
El Orden Methanobacteriales comprende 2 familias: Familia I, Methanobacteriaceae y Familia II, Methanothermaceae
Son anaerobios estrictos, no toleran ni siquiera una breve exposición al aire (O2). Para obtener energía, pueden utilizar los productos de fermentación de otros anaerobios (dióxido de carbono, hidrógeno molecular, formaldehido y acetato) que convierten en metano. Los Metanógenos tienen un exclusivo metabolismo energético en el que utilizan hidrógeno molecular para reducir el dióxido de carbono a metano. Sólo pueden utilizar moléculas orgánicas muy simples para la respiración y son incapaces de usar hidratos de carbono y proteínas. Los metanógenos son heterótrofos.
La formación de metano puede verse como un tipo de respiración anaerobia. Estos organismos contienen un único juego de coenzimas que es necesario para la reducción de C-1 intermedios a metano; por ejemplo, la coenzima M está implicada en el paso final de formación del metano. Cuando CO2 es la fuente de carbono, la vía del acetil-CoA se usa para producir carbono orgánico, en lugar del ciclo de Calvin. Aunque su diversidad fisiológica está limitada, los metanógenos comprenden hasta siete grupos morfológicos diferentes.
Se han encontrado Metanógenos que presentan variados tipos de membrana celular. Uno de los tipos está compuesto de pseudomureina que es similar a la mureina contenida en la membrana celular de las eubacterias.
Se encuentran a menudo en pantanos y humedales, sedimentos marinos y de agua dulce, tierras profundas, tractos intestinales de animales y sistemas de tratamiento de alcantarillado, donde hay niveles de oxígeno muy bajos. Los Metanógenos también se conocen por asociarse con otros organismos, que mantienen los niveles de oxígeno bajos, proporcionándoles el dióxido de carbono y los ácidos grasos que necesitan para sobrevivir (rumen: Una vaca eructa aproximadamente 50 litros de metano al día durante el proceso de rumiación).
La consecuencia de que en el proceso de formación de material celular a partir de H2 y CO2, los metanógenos produzcan metano (CH4) es que nos encontramos ante un proceso generador de energía único. El producto final (gas metano) se acumula en su ambiente. El metabolismo de los Metanógenos produce reservas de gas natural (combustible fósil) que pueden utilizarse como fuentes de energía para el uso doméstico o industrial. Representan pues un sistema microbiano que puede explotarse para producir energía a partir de los materiales de desecho. Se producen grandes cantidades de metano durante el proceso industrial de tratamiento de residuos de alcantarillado, pero hasta hace poco, el gas se desperdiciaba en lugar reciclarlo.
El ejemplo típico de este grupo es Methanococcus jannischii que se aisló originalmente de una muestra tomada en una chimenea oceánica ("White smoker" = fumador/fumarola blanca) a una profundidad de 2.600 metros en la cresta del Pacífico Oriental. Puede crecer en un medio mineral que contenga sólo H2 y CO2 para
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utilizarlos como fuente de energía y carbono para su desarrollo, y dentro de un rango de temperatura de 50º a 86ºC. Las células son coccos irregulares, móviles( debido a dos penachos de flagelos insertados cerca del mismo polo celular).
Halófilos
Están todos en el mismo nivel taxonómico: Fílum Euryarchaeota, Clase Halobacteria, Orden Halobacteriales, Familia Halobacteriaceae.
La Familia Halobacteriaceae comprende 14 géneros diferentes.
Son aerobios heterótroficos que habitan ambientes hipersalinos y no crecerán en las concentraciones de ClNa menores de 1.5 molar. Requieren también concentraciones altas de magnesio para sobrevivir. Algunos géneros no sólo son halofílicos, sino también alcalófilos. Es decir, crecen mejor en valores de pH por encima de 9. Estas bacterias organotróficas requieren iones Na+ para estabilizar su pared celular de glicoproteína. La concentración de sal externa alta es equilibrada por la acumulación intracelular de iones de K+.
Los halófilos extremos viven en ambientes naturales como el Mar Muerto, el Great Salt Lake o estanques de agua de mar en evaporación, donde la concentración de sal es muy alta (tan alto como 5 molar o 25 por ciento ClNa), ya que requieren obligatoriamente sal para crecer y no lo harán en concentraciones de sal bajas. Su pared celular, ribosomas y enzimas se estabilizan con Na+. Halobacterium halobium, la especie prevaleciente en el Great Salt Lake, se adapta al ambiente de alta salinidad por medio del desarrollo de una "membrana púrpura", que realmente son parches de pigmento captador de luz en la membrana plasmática. Este pigmento es un tipo de rodopsina llamado bacteriorrodopsina que reacciona con la luz produciendo un gradiente de protones en la membrana que permite la síntesis de ATP. Éste es el único ejemplo en la naturaleza de fotofosforilación no fotosintética.
Estos organismos son heterótrofos que normalmente respiran por medios aerobios. La alta concentración de NaCl en su ambiente limita la disponibilidad de O2 para la respiración pero ellos pueden complementar su capacidad productora de ATP convirtiendo energía luminosa en ATP usando la bacteriorrodopsina. Cuando el oxígeno está presente en el ambiente, sus membranas plasmáticas son rojas (alto contenido en carotinoide), pero sin oxígeno, las membranas se vuelven purpúreas (bacteriorrodopsina).
Se clasifican según su tolerancia a la concentración de ClNa:
Halófilos Moderados 3 a 15% ClNaHalófilos Medios 9 a 24% ClNaHalófilos Extremos 18 a 30% ClNa
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El representante típico de este grupo es Halobacterium salinarium que es un halófilo extremo que crece ade forma óptima a concentraciones 4-5 M de ClNa (no lo hace por debajo de concentraciones de ClNa 3 M). Esta microfotografía de una preparación por congelación muestra la estructura de la superficie de la membrana de la célula y revela parches lisos de "membrana púrpura" (bacteriorrodopsina) empotrados en la membrana plasmática.
Termófilos
Los termófilos se encuadran en varias líneas filogenéticas distintas del Dominio Archaea.
Son un grupo heterogéneo de Archaea definido globalmente por su habilidad de vivir a temperaturas muy altas (por lo menos 60 grados Celsius) y en ambientes de pH ácido.
Estos organismos requieren una temperatura muy alta (60ºC a 105ºC) para crecer. Sus membranas y enzimas son extraordinariamente estables en temperaturas altas. La mayoría de estos Archaea requiere azufre elemental para su desarrollo. Algunos son anaerobios que usan azufre como aceptador de electrones para la respiración en lugar de oxígeno. Otros son litótrofos que oxidan azufre como fuente de energía. Los azufre-oxidantes crecen a pH bajo (por debajo de pH 2) porque acidifican su propio ambiente oxidando S (azufre) a SO4 (ácido sulfúrico). Estos hipertermófilos normalmente son los habitantes de ambientes calientes, ricos en azufre asociados con el vulcanismo, como los arroyos calientes, géiseres y fumarolas en el Yellowstone National Park y las aberturas termales ("fumadores") y grietas en el fondo del océano.
Sulfolobus fue el primer Archaea hipertermófilo. Su descubrimiento, junto con el de Thermus aquaticus en el Yellowstone National Park, impulsaron el campo de la biología de los hipertermófilos. (Thermus aquaticus, la fuente de la enzima Taq polimerasa usada en la PCR, tiene una temperatura óptima para el crecimiento de 70ºC). Sulfolobus crece en arroyos calientes, ácidos, ricos en azufre, a temperaturas tan altas como 90ºC y con valores de pH tan bajos como 1.
Actualmente está investigándose la base molecular de la estabilidad ante el calor en dos microorganismos hipertermófilos, Pyrodictium occultum y Methanopyrus kandleri, ambos capaces de crecer a temperaturas de 110°C. Se han aislado las proteínas de resistencia al "shock de calor" (chaperoninas) de estos organismos, se han determinado sus secuencias genéticas, y la regulación de estos genes está actualmente bajo investigación. Pyrodictium es único sintetizando una extensa red de túbulos extracelulares que interconectan las células. La ultra estructura y la biología molecular de esta red están siendo investigadas por microscopía electrónica y por análisis de los genes responsable de la síntesis de esta red. Estos estudios se complementan con microscopía de luz del organismo en vivo. La estructura de la célula y la arquitectura de
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la pared celular de varios microorganismos, que se han aislado, han sido descritas en detalle por microscopía electrónica.
Se encuentra azufre elemental en hábitats volcánicos y es una fuente de energía importante para muchos microbios. En las actuales investigaciones sobre el metabolismo del azufre, se encontraron nuevos compuestos del ciclo del azufre en varias especies de Thermococcus.
Dos de los géneros mejor estudiados de este grupo son Sulfolobus y Thermoplasma.
Sulfolobus son aerobios. En sus hábitats naturales, probablemente crecen como quimioautótrofos, aunque pueden crecer de compuestos orgánicos. Su temperatura óptima para el crecimiento está entre 70º y 80ºC. También requieren un pH óptimo de 2 a 3. Sulfolobus tienen una membrana celular que contiene lipoproteínas y carbohidratos. Viven en gránulos de azufre en fuentes ácidas calientes y suelos donde oxidan el azufre a ácido sulfúrico. También utilizan azúcares y
aminoácidos como fuentes de carbono y energía.
El ejemplo tipo de este grupo puede ser Sulfolobus acidocaldarius que es un termófilo extremo que se ha encontrado en arroyos geotermales ácidos, calientes, ollas de barro y suelos con temperaturas de 60º-95ºC y en pH de 1 a 5. Puede crecer autotróficamente usando azufre elemental como fuente de energía. Aquí podemos ver una microfotografía electrónica de una sección delgada (X85,000). Bajo el microscopio electrónico el organismo aparece como esferas irregulares que están a menudo lobuladas. En la derecha de la imagen: microfotografía de células fluorescentes unidas a un cristal de azufre. Se han observado apéndices como Fimbrias en las células unidas a las superficies de sólidos como cristales de azufre.
