La evolución de las bacterias ha progresado durante miles de millones de años desde la época del Precámbrico con su primera divergencia importante del linaje arqueal / eucariota hace aproximadamente 3.2-3.500 millones de años. [1] [2] Esto se descubrió mediante la secuenciación de genes de nucleoides bacterianos para reconstruir su filogenia . Además, también se descubrió evidencia de microfósiles permineralizados de procariotas tempranos en las rocas australianas Apex Chert , que datan de hace aproximadamente 3.500 millones de años [3].durante el período de tiempo conocido como el tiempo Precámbrico. Esto sugiere que un organismo del phylum Thermotogae [4] fue el ancestro común más reciente de las bacterias modernas.
Un análisis químico e isotópico adicional de la roca antigua revela que en el período sideriano , hace aproximadamente 2,450 millones de años, [5] había aparecido oxígeno . Esto indica que las cianobacterias fotosintéticas oceánicas evolucionaron durante este período porque fueron los primeros microbios en producir oxígeno como subproducto de su proceso metabólico . [6] Por lo tanto, se pensó que este filo había sido predominante hace aproximadamente 2.300 millones de años. Sin embargo, algunos científicos argumentan que podrían haber vivido hace 2.700 millones de años, [7] ya que esto fue aproximadamente antes de la época del Gran Evento de Oxigenación , lo que significa que los niveles de oxígeno tuvieron tiempo de aumentar en la atmósfera antes de que alterara el ecosistema durante este período. evento.
El aumento del oxígeno atmosférico llevó a la evolución de proteobacterias . Hoy en día, este filo incluye muchas bacterias fijadoras de nitrógeno , patógenos y microorganismos de vida libre. Este filo evolucionó hace aproximadamente 1.500 millones de años durante la era Paleoproterozoica . [8]
Sin embargo, todavía existen muchas teorías contradictorias sobre el origen de las bacterias. Aunque se han descubierto microfósiles de bacterias antiguas, algunos científicos argumentan que la falta de morfología identificable en estos fósiles significa que no se pueden utilizar para sacar conclusiones sobre una línea de tiempo evolutiva precisa de las bacterias. Sin embargo, los desarrollos tecnológicos más recientes significan que se han descubierto más pruebas.
Definición de bacterias
Las bacterias son microorganismos procariotas que pueden tener forma de bacilo , espirilli o cocos y medir entre 0,5 y 20 micrómetros. Fueron una de las primeras células vivas en evolucionar [9] y se han extendido para habitar una variedad de hábitats diferentes, incluidos respiraderos hidrotermales , rocas glaciares y otros organismos. Comparten características con las células eucariotas , incluido el citoplasma , la membrana celular y los ribosomas . Algunas características bacterianas únicas incluyen la pared celular (que también se encuentra en plantas y hongos ), flagelos (no es común para todas las bacterias) y el nucleoide . [ cita requerida ]
Las bacterias pueden metabolizar de diferentes formas, más comúnmente mediante procesos heterótrofos o autótrofos ( fotosintéticos o quimiosintéticos ). Las bacterias se reproducen a través de la fisión binaria , aunque aún pueden compartir información genética entre individuos, ya sea por transducción , transformación o conjugación . [ cita requerida ]
Proceso de evolución bacteriana
Las bacterias evolucionan en un proceso similar al de otros organismos. Esto es a través del proceso de selección natural , mediante el cual las adaptaciones beneficiosas se transmiten a las generaciones futuras hasta que el rasgo se vuelve común en toda la población. [10] Sin embargo, dado que las bacterias se reproducen a través de la fisión binaria, una forma de reproducción asexual , la célula hija y la célula madre son genéticamente idénticas. Esto hace que las bacterias sean susceptibles a las presiones ambientales, un problema que se supera al compartir información genética mediante transducción, transformación o conjugación. Esto permite que se desarrollen nuevas adaptaciones genéticas y físicas, lo que permite que las bacterias se adapten a su entorno y evolucionen. Además, las bacterias pueden reproducirse en tan solo 20 minutos, [11] lo que permite una rápida adaptación, lo que significa que nuevas cepas de bacterias pueden evolucionar rápidamente. Esto se ha convertido en un problema relacionado con [[Resistencia a los antimicrobianos | bacterias resistentes a los antibióticos. [ cita requerida ] ]]
