Procariotas marinos
Los procariotas marinos son bacterias marinas y arqueas marinas . Se definen por su hábitat como procariotas que viven en ambientes marinos , es decir, en el agua salada de mares u océanos o en el agua salobre de los estuarios costeros . Todas las formas de vida celular se pueden dividir en procariotas y eucariotas. Los eucariotas son organismos cuyas células tienen un núcleo encerrado dentro de membranas , mientras que los procariotas son organismos que no tienen un núcleo encerrado dentro de una membrana. [1] [2] [3]El sistema de clasificación de la vida de tres dominios agrega otra división: los procariotas se dividen en dos dominios de la vida, las bacterias microscópicas y las arqueas microscópicas, mientras que todo lo demás, los eucariotas, se convierte en el tercer dominio. [4]
Los procariotas juegan un papel importante en los ecosistemas como descomponedores que reciclan nutrientes. Algunos procariotas son patógenos y causan enfermedades e incluso la muerte en plantas y animales. [5] Los procariotas marinos son responsables de niveles significativos de la fotosíntesis que ocurre en el océano, así como del ciclo significativo del carbono y otros nutrientes . [6]
Los procariotas viven en toda la biosfera . En 2018 se estimó que la biomasa total de todos los procariotas del planeta era equivalente a 77 mil millones de toneladas de carbono (77 Gt C). Se compone de 7 Gt C para arqueas y 70 Gt C para bacterias. Estas cifras pueden contrastarse con la estimación de la biomasa total de los animales en el planeta, que es de aproximadamente 2 Gt C, y la biomasa total de los humanos, que es de 0.06 Gt C. [7] Esto significa que las arqueas colectivamente tienen más de 100 veces el biomasa colectiva de humanos y bacterias más de 1000 veces.
No hay evidencia clara de vida en la Tierra durante los primeros 600 millones de años de su existencia. Cuando llegó la vida, estuvo dominada durante 3.200 millones de años por los procariotas marinos. La vida más compleja, en forma de eucariotas corona , no apareció hasta la explosión del Cámbrico hace apenas 500 millones de años. [8]
La Tierra tiene unos 4.540 millones de años. [9] [10] [11] La evidencia indiscutible más antigua de vida en la Tierra data de hace al menos 3.500 millones de años, [12] [13] durante la Era Eoarcaica después de que una corteza geológica comenzara a solidificarse siguiendo el anterior Eón Hadeano fundido . Se han encontrado fósiles de esteras microbianas en areniscas de 348 mil millones de años en Australia Occidental . [14] [15]
Las especies pasadas también han dejado registros de su historia evolutiva. Los fósiles, junto con la anatomía comparada de los organismos actuales, constituyen el registro morfológico o anatómico. [16] Al comparar las anatomías de especies modernas y extintas, los paleontólogos pueden inferir los linajes de esas especies. Sin embargo, este enfoque es más exitoso para organismos que tenían partes del cuerpo duras, como conchas, huesos o dientes. Además, como los procariotas, como las bacterias y las arqueas, comparten un conjunto limitado de morfologías comunes, sus fósiles no proporcionan información sobre su ascendencia.
Árbol filogenético y simbiogenético de organismos vivos, que muestra una vista de los orígenes de eucariotas y procariotas.
Una representación metagenómica reciente (2016) del árbol de la vida utilizando secuencias de proteínas ribosómicas .
[24] El árbol incluye 92 filos bacterianos con nombre, 26 filos de arqueas y cinco supergrupos eucariotas. A los linajes principales se les asignan colores arbitrarios y se nombran en cursiva con nombres de linajes bien caracterizados. Los linajes que carecen de un representante aislado se resaltan con nombres en cursiva y puntos rojos.
Eucariota versus procariota
Una vista del árbol filogenético basada en el sistema de tres dominios , que muestra la divergencia de las especies modernas de su ancestro común en el centro.
[25] Los tres dominios están coloreados, con bacterias azul, verde arqueas y rojo eucariotas .
El rango de tamaños que muestran los procariotas (bacterias y arqueas) y virus en relación con los de otros organismos y biomoléculas.
Las esteras microbianas son la forma de vida más antigua en la Tierra de la que hay buena evidencia fósil . La imagen muestra una estera de cianobacterias y algas.
Los estromatolitos se forman a partir de esteras microbianas a medida que los microbios se mueven lentamente hacia arriba para evitar ser asfixiados por sedimentos.
El aerosol marino que contiene microorganismos marinos , incluidos los procariotas, puede ser arrastrado hacia la atmósfera donde se convierte en aeroplancton y puede viajar por todo el mundo antes de volver a la tierra.
Estimaciones de recuentos de especies microbianas en los tres dominios de la vida
Las bacterias son el grupo más antiguo y con mayor biodiversidad, seguido de Archaea y Fungi (los grupos más recientes). En 1998, antes de que se tomara conciencia de la extensión de la vida microbiana, Robert M. May
[48] estimó que había 3 millones de especies de organismos vivos en el planeta. Pero en 2016, Locey y Lennon
[49] estimaron que el número de especies de microorganismos podría llegar a 1 billón.