Thermoplasma
Es un procariota acidófilo, quimioorganotrófico y anaerobio facultativo que también es termófilo. Thermoplasma, descubierto también por Brock, es el único termófilo representante de una línea filogenética distinta de Archaea. Se parece a los mycoplasmas bacterianos en que le falta la pared celular. Su
temperatura óptima de crecimiento está en 55ºC y su pH ideal es pH 2. Generalmente se encuentra en los montones de desecho de carbón auto-caloríficos. En ellos, la oxidación de pirita férrica por bacterias quimioautótrofas crea el ambiente óptimo para su crecimiento. La membrana celular del organismo es químicamente única y contiene un lípido tetra éter con subunidades de manosa y de glucosa.
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Otra manera de clasificarlos es en base al análisis de su 16 rRNA (genotipo), comprenden cuatro grupos distintos:
Crenarchaeota . Comprende a la mayoría de las especies hipertermófilas. Muchas son autótrofas quimiosintéticas, constituyendo los únicos productores primarios en ciertos hábitats inhóspitos. Recientes análisis basados en secuencias de ARNr indican que Crenarchaeota también se puede distribuir extensamente en ambientes de baja temperatura tales como mares,
sedimentos y suelos. Euryarchaeota . Comprende a las que se
encuentran en concentraciones salinas altas y que pueden obtener su energía de la luz, sin ningún pigmento clorofílico. También se clasifican dentro de las euryarchaeota los metanógenos que habitan los sedimentos acuosos y en el tracto digestivo de diversos animales. Análisis de secuencias de ARNr sugieren que miembros de este grupo también
se encuentran en gran número en las aguas oceánicas.
Korarchaeota . Es un pequeño grupo de hipertermófilas (encontradas en el parque Yellowstone), filogenéticamente diferentes a las Crenarchaeotas y que se consideran las arqueas más primitivas.
Nanoarchaeota . Es un taxón especialmente creado para la especie Nanoarchaeum equitans, descubierta en 2002 y cuyas relaciones de parentesco son inciertas.
Se debe tomar en cuenta que, aunque los dos primeros filos están firmemente establecidos, los dos restantes comprenden pocas especies mal conocidas y son dudosos. Dado el escaso conocimiento actual sobre las especies de este dominio, el número de filos puede aumentar con rapidez. Muchos de estos hipotéticos grupos son conocidos por una única secuencia de ARNr, lo que indica que la gran mayoría de la diversidad de estos organismos sigue siendo completamente desconocida. Este problema de cómo abordar el estudio y clasificación de microbios no cultivados es común en todos los procariontes. Recientemente (en 2006) se han descubierto tres
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nuevos grupos de Euryarchaeota en el ambiente extremadamente ácido en una mina del Norte de California, denominados provisionalmente ARMAN (Archaeal Richmond Mine Acidophilic Nanoorganisms).
2.3 EUKARIA
2.3.1. Características generales.
En taxonomía y biología, Eukarya o Eukaryota (palabras con etimología del griego: εὖ eu —“bueno“, “bien“— y κάρυον karyon —“nuez“, “carozo“, “núcleo“—) es el dominio de organismos celulares con núcleo verdadero. La castellanización adecuada del término es eucariontes. Estos organismos constan de una o más células eucariotas, abarcando desde organismos unicelulares hasta verdaderos pluricelulares en los cuales las diferentes células se especializan para diferentes tareas y que, en general, no pueden sobrevivir de forma aislada. Pertenecen al dominio Eukarya animales, plantas, hongos, así como varios grupos denominados colectivamente protistas. Todos ellos presentan semejanzas a nivel molecular (estructura de los lípidos, proteínas y genoma) y comparten un origen común.
El origen de la célula eucariota fue un hito en la evolución de la vida, puesto que todas las células complejas son de este tipo y constituyen la base de casi todos los organismos pluricelulares. No hay acuerdo sobre cuándo se han originado los eucariontes. Algunos investigadores sitúan el origen hace sólo 900 millones de añosmientras que otros lo adelantan hasta hace unos 2.000 millones de años. Los fósiles más tempranos, como los acritarcos son difíciles de interpretar. Formas que pueden relacionarse inequívocamente con grupos modernos empezaron a aparecer hace unos 800 millones de años, mientras que la mayoría de los grupos fósiles se conocen desde final del Cámbrico, hace unos 500 millones de años.
Eukaryota se relaciona con Archaea desde el punto de vista del ADN nuclear y de la maquinaria genética, y ambos grupos son clasificados a veces juntos en el clado Neomura. Desde otros puntos de vista, tales como por la composición de la membrana, se asemejan más a Bacteria. Se han propuesto para ello tres posibles explicaciones principales.
Los eucariontes resultaron de la fusión completa de dos o más células, el citoplasma procedente de una bacteria y el núcleo de una archaea (o alternativamente de un virus).
Los eucariontes se desarrollaron de las archaea y adquirieron sus características bacterianas a partir de las proto-mitocondrias.
Los eucariontes y las archaea se desarrollaron independientemente a partir de una bacteria modificada.
La última hipótesis es actualmente la más aceptada. En esta línea, Cavalier-Smith sostiene que Eukarya y Archaea son grupos hermanos que se originaron hace sólo 900
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millones años a partir de una bacteria Gram-positiva del grupo Actinobacteria, lo que explicaría las numerosas características compartidas específicamente entre eucariontes y actinobacterias. El paso de Bacteria a Neomura vendría marcada por veinte adaptaciones evolutivas, consecuencia de otras dos adaptaciones importantes: el desarrollo de histonas para reemplazar la ADN girasa y la sustitución de la pared celular de peptidoglucano por otra de glicoproteína.
Tampoco hay acuerdo en el origen del sistema de endomembranas y de las mitocondrias. La hipótesis fagotrófica supone que las endomembranas se originaron por endocitosis y que después se especializaron, mientras que las mitocondrias fueron adquiridas por ingestión y endosimbiosis, al igual que los plastos. Según esta hipótesis, la conversión de la rígida pared bacteriana de peptidoglicano en una superficie celular flexible de glicoproteínas permitió por primera vez en la historia de la vida la fagocitosis. La capacidad de ingerir presas está unida a la endocitosis, que llevó necesariamente al desarrollo del sistema de endomembranas, al citoesqueleto y a sus motores moleculares asociados, y en última instancia, dio lugar al núcleo y a la reproducción sexual. Es decir, que la mayor parte de la características eucariotas tendrían un origen autógeno. La fagotrofia sería también responsable de la adquisición de las mitocondrias y cloroplastos, pues abre inmediatamente la posibilidad de que alguna célula ingerida escape a la digestión y se convierta, bien en un parásito intracelular, bien en un endosimbionte.
La hipótesis sintrófica supone que primero se estableció una relación simbiótica y después el proto-eucarionte creció para rodear a la proto-mitocondria, mientras que las endomembranas se originaron más tarde, en parte gracias a los genes mitocondriales (la hipótesis del hidrógeno es una versión particular). Es decir, que la secuencia de acontecimientos se produciría al revés que en la hipótesis fagotrófica, primero la endosimbiosis y a continuación y debido a ella, el cambio en la estructura celular. Una versión extrema de esta hipótesis es la endosimbiosis serie de Margulis, que sostiene que prácticamente todas las características eucariotas fueron adquiridas en una serie de sucesivas incorporaciones endosimbióticas.
Tampoco está clara la relación entre el aumento del oxígeno atmosférico y el origen de Eukarya. Es posible que los eucariontes se originaran en un ambiente en el que el oxígeno era escaso o ausente, sin embargo, su diversificación está unida al aumento del oxígeno durante el Proterozoico medio. Quizás en esta época los eucariontes adquirieron las mitocondrias y los cloroplastos, o quizás simplemente el diseño compartimentado de la célula eucariota era el más adecuado para el metabolismo aerobio. Sin embargo, es comúnmente aceptado que todos los eucariontes actuales, incluidos los anaerobios, descienden de antecesores aerobios con mitocondrias, y un estudio de árboles moleculares parece sugerir que nunca hubo eucariontes sin mitocondrias.
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2.3.2 Concepto de nutrición. Nutrición autótrofa y heterótrofa.
Podemos distinguir dos tipos de nutrición: autótrofa y heterótrofa:
2.3.2.1 Nutrición Autótrofa
Las células que tienen nutrición autótrofa fabrican materia orgánica propia a partir de materia inorgánica sencilla. Para realizar esta transformación, las células de nutrición autótrofa obtienen energía de la luz procedente del Sol.
La nutrición autótrofa comprende tres fases: el paso de membrana, el metabolismo y la excreción.
1. Paso de membrana. Es el proceso en el cual las moléculas inorgánicas sencillas, agua, sales y dióxido de carbono, atraviesan la membrana celular por absorción directa, sin gasto de energía por parte de la célula.
2. Metabolismo. Es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el citoplasma celular, y cuyos resultados son la obtención de energía bioquímica
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utilizable por la célula y la fabricación de materia celular propia.
El metabolismo presenta tres fases:
a. La fotosíntesis, que es el proceso en el que se elabora materia orgánica, como los azúcares, a partir de materia inorgánica, como el agua, dióxido de carbono y sales minerales. Para realizar esta reacción química se requiere la energía bioquímica que la clorofila produce a partir de la energía sola.
La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos de las células vegetales, y su reacción general es:
luz solarCO2 + H2O + sales minerales ----------> materia orgánica + O2
La fotosíntesis presenta una fase luminosa, en la que la energía procedente del Sol es transformada en energía bioquímica, y una fase oscura, en la que, utilizando esta energía bioquímica, se obtienen azúcares.
Además de las células vegetales, ciertas bacterias y algas son capaces de realizar la fotosíntesis.
b. El anabolismo o fase de construcción, en la que, utilizando la energía bioquímica procedente de la fotosíntesis y del catabolismo, se sintetizan grandes moléculas ricas en energía.
c. El catabolismo o fase de destrucción, en la que, mediante la respiración celular que tiene lugar en las mitocondrias, la materia orgánica es oxidada, obteniéndose energía bioquímica.
3. Excreción. Es la eliminación, a través de la membrana celular, de los productos de desecho procedentes del metabolismo.