Termotogales
Las bacterias termotogalas son típicamente organismos anaeróbicos termófilos o hipertermófilos , con tinción gramnegativa que pueden vivir cerca de respiraderos hidrotermales donde las temperaturas pueden oscilar entre 55 y 95 ° C. Se cree que son algunas de las formas de vida más tempranas . Se ha descubierto evidencia de estos organismos en el Apex Chert australiano cerca de antiguos respiraderos hidrotermales. [12] [13] Estas rocas datan de 3.46 mil millones de años y se cree que estos fósiles pertenecieron a las primeras bacterias termófilas. Esto se debe a que estos organismos no necesitan oxígeno para sobrevivir, que era un elemento que no estaba presente en grandes cantidades en la atmósfera primitiva de la Tierra. [14] Además, este filo todavía tiene especies vivas como Thermotoga neapolitana , que todavía se parecen en gran medida a su forma ancestral y todavía viven alrededor de estos respiraderos, que algunos científicos han utilizado como evidencia para apoyar esta teoría. [ cita requerida ]
Ha surgido evidencia más reciente, que sugiere que Thermotogales evolucionó aproximadamente hace entre 3.2 y 3.5 mil millones de años. Esta evidencia se recopiló mediante la secuenciación de genes de nucleoides bacterianos para reconstruir su filogenia. [1] [2] La primera divergencia importante dentro del filo Thermotogales fue entre Thermotogaceae y Fervidobacteriaceae , sin embargo, aún no se ha determinado cuándo ocurrió esto. La familia de Thermotogaceae luego divergió en el género Thermotoga y el género Pseudothermotoga . [15] El género Thermotoga representa a la mayoría de los hipertermófilos existentes y son únicos porque están envueltos en una membrana externa que se conoce como " toga ". Algunas especies de Thermotoga existentes incluyen T. neapolitana . [ cita requerida ]
Filogenia Thermotogale
La filogenia basada en el trabajo del Proyecto Árbol Vivo para Todas las Especies . [15]
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Cianobacterias
Las cianobacterias o algas verdiazules son bacterias gramnegativas, un filo de bacterias fotosintéticas que evolucionaron hace entre 2.300 y 2.700 millones de años. [16] Este procariota produce oxígeno como subproducto de sus procesos fotosintéticos. [17] Han tenido un impacto distintivo en la industria farmacéutica y agrícola debido a su potencial para producir compuestos bioactivos con propiedades antibacterianas, antifúngicas, antivirales y antialgas. Por lo general, forman filamentos móviles denominados hormogonia , que pueden formar colonias y luego brotar y viajar para colonizar nuevas áreas. Se han ubicado en entornos que incluyen agua dulce, océanos, suelo y rocas (tanto húmedas como secas), así como rocas árticas. [ cita requerida ]
Estos organismos habían desarrollado centros de reacción fotosintéticos y se convirtieron en los primeros autótrofos productores de oxígeno en aparecer en el registro fósil. Utilizan la luz solar para impulsar sus procesos metabólicos, lo que elimina el dióxido de carbono de la atmósfera y libera oxígeno. [18] Debido a este rasgo, algunos científicos atribuyen a este filo la causa del Gran Evento de Oxigenación hace aproximadamente 2.300 millones de años [19]
Sin embargo, los parientes conocidos más cercanos de las cianobacterias productoras de oxígeno no produjeron oxígeno. [20] Estos parientes son Melainabacteria y Sericytochromatia, ninguno de los cuales puede realizar la fotosíntesis. A través de la secuenciación genética, los científicos descubrieron que estos dos grupos no tenían restos de los genes necesarios para el funcionamiento de las reacciones fotosintéticas. [20] Esto sugiere que Cyanobacteria, Melainabacteria y Sericytochromatia evolucionaron a partir de un ancestro común no fotosintético. [ cita requerida ]
Referencias
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enlaces externos
- ¿Qué son las cianobacterias y cuáles son sus tipos?
- Servidor web para la investigación de cianobacterias
- Price, RG "Comprensión de la evolución: historia, teoría, evidencia e implicaciones" . racionalrevolution.net . Consultado el 23 de febrero de 2015 .