[50] Diferentes formas de bacterias ( cocos , varillas y espiroquetas ) y sus tamaños en comparación con el ancho de un cabello humano. [58] Algunas bacterias tienen forma de coma ( vibrio ). Las arqueas tienen formas similares, aunque la arqueona Haloquadratum es plana y cuadrada. [59]
La unidad μm es una medida de longitud, el micrómetro , igual a 1/1000 de milímetro.
Pelagibacter ubique del clado SAR11 es la bacteria más abundante en el océano y juega un papel importante en el ciclo global del carbono .
Micrografía electrónica de barrido de una cepa de
Roseobacter , un género importante y extendido de bacterias marinas. Para la escala, el tamaño de los poros de la membrana es de 0,2 µm de diámetro.
[60] Vibrio vulnificus , una bacteria virulenta que se encuentra en los estuarios y a lo largo de las zonas costeras.
La marina Thiomargarita namibiensis , la bacteria más grande conocida
La bacteria Marinomonas arctica crece dentro del hielo marino del Ártico a temperaturas bajo cero
Cianobacterias de una estera microbiana . Las cianobacterias fueron los primeros organismos en liberar oxígeno a través de la fotosíntesis.
La diminuta cianobacteria Prochlorococcus es un importante contribuyente al oxígeno atmosférico.
Imagen de la NASA de una gran floración de cianobacterias Nodularia arremolinándose en el Mar Báltico [78]
Colonias de cianobacterias marinas Trichodesmium
interactúan con bacterias para adquirir hierro del polvo
una. Trichodesmium spp., Fijador de N
2 , que se encuentra comúnmente en aguas tropicales y subtropicales, tiene una gran importancia ambiental en la fertilización del océano con nutrientes importantes.
B. Trichodesmium puede establecer floraciones masivas en regiones oceánicas pobres en nutrientes con alta deposición de polvo, en parte debido a su capacidad única para capturar polvo, centrarlo y posteriormente disolverlo.
C. Vía propuesta de adquisición de Fe unido al polvo: las bacterias que residen dentro de las colonias producen sideróforos (cI) que reaccionan con las partículas de polvo en el núcleo de la colonia y generan Fe (c-II) disuelto. Este Fe disuelto, complejado por sideróforos, es adquirido por
Trichodesmium y sus bacterias residentes (c-III), resultando en un beneficio mutuo para ambos socios del consorcio .
[83] Los cloroplastos de los glaucófitos tienen una capa de peptidoglicano , evidencia que sugiere su origen endosimbiótico de cianobacterias .
[84] Inicialmente, las arqueas se consideraban extremófilos que vivían en entornos hostiles, como las arqueas amarillas que se muestran aquí en una fuente termal , pero desde entonces se han encontrado en una gama mucho más amplia de hábitats .
[92] Dos células de
Nanoarchaeum equitans con su huésped más grande
Ignicoccus Una estera microbiana con incrustaciones de óxido de hierro en el costado de un monte submarino puede albergar comunidades microbianas dominadas por Zetaproteobacteria oxidante de hierro.
Flagelo bacteriano rotado por un motor molecular en su base
Modelo de un archaellum [117]
Los flagelos procariotas se ejecutan en un movimiento rotatorio, mientras que los flagelos eucariotas corren en un movimiento de flexión
Bacteria magnetotáctica que contiene una cadena de magnetosomas
Cadena de magnetosomas con hábitos octaédricos modelada abajo a la derecha [137]
Campo magnético de la tierra
El calamar bobtail hawaiano vive en simbiosis con bacterias bioluminiscentes
Vibrio harveyi incubado en agua de mar a 30 ° C durante 3 días [149]
Modelo del mecanismo de generación de energía en bacterias marinas.
(1) Cuando la luz solar incide en una molécula de rodopsina
(2) cambia su configuración de modo que un protón es expulsado de la célula
(3) el potencial químico hace que el protón regrese a la célula
(4) generando energía
(5) en el forma de trifosfato de adenosina .
[154] Halobacterias en estanques de evaporación de sal de color púrpura por bacteriorhodopsina
[156] Árbol filogenético que representa OTU bacterianas de bibliotecas de clones y secuenciación de próxima generación . Las OTU de la secuenciación de próxima generación se muestran si la OTU contenía más de dos secuencias en la tabla de OTU no remunerada (3626 OTU).
[167] Bacterioplancton y la red alimentaria marina pelágica
La radiación solar puede tener efectos positivos (+) o negativos (-) resultando en aumentos o disminuciones en la actividad heterotrófica del bacterioplancton.
[174] Bacterias, mareas negras y teledetección por satélite
Los tensioactivos son capaces de amortiguar las ondas capilares cortas de la superficie del océano y suavizar la superficie del mar. La detección remota por satélite del radar de apertura sintética (SAR) puede detectar áreas con tensioactivos concentrados o manchas marinas, que aparecen como áreas oscuras en las imágenes del SAR.
[177] Procesos de exportación en el océano a partir de la teleobservación [179]