2.3.2.2 Nutrición Heterótrofa
Los organismos heterótrofos (del griego hetero, otro, desigual, diferente y trofo, que se alimenta), en contraste con los organismos autótrofos, son aquellos que deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos, bien autótrofos o heterótrofos a su vez. Entre los organismos heterótrofos se encuentra multitud de bacterias y predominantemente los animales, como los humanos.
Un organismo heterótrofo es aquel que obtiene su carbono y nitrógeno de la materia orgánica de otros y también en la mayoría de los casos obtiene su energía de esta manera. A este grupo pertenecen todos los integrantes del reino animal, los hongos, gran parte de los bacterias y de las arqueas
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Algunos organismos heterótrofos pueden obtener energía de otras fuentes. Según la fuente de energía los subtipos serían:
1. Fotoheterótrofos: estos organismos fijan la energía de la luz. Constituyen un grupo muy reducido de organismos que comprenden la bacteria purpúrea y familia de seudomonadales. Sólo realizan la síntesis orgánica en presencia de luz (en su ausencia se comportan como heterótrofos) y en medios carentes de oxígeno
2. Quimioheterótrofos: utilizan la energía química extraída de la materia inorgánica u orgánica.
Los autótrofos (plantas, cianobacterias, etc.) y los heterótrofos se necesitan mutuamente para poder existir.
2.3.3 Reproducción
Además de la división asexual de las células (mitosis), la mayoría de los eucariontes tiene algún proceso de reproducción sexual basado en la meiosis que no se encuentra entre los procariontes. La reproducción de los eucariontes típicamente implica la alternancia de generaciones haploides, donde está presente solamente una copia de cada cromosoma, y generaciones diploides, donde están presentes dos. Del primer tipo de generación al segundo se pasa por fusión nuclear (fecundación) y de aquí se vuelve al primero por meiosis. Sin embargo, este patrón presenta variaciones considerables entre los distintos eucariontes.
En los eucariontes, la relación de superficie frente a volumen es más pequeña que los procariontes, y así tienen tasas metabólicas más bajas y tiempos de generación más largos.
2.3.4 Clasificación/ Representantes significativos
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, es parafilético. Por esta razón, la diversidad de los protistas coincide con la diversidad fundamental de los eucariontes.
La reciente clasificación de Adl et al (2005) 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
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esta clasificación (equivalente a reinos en clasificaciones anteriores) es aproximadamente como sigue:
Opisthokonta (incluye animales, hongos y coanozoos) Amoebozoa (algunas amebas y hongos mucosos) Rhizaria (incluye a foraminíferos, radiolarios y varios ameboflagelados) Excavata (diversos flagelados) Primoplantae o Archaeplastida (que incluye plantas, algas verdes, algas rojas y
glaucofitas) Chromista (incluye algas pardas, diatomeas, cocolitóforos, oomicetos, etc) Alveolata (ciliados, apicomplejos y dinoflagelados)
Chromista y Alveolata forman parte de un clado denominado Chromalveolata que ancestralmente pudiera ser fotosintético. Varias autoridades reconocen dos clados más grandes: Unikonta, que incluye Opisthokonta y Amoebozoa, y Bikonta, que incluye al resto. Unikonta derivaría de un organismo uniflagelado ancestral mientras que Bikonta lo haría de un biflagelado ancestral. Algunos grupos pequeños de protistas no han podido ser relacionados con ninguno de estos grupos, en particular Centrohelida.
2.3.4.1. Reino Fungi
En biología, el término fungi (latín, literalmente "hongos") designa un reino que incluye a los organismos celulares sin cloroplastos y por lo tanto heterótrofos que poseen paredes celulares compuestas por quitina y células con especialización funcional. Actualmente se consideran como un grupo heterogéneo, polifilético, formado por organismos pertenecientes por lo menos a tres líneas evolutivas independientes. La especialidad de la medicina y de la botánica que se ocupa de los hongos se llama micología, donde se emplea el sufijo -mycota para las divisiones y -mycetes para las clases.
Los hongos son organismos eucarióticos que realizan una digestión externa de sus alimentos, secretando enzimas, y que absorben luego las moléculas disueltas resultantes de la digestion. A esta forma de alimentación se le llama osmotrofia, la cual es similar a la que se da en las plantas, pero, a diferencia de aquéllas, los nutrientes que toman son orgánicos. Los hongos son los descomponedores primarios de la materia muerta de plantas y de animales en muchos ecosistemas, y como tales se ven comúnmente en alimentos en descomposición.
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2.3.4.1.1 Reproducción de los hongos
Los hongos se reproducen sobre todo por medio de esporas, las cuales se dispersan en un estado latente, que se interrumpe sólo cuando se hallan condiciones favorables para su germinación. Cuando estas condiciones se dan, la espora germina, surgiendo de ella una primera hifa, por cuya extensión y ramificación se va constituyendo un micelio. La velocidad de crecimiento de las hifas de un hongo es verdaderamente espectacular: en un hongo tropical llega hasta los 5 mm por minuto. Se puede decir sin exagerar, que algunos hongos se pueden ver crecer bajo los propios ojos.
Las esporas de los hongos se producen en esporangios, ya sea asexualmente o como resultado de un proceso de reproducción sexual. En este último caso la producción de
esporas es precedida por la meiosis de las células, de la cual se originan las esporas mismas. Las esporas producidas a continuación de la meiosis se denominan meiosporas. Como la misma especie del hongo es capaz de reproducirse tanto asexual como sexualmente, las meiosporas tienen una capacidad de resistencia que les permite sobrevivir en las condiciones más adversas, mientras que las esporas producidas asexualmente cumplen sobre todo con el
objetivo de propagar el hongo con la máxima rapidez y con la mayor extensión posible.
El micelio vegetativo de los hongos, o sea el que no cumple con las funciones reproductivas, tiene un aspecto muy simple, porque no es más que un conjunto de hifas dispuestas sin orden. La fantasía creativa de los hongos se manifiesta sólo en la construcción de cuerpos fructíferos, los cuales, como indica el nombre, sirven para portar los esporangios que producen las esporas.
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Ejemplo de Hongos Reproduciéndose
2.3.4.1.2. Nutrición del reino Fungi
En cuanto al tipo de nutrición, estos organismos desprovistos de clorofila e incapaces de sintetizar los glúcidos que necesitan para vivir, han desarrollado tres sistemas de vida:
1) Los saprobios, que pueden descomponer residuos orgánicos para alimentarse. Este es el caso de los hongos comúnmente hallados sobre troncos muertos, como los "Pleurotos" u hongo ostra, e incluso el más conocido "Champiñón".
2) Otros son parásitos y extraen las sustancias orgánicas que necesitan de un hospedador al que debilitan y a la larga lo matan.
3) El tercer modo de vida es el de los hongos simbióticos, que extraen las sustancias orgánicas de un hospedador, pero que en contrapartida le procuran cierto número de ventajas. Los más conocidos son los "Boletos" y las "Trufas".
Existen hongos con distintas afinidades
filogenéticas que encontraron solución a sus requerimientos nutritivos, asociándose simbióticamente con algas. Esta unión, que representa un ejemplo de convergencia fisiológica en el proceso evolutivo, constituye un grupo particular de organismos: los líquenes. Este tipo de relación entre hongos y algas, se conoce como simbiosis. Este hecho demuestra que los líquenes no pueden constituir un grupo taxonómico natural. La sistemática moderna considera el concepto de liquen como biológico y los clasifica dentro del gran reino de los hongos.
2.3.4.1.3. Clasificación/ representantes Significativos
Clasificación clásica de los hongos:
Hongos ameboides o mucilaginosos o Mixomicotes (división Myxomycota)o Plasmodioforomicotes (división Plasmodiophoromycota)
Hongos lisotróficos o absorbotróficos: o Pseudohongos u oomicotes (división Oomycota)o Quitridios (división Chytridiomycota)
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o Hongos verdaderos o eumicotes (división Eumycota): Zigomicetes (clase Zygomycetes) Ascomicetes (clase Ascomycetes) Hongos imperfectos (clase Deuteromycetes) Basidiomicetes (clase Basidiomycetes)
Los grupos de la enumeración anterior hasta Oomycota (incluido) no son verdaderos hongos, sino protistas con distintos parentescos cuyas adaptaciones hicieron confundirlos con hongos.
Clasificación actual del reino de los hongos (2009)
Quitridiomicetes (división Chytridiomycota). Zigomicetes (división Zygomycota). Glomeromicetes (división Glomeromycota). Basidiomicetes (división Basidiomycota). Ascomycetes (división Ascomycota)
2.3.4.1.4. Utilidad de los hongos
Hongos ornamentales
Por la belleza que guardan los hongos, muchos se han usado con un fin estético y ornamental, incluyéndoselos en ofrendas que, acompañados con flores y ramas, son ofrecidas en diversas ceremonias. En la actualidad todavía es fácil encontrar esta costumbre en algunos grupos étnicos de México, como son la náhuatl en la sierra de Puebla-Tlaxcala; los zapotecas en Oaxaca y los tzotziles y tojalabale en Chiapas. Los hongos que destacan entre los más empleados con este fin son los hongos psilocibios y la Amanita muscaria; esta última se ha convertido en el estereotipo de seta por lo altamente llamativa que es, ya que está compuesta por un talo blanco y una sombrilla (basidiocarpo) roja, moteada de color blanco.
Hongos alimenticios
Quizás el primer empleo directo que se les dio a los hongos es el de alimento. Mucho se ha discutido sobre el valor nutritivo de ellos, si bien es cierto a la mayoría se les puede considerar con elevada calidad porque contienen una buena proporción de proteínas y vitaminas y escasa cantidad de carbohidratos y lípidos. Dentro de los más consumidos tenemos: Boletus edulis, Lactarius deliciosus, Russula brevipes y Amanita caesarea. Otros hongos que se consumen notablemente son: Agaricus campestris y A. bisporus, en nuestro medio vulgarmente conocidos como "champiñones" u "hongos de París"; la importancia de éstos se debe a que son de las pocas especies que pueden cultivarse artificialmente y de manera industrial.
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Los hongos microscópicos también han invertido directa o indirectamente para la creación de fuentes alimenticias y representan una expectativa de apoyo para el futuro; en este campo cabe citar los trabajos de obtención de biomasa, a partir de levaduras como Candida utilis, que se usa para mejorar el alimento forrajero.
El crecimiento de diversos hongos incluidos sobre algunos alimentos pueden elevar el nivel nutricional de éstos; por ejemplo, en los estados de Tabasco y Chiapas, se consume una bebida fermentada a base de maíz molido, que se le conoce popularmente con el nombre de "pozol", hay estudios realizados que indican que al aumentar los días de fermentación de éste, se incrementa la forma micrológica, proporcionando principalmente sobre todo aminoácidos y proteínas.
Hongos enteógenos (alucinógenos)
Los hongos enteógenos cobran particular importancia en Mesoamérica, debido a que se encuentran ampliamente distribuidos. Al igual que con los individuos del género Claviceps, los hongos alucinógenos como los hongos psilocibios han sido utilizados últimamente por la industria farmacéutica para la extracción de productos con fines psicoterapéuticos (psilocibinas y psilocinas) y también algunas especies del reino monera. Algunos hongos reportados como tóxicos son en realidad enteógenos. Los hongos mágicos fueron popularizados en el mundo por el investigador Gordon Wasson y la célebre sacerdotisa mazateca.
Hongos medicinales
Desde el descubrimiento por Fleming de la penicilina como un metabolito del mecanismo antagónico que tienen los hongos contra otros microorganismos, se ha desarrollado una gran industria para el descubrimiento, separación y comercialización de nuevos antibióticos. Entre las especies medicinales más importantes podemos citar el Ganoderma lucidum, el Trametes versicolor (o Coriolus v.), el Agaricus blazei, Cordyceps sinensis y el Grifola frondosa, entre muchos otros.
Hongos contaminantes
Los hongos contaminantes resultan un grave problema para el hombre; dentro de las setas cabe mencionar las que parasitan y pudren la madera, como Coniophara o las comúnmente denominadas "orejas". Sin embargo, el mayor perjuicio se obtiene de los hongos microscópicos, sobresaliendo los mohos que pueden atacar y degradar.
Hongos venenosos
En la naturaleza, sólo ciertas variedades de hongos son comestibles, el resto son tóxicos por ingestión pudiendo causar severos daños multisistémicos e incluso la muerte. La Micología tiene estudios detallados sobre estas variedades de hongos. Es muy importante tomar en serio lo antes dicho.
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Especies como la Amanita phalloides, Cortinarius orellanus, Amanita muscaria, Chlorophyllum molybdites, Galerina marginata o la Lepiota helveola debido a sus enzimas tóxicas para el ser humano causan síntomas como: taquicardias, vómitos y cólicos dolorosos, sudor frío, exceso de sed y caídas bruscas de la presión arterial, excreciones sanguinolientas. La víctima contrae graves lesiones necróticas en todos los órganos especialmente en el hígado y el riñón. Estos daños son muchas veces irreparables y se requiere transplante de órganos por lo general.
El reconocimiento de estos hongos requiere adquirir el reconocimiento visual de la morfología de los hongos venenosos. No existe ninguna regla general válida para su reconocimiento, la única forma es conocerlos y reconocerlos.
Como tratamiento ambulatorio a aplicar si se sospecha el consumo de hongos venenosos es provocar la inmediata expulsión mediante vómitos de la víctima y dar el llamado Antídoto universal, llevar al afectado a urgencia médica antes de las 4 horas de haberlos consumido para atención de extrema urgencia.
2.3.4.2. Reino Protista
El reino Protista, también llamado Protoctista, es aquel que contiene a todos aquellos organismos eucariontes que no pueden clasificarse dentro de alguno de los otros tres reinos eucarióticos: Fungi (hongos), Animalia (animales en sentido estricto) o Plantae (plantas). En el árbol filogenético de los organismos eucariontes, los protistas forman varios grupos monofiléticos separados, o incluyen miembros que están estrechamente emparentados con alguno de los tres reinos citados. Se les designa con nombres que han perdido valor en la ciencia biológica, pero cuyo uso sería imposible desterrar, como «algas», «protozoos» o «mohos mucosos».
2.3.4.2.1. Características
Dado que el grupo está definido por lo que no son sus miembros, es muy difícil presentar un cuadro de características generales.
Hábitat: Ninguno de sus representantes está adaptado plenamente a la existencia en el aire, de modo que los que no son directamente acuáticos, se desarrollan en ambientes terrestres húmedos o en el medio interno de otros organismos.
Organización celular: Eucariotas (células con núcleo), unicelulares o pluricelulares. Los más grandes, algas pardas del género Laminaria, pueden medir decenas de metros, pero predominan las formas microscópicas.
Estructura: Se suele afirmar que no existen tejidos en ningún protista, pero en las algas rojas y en las algas pardas la complejidad alcanza un nivel muy próximo al tisular, incluida la existencia de plasmodesmos (p.ej. en el alga parda Egregia). Muchos de los protistas pluricelulares cuentan con paredes celulares de variada composición, y los unicelulares autótrofos frecuentemente están cubiertos por una teca, como en caso destacado de las diatomeas, o dotados de escamas o refuerzos. Los unicelulares depredadores (fagótrofos)
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suelen presentar células desnudas (sin recubrimientos). Las formas unicelulares a menudo están dotadas de movilidad por reptación o, más frecuentemente, por apéndices de los tipos llamados cilios y flagelos.
Metabolismo del oxígeno: Todos los eucariontes, y por ende los protistas, son de origen aerobios (usan oxígeno para extraer la energía de las sustancias orgánicas), pero algunos son secundariamente anaerobios, tras haberse adaptado a ambientes pobres en esta sustancia.
Ecología: Los protistas se cuentan entre los más importantes componentes del plancton (organismos que viven en suspensión en el agua), del bentos (del fondo de ecosistemas acuáticos) y del edafon (de la comunidad que habita los suelos). Hay muchos casos ecológicamente importantes de parasitismo y también de mutualismo, como los de los flagelados que intervienen en la digestión de la madera por los termes o los que habitan en el rumen de las vacas. El simbionte algal de los líquenes es casi siempre un alga verde unicelular.
2.3.4.2.2. Nutrición
Los métodos para obtener nutrientes varían mucho en el reino protista. La mayor parte de las algas son autrofotos y fotosintetizan, como las plantas. Algunos protistas heterótrofos obtienen alimentos por absorción, igual que los hongos, mientras que otros se perecen a los animales en que ingieren alimento. Algunos modifican su modo de nutrición son autrotofos en determinadas ocasiones y heterótrofos en otras.
2.3.4.2.3. Reproducción
La reproducción es muy variada en el reino protista. Casi todos los protista se reproducen en forma asexual y muchas también lo hacen de manera sexual, a menudo por singamia o unión de gametos. Sin embargo la mayoría parte de los protistas no desarrollan órganos reproductivos multicelulares, ni embriones como muchos organismos más complejos.Con base a la diversidad de sus estructuras, relaciones ecológicas y modos de reproducción, la mayoría de los biólogos consideran al reino protista como un grupo polifacético de organismos; esto es probablemente los protistas no comparten un ancestro común único. Algunos biólogos consideran que serian necesarios hasta 50 fila para reflejar las relaciones naturales dentro de este reino. Si un cladista clasificara estos organismos con base a los indicios de una historia evolutiva compartida, muchas filas de protistas pasarían al estatus de reino y habría mucho más de cinco reinos.Por fortuna, análisis moleculares resientes, como la comparación de secuencias de bases RNA; ribosómico, están comenzando a aclara las relaciones entre los diversos fila de protistas y entre los protistas y los otros reinos.
2.3.4.2.4. Clasificación
La clasificación de los protistas ha variado mucho en los últimos veinte años. Las nuevas técnicas de comparación directa de secuencias de nucleótidos han permitido salvar el problema de la escasez o ambigüedad de los caracteres morfológicos, sobre
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todo por su pequeño tamaño y organización sencilla. Empiezan a emerger grupos bien definidos, algunos de los cuales se presentan en el cuadro de arriba.
El reino Protista constituye un taxón parafilético puesto que se basa en el caracter plesiomórfico de la unicelularidad y no contiene a todos los descendientes de las especies que abarca. La pluricelularidad se desarrolló independientemente en varios grupos de Eukarya: Animalia, Fungi, Plantae, Heterokontophyta y Rhodophyta. A pesar de que todos estos grupos tienen como origen un protista, sólo los dos últimos se clasifican dentro del reino Protista.
Los protistas han tenido un papel central en el origen y evolución de la célula eucariota. Se han propuesto varias hipótesis considerando la acumulación de datos sobre la naturaleza quimérica del genoma de los eucariontes. La evolución subsecuente es difícil de determinar por las recombinaciones intertaxonómicas primarias, secundarias e incluso terciarias que tuvieron lugar. Sin embargo, comparaciones de múltiples genes y de datos ultraestructurales aclaran en cierta medida tales eventos. Sobre la base de estos datos se han propuesto algunos grupos monofiléticos y una filogenia aproximada de los protistas.[
Uno de los clados, Primoplantae o Archaeplastida, comprende Rhodophyta (algas rojas) y Glaucophyta. Es también el origen de las algas verdes y de las plantas vasculares terrestres que se clasifican en el reino Plantae. Este clado se caracteriza por la presencia de cloroplastos que se considera que fueron obtenidos por la endosimbiosis primaria de una bacteria cianofícea. La mayoría de los miembros de Rhodophyta son pluricelulares.
Otros dos grupos, Chromista y Alveolata (clado Chromalveolata), presentan cloroplastos que se supone han sido adquiridos por endosimbiosis secundaria de un alga roja. El primero comprende Heterokontophyta (algas pardas, diatomeas, oomicetos, etc), junto a los pequeños grupos Haptophyta y Cryptophyta. El segundo comprende Dinoflagellata, Apicomplexa (la mayoría de los antiguos esporozoos) y Ciliophora (ciliados). Algunos miembros han perdido posteriormente los cloroplastos y otros han llegado al nivel de organización pluricelular.
El clado Excavata comprende un gran número de protistas que antiguamente eran clasificados como flagelados. Se caracterizan por la presencia de un surco ventral de alimentación. Algunos miembros son heterótrofos, mientras que otros presentan cloroplastos que se supone son el resultado de la endosimbiosis secundaria de un alga verde. La clasificación de este grupo es difícil y todavía está en sus inicios. Comprende entre otros, Metamonada, Euglenozoa y Percolozoa.
El clado Rhizaria se ha constituido en base a datos moleculares. Comprende algunos ameboides que antiguamente formaban parte del grupo de los rizópodos. En concreto, comprende Radiolaria, Foraminifera y una colección diversa de organismos (entre ellos las amebas filosas con testa, algunos mohos mucosos y algunos flagelados con cloroplastos) que se clasifican en Cercozoa.
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El clado Amoebozoa comprende un gran número de protistas ameboides y la mayoría de los mohos mucosos. Sin embargo, otros ameboides que antiguamente formaban parte del grupo de los rizópodos han ido a parar a otros clados. El carácter morfológico de la presencia de seudópodos no es exclusivo de este clado, lo que ha llevado a la confusión de agrupar a protistas no relacionados en las antiguas clasificaciones. Algunos miembros son multinucleados y otros forman agrupaciones que son un modelo para la multicelularidad (Dictyosteliida).
El clado Opisthokonta, constituido en base a estudios moleculares, comprende a una colección diversa de protistas clasificados en Choanozoa. Es también el origen de los reinos pluricelulares de Animalia y Fungi. Estos tres grupos se caracterizan morfológicamente por la presencia en los linajes constituyentes de un flagelo opistoconto (situado en la célula en una posición posterior a la del movimiento).
2.3.4.3. Reino Algae
Se llaman algas a diversos organismos autótrofos de organización sencilla, que hacen la fotosíntesis productora de oxígeno (oxigénica) y que viven en el agua o en ambientes muy húmedos. Pertenecen al reino Protista.
Las algas no se clasifican dentro del reino vegetal, es decir, no son plantas (Embriophyta). Se trata de un grupo polifilético o artificial (no es un grupo de parentesco), y no tiene por lo tanto ya uso en la clasificación científica moderna, aunque sigue teniendo utilidad en la descripción de los ecosistemas acuáticos.
Muchas algas son unicelulares microscópicas, otras son coloniales y algunas han desarrollado anatomías complejas, incluso con tejidos diferenciados, como ocurre en las algas pardas. Las más grandes, miembros del grupo anterior, forman cuerpos laminares de decenas de metros de longitud.
2.3.4.3.1. Características
Las algas son un filo de protoctistas unicelulares o pluricelulares cuyas células no forman tejidos, que viven en el agua y que son capaces de realizar la fotosíntesis.
Otras características de las algas son los diversos colores que presentan según sea el pigmento fotosintético que posean en los denominados cromoplastos. Así, pueden ser verdes, si tienen abundante clorofila, pardas o rojas, si predominan otros pigmentos como la ficoxantina de color pardoamarillenta o la ficoeritrina de color rojo.
Las algas son un grupo heterogéneo y grande de organismos vegetales, preferentemente acuáticos (unos cincuenta mil), entre los que se cuentan desde especies unicelulares (de una sola célula) de alrededor de 10 micrones (un micrón es una milésima parte de un milímetro) hasta plantas enormes como los huiros, que
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miden sobre 50 metros. Todos ellos tienen órganos reproductores unicelulares o si son multicelulares, todas las células del órgano reproductor son fértiles.
Se caracterizan por realizar la fotosíntesis, es decir el proceso que convierte la energía lumínica en energía química necesaria para la síntesis de moléculas orgánicas.
2.3.4.3.2. Reproducción
En las algas hay dos tipos de reproducción. Una de estas es la vegetativa y la otra es reproducción sexual. En la reproducción vegetativa ocurre por una simple divición de la celula en dos partes o bien por fragmentación.
FORMAS DE REPRODUCCIÓN DE LAS ALGAS
Su reproducción puede ser: asexual, por división celular o por formación de esporas, o puede ser sexual, mediante unión de gametos y su desarrollo es muy sencillo y no cuentan para competir por el espacio y el alimento más que con su rápida expansión. Si el ecosistema les da la más mínima oportunidad, pronto se extenderán por toda la decoración y por las plantas de forma explosiva, cubriéndolo todo
Las algas pluricelulares cuentan con unas estructuras especializadas en los cuales se originan unas celulas encargadas de generar otros individuos: son las células reproductoras, estas células especializadas pueden ser de 2 tipos: los gametos (relacionados con la reproducción sexual) y las esporas (ligados a la reproducción asexual).
1-REPRODUCCION ASEXUAL
Las algas, como casí todos los vegetales, pueden reproducirse de forma asexual, es decir, una célula es capaz de producir un nuevo individuo. A estas células se les llama esporas y se encuentran en unas estructuras o cavidades llamados esporocistes. Los individuos que los generan se llaman esporofitos.
Un alga produce en los esporociste esporas que expulsa al exterior para que germinen y produzcan un nuevo individuo. Esquematicamente se puede representar de la siguiente forma.
INDIVIDUO (esporofito) ---> ESPOROCISTE ---> ESPORAS ---> NUEVO INDIVIDUO
La reproducción asexual en las algas unicelulares suele ser por división simple, originándose dos o más células. Si están provistas de flagelo tienen movilidad y se las
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denomina zoosporas. Por el contrario, las células que no poseen flagelo son inmóviles y se las conoce como aplanosporas.
La reproducción asexual en las algas pluricelulares puede producirse por fragmentación del talo o por formación de esporas que se originan frecuentemente dentro de las células. Se caracteriza por un solo antecesor, el cual se divide, forma yemas, se fragmenta o produce muchas esporas, para dar lugar a dos o más descendientes. Todos los descendientes producidos asexualmente de un solo progenitor tiene la misma constitución genética, la misma dotación de genes, del progenitor y se denomina clono.
Las algas unicelulares se reproducen asexualmente por fisión-división del cuerpo progenitor en dos partes hijas más o menos iguale.
Fisión o bipartición, tipo de reproducción asexual que se caracteriza por la división de un cuerpo en dos o más partes, cada una de las cuales forma un individuo completo. La fisión es frecuente en los organismos unicelulares, pero rara en los multicelulares, ya que requiere la regeneración de partes especializadas en cada uno de los descendientes. En los microorganismos la fisión binaria puede ser transversal (se produce a lo ancho del organismo).
En los organismos unicelulares, la división celular es la forma de reproducción; en que las dos células hijas inician una nueva existencia
Además, suelen reproducirse, mediante unas formaciones móviles llamadas esporas (zoosporas), que poseen un flagelo posterior. Estas se desplazan en el agua con movimiento ameboide y cuando se detienen se desarrollan de diferente forma según la especie.
Uno de los principales métodos de preproducción asexual, es la formación de esporas. Éstas, típicamente tienen cierta clase de cubierta resistente para soportar las condiciones ambientales desfavorables como el calor, el frió o desecación. Cada de estas células reproductoras especiales puede producir sin fecundación un nuevo organismo completo.
En casi todas las lagas verdeazules la reproducción asexual es el único medio de producción de nuevos individuos.
2-REPRODUCCION SEXUAL
Las algas también tienen reproducción sexual : por medio de otras células reproductoras, los gametos, pueden generar un nuevo individuo. Un gameto tiene que unirse a otro gameto, a esa unión los gametos juntarán su material genético consiguiendo así la información genética necesaria para generar una célula llamada zigoto que dará origen a una nueva alga.
Los individuos que producen gametos se llaman gametofitos. Estos poseen unas estructuras llamadas gametocistes, donde se producen los gametos.
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Los dos gametos, el maculino y el femenino, pueden producirse tanto en el nuevo individuo como en individuos diferentes.
INDIVIDUO ---> GAMETOCISTE ---> GAMETO-------> ZIGOTO ---> NUEVO INDIVIDUO
INDIVIDUO ---> GAMETOCISTE ---> GAMETO
Sin embargo, la mayoría de las algas también poseen algún tipo de reproducción sexual en la que intervienen gametas. Existen tres patrones básicos de ciclo sexual que varían según el momento en que se produce la meiosis, y que pueden observarse en las siguientes ilustraciones.
a. CICLO CON MEIOSIS EN LA CIGOTA
En el ciclo a, el talo es sexual y sus células tienen un solo juego de cromosomas, por lo que se dice que es haploide (n), Este talo produce, por mitosis, gametos femeninos y masculinos -siempre haploides- que pueden estar sobre el mismo talo o en talos separados.El gameto masculino fecunda al femenino formándose una célula huevo o cigota. Esta célula posee el doble de cromosomas que cada gameta. Es decir que las cigotas son
siempre diploides (2n). Luego la cigota se divide por meiosis originando células con un solo juego de cromosomas, las cuales se dividen repetidamente para formar nuevamente el talo haploide.
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b. CICLO CON MEIOSIS EN EL ORGANISMO DIPLOIDE QUE PRODUCE GAMETAS
En el ciclo b el talo es diploide. Los gametos se forman por meiosis y la cigota reconstituye el talo por divisiones mitóticas.
c. CICLO CON MEIOSIS EN EL ORGANISMO DIPLOIDE
QUE PRODUCE ESPORAS
En el ciclo c, el talo haploide -que denominamos "gametofito"- produce gametos. Estos dan lugar a la cigota, la cual se divide por mitosis originando un talo diploide o "esporofito". El esporofito produce por meiosis esporas haploides que germinan formando el gametofito.
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En las algas rojas los ciclos reproductivos se caracterizan por presentar tres generaciones alternantes: esporofito, gametofito y el carposporofito.
El esporofito es una fase multicelular asexual durante la cual se producen esporas.
El gametofito es una fase multicelular sexual en la que intervienen elementos reproductivos femeninos y masculinos. Estos se ubican algunas veces en talos separados y otras en un mismo talo. Durante esta fase se producen gametas.
El carposporofito es una fase multicelular asexual, microscópica. Como resultado de ella también se producen esporas.
En algunos tipos de algas el aspecto de las diversas fases es tan diferente entre sí que se las ha llegado a considerar como especies distintas, hasta que su estudio permitió aclarar que se trataba de varios aspectos de una misma especie.
La reproducción sexual Exige la participación de dos antecesores, cuya unión forma un cigoto. En las plantas de autopolinización y en los animales hermafroditas ambos progenitores pueden estar en el mismo cuerpo animal o vegetal, aunque la reproducción es típicamente sexual.
La unión de los gametos, fecundación, da lugar a un individuo que tiene la mitad de los genes de cada uno de sus progenitores. Los individuos nuevos tienen diferencias entre sí y respecto a sus padres. Esta variabilidad genética permite que se produzca la selección natural, y como consecuencia, la especie evoluciona. La desventaja de este tipo de reproducción, es que es necesaria la existencia de dos sexos.
Pueden distinguirse tres variaciones en la reproducción sexual de las algas. Isogamia se refiere a la unión de dos gametos idénticos, generalmente móviles, uno de los cuales es mucho mayor que el otro, se llama anisogamia, y la unión de un gameto macho o espermatozoo, con un huevo inmóvil, se denomina oogamia. La reproducción sexual isogamia suele reproducirse en las formas menos evolucionadas, mientras que la anisogamia y la oogamia son características de las plantas más evolucionadas. En todas estas algas, los gametos se forman en células especiales llamadas gametangios. Después de liberarse de los gametangios, los gametos, si son móviles, nadan por breve tiempo, y luego se combinan para formar cigotos. Los isogametos de algunas algas verdes son similares a las zoosporas asexuales, aunque generalmente de menor volumen y fisiológicamente más débiles.
Ciclos vitales
La reproducción sexual comprende dos procesos fundamentales: Una clase especial de división nuclear, meiosis, que reduce el número de cromosomas diploides (2N) a haploide (1N) y fecundación, la fusión de dos gametos 1N (células sexuales especializados) para formar un cigoto 2N o huevo fertilizado.
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En lagas y hongos, y en todas las plantas superiores-hiervas, helechos, confieras y plantas de flores, el ciclo vital es una alternancia de generaciones compleja. Aunque los detalles de este proceso varían de un grupo de plantas a otro, los fenómenos esenciales son similares en todos lo9s grupos. El cigoto 2N en estas plantas se divide por mitosis y forma una planta con células 2N. La planta 2N se denomina esporofito y algunas de las células esporofitas sufren meiosis para producir meiosporas. Estas meiosporas 1N se divide mitóticamente para formar una segunda generación de plantas denominadas gametofitos, Las células de la generación de gametofitos son 1N; cuando una gametofito madura por mitosis produce gametos 1N. La unión de dos gametos 1N en la fertilización produce un cigoto 2N, y así se completa el ciclo. Este tipo de ciclo vital se denomina ciclo vital III. Las plantas superiores presentan un ciclo vital caracterizado por alternancia de generaciones, primero una haploide que produce gametos y luego una diploide, que produce esporas. Durante la evolución, desde las lagas hasta los rosales, el esquema fundamental del ciclo no ha variado; pero se han producido cambios extraordinarios en los órganos vegetativos y reproductores, así como en el tamaño relativo y las relaciones de alimentación entre las dos generaciones.
Diagrama de la alternancia de generaciones en las
Plantas esporofito (diploide) y gametofito (haploide)
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2.3.4.3.3. Clasificación
Se clasifican en 11 grupos con categoría de división. De entre ellos destacamos cuatro:
1. Cianofíceas (algas verde-azuladas): Son organismos procariotas fotosintéticos que poseen clorofila a, están más próximos a las otras bacterias fotosintéticas que a algas eucariotas por lo que también se les denomina cianobacterias. No obstante, de acuerdo a la definición de alga indicada anteriormente están dentro del grupo de las algas.
Entre las que tienen uso biotecnológico destaca las del género Spirulina, como la Ulva Spirulina (en Chile llamada luche, en voz mapuche) que se emplea como alimento por su alto contenido en proteínas (hasta el 70% del peso seco). Muchos de estos organismos tienen capacidad de fijar nitrógeno atmosférico al tener el sistema enzimático nitrogenasa.
También está el Pelillo (Gracilaria spirulina), que se encuentra desde Arica a la zona de los canales. En las zonas de más bajas mareas. Es una de las algas de mayor importancia comercial.
Las pertenecientes a este género son algas verdes que se ubican en las zonas de las mareas. Tienen más de una generación al año y aparecen en las zonas rocosas que han perdido su cubierta viva, ya sea de otras algas o de animales sesiles. Por esta razón, se las llama esoecies oportunistas, junto con otras especies de esta misma categoría y también pertenecientes al grupo de las clorofitas, dan el color verde característico de algunas zonas de la región intermareal de playas rocosas.
2. Rodofíceas (Algas rojas). El color pardo-rojizo viene dado por la existencia de biliproteínas (ficoeritrina y ficocianina principalmente) que contribuyen a enmascarar el color verde de la clorofila.
Son organismos eucarióticos presentes sobre todo en el medio marino, la mayoría son pluricelulares aunque también hay especimenes unicelulares. Constituyen el grupo más diverso entre las algas con alrededor de 4.000 especies. Aunque se encuentran en todos los mares del mundo su abundancia disminuye del ecuador a las aguas polares en comparación con algas verdes y pardas.
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Algunas especies pueden vivir a gran profundidad (200 m) como ciertas algas calcáreas. Las primeras algas rojas datan de la era Paleozoica, periodo siluriano (hace 435-460 millones de años). En las paredes celulares presentan polisacáridos complejos cuya función principal es servir como cemento (coloide) que cohesiona la estructura del alga. Aunque tienen gran importancia como alimento humano, los ficocoloides (agar y carragenatos) son los principales productos de interés industrial en estas algas.
3. Feofíceas (algas pardas): La coloración parda, de tonalidad muy variable, es debida a la presencia de ciertos pigmentos carotenoides (fucoxantinas). Además de la clorofila a poseen clorofila c.
Son algas eucariotas, pluricelulares y morfológicamente muy diversificadas, encontrándose sólo en agua de mar y con forma que van desde algas filamentosas de estructura sencilla hasta algas que ya tienen tejidos diversificados por los que se realiza transporte de nutrientes dentro de la planta.
Las algas pardas dominan en las aguas frías, particularmente en el hemisferio norte. Se fijan al sustrato mediante rizoides formando auténticos bosques o praderas como las de Laminaria en el Atlántico o Macrocystis en el Pacífico.
En los trópicos la única zona con gran abundancia de algas pardas es el Mar de los Sargazos. Constituyen las algas más modernas ya que los primeros registros fósiles datan del periodo terciario, en el mioceno (hace 25 millones de años). En la pared de algunas especies se encuentran coloides denominados alginatos, además muchas algas pardas poseen también interés agropecuario, en la alimentación humana, farmacología y cosmética.
4. Clorofíceas (algas verdes). Son un grupo muy heterogéneo de algas con clorofila b además de la clorofila a y una gran variedad de carotenoides.
Son algas que han colonizado todos los ambientes, encontrándose el 90% de las especies en agua dulce y el 10% restante en aguas marinas. Las especies de agua dulce tienen una distribución cosmopolita.
En ambientes marinos tropicales y semitropicales el número de especies es bajo y el mismo en todas las zonas del mundo a esa latitud, en cambio en aguas frías y templadas la diversidad es más alta.
Las clorofíceas aparecen en la era paleozoica, periodo Ordoviciano (hace 500-530 millones de
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años) y constituyeron los antecesores de los vegetales terrestres. Hay una gran diversidad morfológica, desde algas unicelulares a pluricelulares bastante complejos.
2.3.4.3.4. Aplicaciones de las algas
USOS INDUSTRIALES: FICOCOLOIDES
De las paredes de algas rojas se extra los polisacáridos agar y carrgenatos, mientras que de la de algas pardas se extraen los alginatos.
El agar se añade como aditivo gelificante y espesante en gran cantidad de alimentos (confituras, merengues, helados etc.).
También se emplea en la industria fotográfica (estabiliza la nitroglicerina), industria biotecnológica (agarosa para separaciones cromatográficas y electroforéticas). Las especies más empleadas en la extracción de agar pertenecen al género Gelidium, Pterocladiella, Gelidiella y Gracilaria.
Otro usos son en cosmética (pasta de dientes, barras aerosoles) e industria farmacológica (contra úlceras gástricas e infecciones víricas). Se usan unas 15 especies en al extracción de carragenatos destacando Chondrus crispus, Mastocarpus stellatus, Euchema sp , esta última se cultiva en Filipinas e Indonesia y contribuyen alrededor de un 80% de la producción mundial.
Los alginatos son polisacáridos que disueltos en una pequeña cantidad de agua tienen un gran poder espesante, gelificante y estabilizante. El 50 % del alginato extraído se emplea en la industria textil, un 30% en la industria alimentaria, ya que aportan textura y consistencia evitando la formación de cristales de hielo, el resto se usa en la industria celulosa (suavizar la superficie del papel), industria farmacéutica (excipientes y preparación de apósitos) e industria cosmética (jabón, champús, pinturas de labios, espumas de afeitar) . De las 300 especies potencialmente útiles se utilizan unas 12, destacando Macrocystis pyrifera, Laminaria hyperborea, Laminaria digitata, Saccorhiza polyschides, Ascophyllum nodosum y Fucus sp.
USOS AGROPECUARIOS
Los arribazones de algas han constituido una fuente de abono para las tierras de cultivo. Aparte de abonar, las algas mejoran las características nutritivas del suelo e impiden el crecimiento de malas hierbas. Se emplean también como complemento en la dieta del ganado. Actualmente hay empresas que fabrican harinas de algas para ser suministradas al ganado.
Por último, se han desarrollado fertilizantes basados en extractos líquidos de algas ya que se ha probado que aumentan la resistencia de los cultivos a las heladas y plagas y además estimulan el crecimiento y producción vegetal.
USOS ALIMENTARIOS
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El consumo directo de algas en la alimentación humana está mucho más extendido en los países orientales (China, Corea, Japón) que en los occidentales.
Así, por ejemplo, el uso de Porphyra como alimento data al menos del 535 antes de Cristo. Porphyra es conocida como Nori (Japón), Zikai (China), Kim (Corea) o Karengo (Nueva Zelandia), y se cultiva en la bahía de Tokio desde alrededor de 1640 y desde hace 200 años en China.
Esta especie constituye con gran diferencia la especie de Rhodophyta que más se consume en el mundo para alimento, tras diferentes algas pardas.
Son apreciadas por sus propiedades nutritivas y características organolopédicas. Algunas algas poseen características nutritivas de gran interés en comparación con vegetales terrestres.
USOS FARMACOLÓGICOS
La aplicación en la medicina tradicional es muy común en el sudeste asiático. En la industria farmacológica su uso está relacionado con su poder gelificante, sin embargo también se han encontrado actividad antitumoral, antioxidante, anti-úlceras etc.
Se ha demostrado que una dieta rica en Porphyra. tenera reduce la incidencia de tumores intestinales y cáncer de mama en animales de laboratorio. Esta propiedad parece estar relacionada con el contenido de ésteres de S en las polisacáridos de pared y con el contenido en Vitamina A y b-caroteno (un talo contiene 27% de la cantidad diaria recomendada). Por otro lado reduce el nivel de colesterol siendo la sustancia activa b-homobetaina.
La utilización terapéutica de las algas está extendida en homeopatía: Así el musgo de irlanda (Chondrus crispus) produce una gran cantidad de mucílago que le confiere propiedades emolientes, laxantes y expectorantes y contra el estreñimiento crónico, extractos de laminaria (Laminaria sp.) dilata los conductos del organismo (por ejemplo, cuello del útero) y el sargaso vejigoso (Sargassum sp., Fucus vesiculosus) combate paperas, infartos glandulares, la gota y la obesidad. Se está investigando la eficacia de las algas contra ciertas afecciones y enfermedades: trombosis, colesterol, trastornos gástricos y vesiculares, astenias, reumatismo y espasmofilia.
USOS COSMÉTICOS
Las aplicaciones cosméticas son las más conocidas, se emplean en cremas, mascarillas, champúes, lociones etc. La acción benéfica de las algas se manifiesta sobre todo en el tratamiento de uñas rotas, acné, caída del cabello, antiarrugas, seborrea, y barros.
También constituyen un excelente complemento en las curas de rejuvenecimiento de la piel o incluso contra la obesidad y la celulitis. Actualmente está creciendo su uso en dietética y talasoterapia.
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USOS EN RESTAURACIÓN MEDIOAMBIENTAL Y ACUICULTURA
Actualmente se investiga el uso de las algas en la depuración de efluentes de piscifactorías cargados de compuestos de nitrógeno (amonio y urea) y carbono que al ser consumidos por las algas reducen la eutrofización de aguas costeras. Por otro lado también se están desarrollando sistemas de poli-acuicultura integrada en el que las algas crecidas en efluentes de granjas de cultivo de peces o moluscos sirven de complemento dietético para los propios animales.
2.4) VIRUS
Existen opiniones dispares sobre si los virus son una forma de vida o estructuras orgánicas que interactúan con los seres vivos. Por ello algunos autores se refieren a ellos como «organismos al límite de la vida». Por una parte se asemejan a los organismos que tienen genes y evolucionan por selección natural, y se reproducen creando múltiples copias de sí mismos para autoensamblarse. Sin embargo, carecen de estructura celular, lo cual es considerado la unidad básica de la vida. Además, los virus no tienen un metabolismo propio, y necesitan una célula huésped para crear nuevos productos. Por tanto, no se pueden reproducir en el exterior de una célula huésped (aunque bacterias como Rickettsia y Chlamydia son considerados organismos vivos a pesar de tener la misma limitación). Las formas de vida aceptadas utilizan la división celular para reproducirse, mientras que los virus aparecen de forma súbita y en gran cantidad dentro de las células, lo que es análogo al crecimiento autónomo de los cristales.
En biología, un virus (del latín virus, «toxina» o «veneno») es una entidad infecciosa microscópica que sólo puede multiplicarse dentro de las células de otros organismos. Los virus se componen de dos o tres partes: su material genético, que porta la información hereditaria, que puede ser ADN o de ARN; una cubierta proteica que protege a estos genes, llamada cápside y en algunos también se puede encontrar una bicapa lipídica que los rodea cuando se encuentran fuera de la célula, denominada envoltura vírica.(Imagen de la estructura de un virus. derecha) Los virus varían en su forma, desde simples helicoides o icosaedros hasta estructuras más complejas.
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2.4.1) Infección de los virus en otras especies.
Los virus infectan todo tipo de vida celular y, aunque los virus existen en todo el mundo, cada especie celular tiene un grupo de virus específico, que a menudo sólo infectan esta especie. Los virus son importantes patógenos del ganado. Enfermedades como la fiebre aftosa y la lengua azul son causadas por virus. Los animales de compañía (como perros, gatos y caballos), si no se les vacuna, son susceptibles a infecciones víricas graves. El parvovirus canino es causado por un pequeño virus ADN y las infecciones a menudo son fatales en los cachorros. Afortunadamente, la mayoría de virus coexisten de manera inofensiva con su huésped y no causan signos o síntomas de enfermedad.
Plantas
Hay muchos tipos de virus de las plantas, pero a menudo sólo causan una pérdida de producción, y no es económicamente viable intentar controlarlos. Los virus de las plantas a menudo son transmitidos de una planta a otra por organismos conocidos como vectores. Normalmente son insectos, pero también se ha demostrado que algunos hongos, nemátodos y organismos unicelulares son vectores.
Las plantas tienen mecanismos de defensa elaborados y eficientes contra los virus. Uno de los más eficientes es la presencia de los llamados genes de resistencia (R). Cada gen R confiere resistencia a un virus determinado desencadenando zonas localizadas de muerte celular alrededor de la célula infectada, que se pueden ver a simple vista en forma de manchas grandes. Esto detiene la expansión de la infección. La interferencia del ARN también es una defensa efectiva en las plantas. Cuando están infectadas, las plantas a menudo producen desinfectantes naturales que matan los virus, como el ácido salicílico, el óxido nítrico y moléculas reactivas de oxígeno.
Bacterias
Los bacteriófagos son un grupo extremadamente común y diverso de virus. Por ejemplo, los bacteriófagos son la forma más común de entidad biológica en los medios acuáticos; en los océanos hay hasta diez veces más de estos virus que de bacterias, alcanzando niveles de 250 millones de bacteriófagos por milímetro cúbico de agua marina. Estos virus infectan bacterias específicas uniéndose a moléculas receptoras de superficie y entrando en la célula. En un periodo corto de tiempo (en algunos casos en unos minutos), las polimerasas bacterianas empiezan a traducir ARN vírico en proteína. Estas proteínas se convierten en nuevos viriones dentro de la célula, proteínas colaboradoras que ayudan a parecerse nuevos viriones, o proteínas implicadas en la lisis celular. Los enzimas víricos colaboran en la destrucción de la membrana celular y, en el caso del fago T4, un poco más de veinte minutos después de la inyección ya se pueden liberar más de 300 fagos.
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El mecanismo principal por el que las bacterias se defienden de los bacteriófagos es produciendo enzimas que destruyen el ADN ajeno. Estas enzimas, llamadas endonucleases de restricción, fragmentan el ADN vírico que los bacteriófagos introducen en las células bacterianas. Las bacterias también tienen un sistema que utiliza secuencias CRISPR para retener fragmentos del genoma de virus que se han encontrado en el pasado, lo que les permite impedir la replicación del virus mediante una forma de interferencia del ARN. Este sistema genético proporciona a las bacterias una inmunidad adquirida a las infecciones.
Archaea
Algunos virus se replican dentro de los arqueas, se trata de virus ADN que parecen no tener relación con ninguna otra forma de virus y que tienen una variedad de formas inusuales, como botellas, barras con un gancho o incluso lágrimas. Estos virus han sido estudiados en mayor detalle en los termófilos, en particular los órdenes Sulfolobales y Thermoproteales. La defensa contra estos virus puede incluir la interferencia del ARN de secuencias de secuencias repetidas de ADN del genoma arqueobacterial que están relacionadas con los genes de los virus.
2.4.2) Clasificación
Las clasificaciones intentan describir la diversidad de virus dándoles nombre y agrupándolos según sus semejanzas. En 1962, André Lwoff, Robert Horne y Paul Tournier fueron los primeros en desarrollar una forma de clasificación de los virus, basada en el sistema jerárquico linneano. Este sistema basa la clasificación en filos, clases, órdenes, familias, géneros y especies. Los virus fueron agrupados según sus propiedades compartidas (no las de sus huéspedes) y el tipo de ácido nucleico del que se compone su genoma. Posteriormente se formó Comité Internacional de Taxonomía de Virus.
2.4.2.1. Clasificación del ICTV
El Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) desarrolló el sistema de clasificación actual y escribió pautas que daban más importancia a ciertas propiedades de los virus para mantener la uniformidad familiar. Un sistema universal para clasificar los virus y una taxonomía unificada han sido establecidos desde 1966. El 7 º Informe del ICTV formalizó por primera vez el concepto de especie vírica como el taxón más bajo de una jerarquía ramificada de taxones de virus. Sin embargo, actualmente sólo se ha estudiado una pequeña parte de toda la diversidad de los virus, y análisis de muestras obtenidas de humanos revelan que aproximadamente un 20% de secuencias víricas recuperadas no han sido observadas anteriormente. Muestras del ambiente, como sedimentos marinos y oceánicos, revelan que la gran mayoría de secuencias son completamente nuevas.
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La estructura general de la taxonomía es la siguiente:
Orden (-virales)
Familia (-viridae)
Subfamilia (-virinae)
Género (-virus)
Especie (-virus)
La taxonomía actual del ICTV (2008) reconoce cinco órdenes: los caudovirales, los herpesvirales, los mononegavirales, los nidovirales y los picornavirales. El comité no distingue formalmente entre subespecies, cepas y aislamientos. En total, hay cinco órdenes, 82 familias, 11 subfamilias, 307 géneros, 2.083 especies y unos 3.000 tipos que aún no han sido clasificados.
2.4.2.2. Clasificación Baltimor
El biólogo ganador del Premio Nobel David Baltimore diseñó el sistema de clasificación de Baltimore. El sistema de clasificación del ICTV es utilizado en combinación con el sistema de clasificación de Baltimore en la clasificación moderna de los virus.
La clasificación de Baltimore de los virus se basa en el mecanismo de producción de ARNm. Los virus deben generar ARNm de su genoma para producir proteínas y replicarse, pero cada familia de virus utiliza mecanismos diferentes. El genoma de los virus puede ser monocatenario (ss) o bicatenario (ds), de ARN o ADN, y pueden utilizar o no la transcriptasa inversa. Además, los virus ARN monocatenarios pueden ser o positivos (+) o negativos (-). Esta clasificación reparte los virus en siete grupos:
I: Virus dsDNA (ej., adenovirus, herpesvirus, poxvirus) II: Virus ssDNA (ej., parvovirus) III: Virus dsARN (ej., reovirus) IV: Virus (+)ssRNA (ej., picornavirus, togavirus) V: Virus (-)ssRNA (ej., Ortomixovirus, rabdovirus) VI: Virus ssRNA-RT (ej., retrovirus) VII: Virus dsDNA-RT (ej., herpesviridae)
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Como ejemplo de la clasificación vírica, el virus de la varicela, varicela zoster (VZV), pertenece al orden de los herpesvirales, la familia de los Herpesviridae, la subfamilia de los Alphaherpesvirinae y el género Varicellovirus. El VZV se encuentra en el grupo I de la clasificación de Baltimore porque es un virus ADN bicatenario que no utiliza la transcriptasa inversa.
2.4.3 Reproducción
Al introducirse en el organismo Para replicarse el virus se acerca y entra en contacto con la membrana celular de la célula a infectar. Al ser un linfocito se activa para atacar el virus intruso y lo farofita , ya en el Interior del citoplasma la envoltura del virus se desprende y arroja el ARN vírico y unas encimas llamadas trans criptaza inversa , gracias a estas encimas el ARN vírico se transcribe y da lugar a una hebra de ADN que se replica para dar lugar a una doble hélice y se inserta en el cromosoma celular del linfocito , allí puede permanecer latente o en cambio mandar la orden de sintetizar nuevas copias de ARN vírica de proteínas y encimas transcriptaza inversa y los huevos virus abandonan la célula mediante un proceso de de germinación para infectar otra células.
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FASES DE REPRODUCCION VIRAL
1.-FASE DE FIJACIÓN (A): Los virus se unen por la placa basal a la cubierta de la pared bacteriana.
2.-FASE DE CONTRACCIÓN (B): La cola se contrae y el ácido nucléico del virus se empieza a inyectar.
3.-FASE DE PENETRACIÓN (C): El ácido nucléico del virus penetra en el citoplasma de la bacteria, y a partir de este momento puede seguir dos ciclos diferentes:
Fuera de una célula hospedante, un virus es una partícula inerte. Pero una vez dentro de la célula, el virus se reproduce muchas veces y forma miles de individuos que abandonan la célula para buscar otras a las que parasitar. Los virus patógenos actúan destruyendo o dañando las células cuando abandonan aquéllas en las que se han reproducido.
Los virus, al carecer de las enzimas y precursores metabólicos necesarios para su propia replicación, tienen que obtenerlos de la célula huésped que infectan. La replicación viral es un proceso que incluye varias síntesis separadas y el ensamblaje posterior de todos los componentes, para dar origen a nuevas partículas infecciosas.
La replicación se inicia cuando el virus entra en la célula: las enzimas celulares eliminan la cubierta y el ADN o ARN viral se pone en contacto con los ribosomas, dirigiendo la síntesis de proteínas. El ácido nucleico del virus se autoduplica y, una vez que se
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sintetizan las subunidades proteicas que constituyen la cápsida, los componentes se ensamblan dando lugar a nuevos virus.
Una única partícula viral puede originar una progenie de miles.
Determinados virus se liberan destruyendo la célula infectada, y otros, sin embargo, salen de la célula sin destruirla por un proceso de exocitosis que aprovecha las propias membranas celulares. En algunos casos las infecciones son “silenciosas”, es decir, los virus se replican en el interior de la célula sin causar daño evidente.
Los virus que contienen ARN son sistemas replicativos únicos, ya que el ARN se autoduplica sin la intervención del ADN. En algunos casos, el ARN viral funciona como ARN mensajero (ver Genética), y se replica de forma indirecta utilizando el sistema ribosomal y los precursores metabólicos de la célula huésped. En otros, los virus llevan en la cubierta una enzima dependiente de ARN que dirige el proceso de síntesis. Otros virus de ARN, los retrovirus, pueden producir una enzima que sintetiza ADN a partir de ARN. El ADN formado actúa entonces como material genético viral.
CICLOS LÍTICO Y LISOGÉNICO DE UN BACTERIÓFAGO
LÍTICO
Todos los bacteriófagos (virus que parasitan bacterias) tienen un ciclo lítico, o infeccioso, en el que el virus, incapaz de replicarse por sí mismo, inyecta su material genético dentro de una bacteria. Utilizando las enzimas y los mecanismos de síntesis de proteínas del huésped, el virus puede reproducirse y volverse a encapsular, fabricando unas 100 nuevas copias antes de que la bacteria se destruya y estalle. Al lisarse, se daña la membrana de la célula huésped y el citoplasma escapa. La célula muere rápidamente, liberando las partículas virales.
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En el ciclo lítico el ADN bacteriano fabrica las proteínas víricas y copias de ácidos nucléicos víricos. Cuando hay suficiente cantidad de estas moléculas, se produce el ensamblaje de la proteína y el A.D.N. vírico y se liberan al medio, produciendo la muerte de la célula.
LISOGENICO
Algunos bacteriófagos, sin embargo, se comportan de diferente forma cuando infectan a una bacteria. El material genético que inyectan se integra dentro del ADN del
huésped; se replica de manera pasiva con éste, y lo hereda la progenie bacteriana. En una de cada 100.000 de estas células lisogénicas, el ADN viral se activa de forma espontánea y comienza un nuevo ciclo lítico.El ciclo liso génico es uno de los varios tipos de ciclos en los que la célula huésped no es destruida, pero un sitio en el cromosoma es ocupado por el virus y utilizado para la replicación de los genes virales. La infección viral propiamente dicha entra en una fase de latencia durante este proceso.
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En el ciclo lisogénico se produce cuando el genoma del virus queda integrado en el genoma de la bacteria, no expresa sus genes y se replica junto al de la bacteria. El virus queda en forma de profago.
2.4.4 Aplicaciones
Ciencias de la vida y medicina
Los virus son importantes para el estudio de la biología molecular y celular, pues son sistemas sencillos que se pueden utilizar para manipular e investigar el funcionamiento de las células. El estudio y el uso de los virus han ofrecido información valiosa sobre aspectos de la biología celular. Por ejemplo, los virus han resultado útiles en el estudio de la genética y han contribuido a comprender los mecanismos básicos de la genética molecular, como la replicación del ADN, la transcripción, la maduración del ARN, la traducción, el transporte de proteínas y la inmunología.
Los genetistas a menudo utilizan virus como vectores para introducir genes en células que están estudiando. Esto es útil para hacer que la célula produzca una sustancia ajena, o para estudiar el efecto de la introducción de un nuevo gen en el genoma. A este proceso se le denomina transducción. De manera similar, la viroterapia utiliza virus como vectores para tratar diversas enfermedades, pues pueden dirigirse específicamente a células y al ADN. Tiene un uso prometedor en el tratamiento del cáncer y en la terapia génica. Científicos del este de Europa han utilizado la terapia fágica como alternativa a los antibióticos desde hace un tiempo, y el interés por este enfoque está creciendo debido al alto nivel de resistencia a los antibióticos observado actualmente en algunas bacterias patógenas.
Materiales científicos y nanotecnología
Las tendencias actuales en nanotecnología prometen hacer un uso mucho más versátil de los virus. Desde el punto de vista de un científico de materiales, los virus pueden ser considerados nanopartículas orgánicas. Su superficie porta herramientas específicas diseñadas para cruzar las barreras de la célula huésped. El tamaño y la forma de los virus, así como el número y la naturaleza de los grupos funcionales de su superficie, están definidos con precisión. Por tanto, los virus son utilizados habitualmente en ciencia de materiales como carcasas de modificaciones de superficie unidas de forma covalente. Una cualidad particular de los virus es que pueden ser diseñados por evolución dirigida. Las técnicas potentes desarrolladas por las ciencias de la vida están siendo la base de enfoques de ingeniería hacia los nanomateriales, abriendo una gran variedad de usos mucho más allá de la biología y la medicina.
Debido a su tamaño, forma y estructuras químicas bien definidas, los virus han sido utilizados como moldes para organizar materiales a nanoescala. Ejemplos recientes incluyen el trabajo hecho en el Naval Research Laboratory de Washington D. C., utilizando partículas del Cowpea mosaic virus (CPMV) para amplificar señales en
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sensores basados en chips de ADN. En este uso, las partículas víricas separan las tinciones fluorescentes utilizadas con el fin de evitar la formación de dímeros no fluorescentes que actúen como extintores. Otro ejemplo es el uso del CPMV como nanoplaca de pruebas para moléculas electrónicas.
Armas
La capacidad de los virus de causar epidemias devastadoras en las sociedades humanas ha levantado la preocupación que se puedan convertir en armas biológicas. La preocupación aumentó después de que se consiguiera recrear el infame virus de la gripe española en un laboratorio. El virus de la viruela devastó numerosas sociedades a lo largo de la historia antes de ser erradicado. Actualmente sólo existe en varios laboratorios seguros en diversos lugares del mundo, pero los temores que pueda ser utilizado como arma no están totalmente infundados; la vacuna de la viruela no es segura, durante los años anteriores a la erradicación de la viruela, cayó más gente gravemente enferma como resultado de la vacunación que por la propia viruela, y la vacunación para la viruela ya no se practica. Por este motivo, gran parte de la población humana actual casi no tiene resistencia a la viruela.
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Fuentes:
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