Sistema de tres dominios

Hipótesis para la clasificación de la vida.

Un árbol filogenético basado en datos de ARNr , enfatizando la separación de bacterias, arqueas y eucariotas, como lo propusieron Carl Woese , George E. Fox et al. en 1990.

El sistema de tres dominios es una clasificación biológica introducida por Carl Woese et al. en 1990 ^{[1] [2]} que divide las formas de vida celular en dominios de arqueas , bacterias y eucariotas . La diferencia clave con las clasificaciones anteriores es la separación de arqueas de bacterias .

Fondo

Woese argumentó, sobre la base de las diferencias en los genes de ARNr 16S , que las bacterias, arqueas y eucariotas surgieron por separado de un antepasado con una maquinaria genética poco desarrollada , a menudo llamado progenota . Para reflejar estas líneas primarias de descendencia, trató a cada uno como un dominio, dividido en varios reinos diferentes . Originalmente, su división de los procariotas estaba en Eubacteria (ahora Bacteria ) y Archaebacteria (ahora Archaea ). Woese usó inicialmente el término "reino" para referirse a las tres agrupaciones filogénicas primarias, y esta nomenclatura fue ampliamente utilizada hasta que se adoptó el término "dominio" en 1990. ^[2]

La aceptación de la validez de la clasificación filogenéticamente válida de Woese fue un proceso lento. Biólogos prominentes, incluidos Salvador Luria y Ernst Mayr, se opusieron a su división de los procariotas. ^{[3] [4]} No todas las críticas contra él se limitaron al nivel científico. Una década de catalogación de oligonucleótidos intensiva en mano de obra lo dejó con una reputación de "maniático", y Woese pasaría a ser apodado "El revolucionario marcado de la microbiología" por un artículo de noticias publicado en la revista Science . ^[5] La creciente cantidad de datos de apoyo llevó a la comunidad científica a aceptar Archaea a mediados de la década de 1980. ^[6]Hoy en día, pocos científicos se aferran a la idea de un Prokarya unificado. ^[7]

Clasificación

El sistema de tres dominios incluye Archaea (representada por Sulfolobus , izquierda), Bacteria (representada por S. aureus , centro) y Eukarya (representada por la rana arborícola verde australiana , derecha)

El sistema de tres dominios agrega un nivel de clasificación (los dominios) "por encima" de los reinos presentes en los sistemas de cinco o seis reinos utilizados anteriormente . Este sistema de clasificación reconoce la división fundamental entre los dos grupos procariotas, en la medida en que las arqueas parecen estar más estrechamente relacionadas con los eucariotas que con otros procariotas : organismos similares a bacterias sin núcleo celular . El sistema clasifica los reinos previamente conocidos en estos tres dominios: Archaea , Bacteria y Eukarya .

Dominio Archaea

Las arqueas son procariotas , sin membrana nuclear, pero con marcadores bioquímicos y de ARN distintos de las bacterias. Los arcaicos poseen una historia evolutiva antigua y única, por lo que se les considera algunas de las especies de organismos más antiguas de la Tierra, sobre todo por sus diversos y exóticos metabolismos.

Algunos ejemplos de organismos arqueales son:

• metanógenos , que producen el gas metano
• halófilos - que viven en agua muy salada
• termoacidófilos , que prosperan en agua ácida a alta temperatura

Bacterias de dominio

Las bacterias también son procariotas ; su dominio consiste en células con ARNr bacteriano, sin membrana nuclear, y cuyas membranas poseen principalmente lípidos de diéster de diacilglicerol . Tradicionalmente clasificadas como bacterias, muchas prosperan en los mismos entornos favorecidos por los humanos, y fueron los primeros procariotas descubiertos; fueron brevemente llamadas Eubacterias o bacterias "verdaderas" cuando las Archaea fueron reconocidas por primera vez como un clado distinto .

La mayoría de los organismos procarióticos patógenos conocidos pertenecen a las bacterias (véase ^[8] para conocer las excepciones). Por esa razón, y debido a que las Archaea suelen ser difíciles de cultivar en los laboratorios, las bacterias se estudian actualmente más ampliamente que las Archaea.

Algunos ejemplos de bacterias incluyen:

• Cianobacterias : bacterias fotosintetizadoras que están relacionadas con los cloroplastos de plantas eucariotas y algas.
• Espiroquetas : bacterias gramnegativas que incluyen las que causan la sífilis y la enfermedad de Lyme.
• Actinobacterias : bacterias grampositivas, incluida Bifidobacterium animalis, que está presente en el intestino grueso humano.

Dominio Eukarya

Eukarya son organismos cuyas células contienen un núcleo unido a una membrana. Incluyen muchos organismos unicelulares grandes y todos los organismos no microscópicos conocidos . Una lista parcial de organismos eucariotas incluye:

Reino Hongos u hongos

• Saccharomycotina - incluye verdaderas levaduras
• Basidiomycota - incluye hongos

Reino Plantae o plantas

• Bryophyta - musgos
• Magnoliophyta - plantas con flores

Reino Animalia o animales

• Chordata : incluye vertebrados como subfilo.

Nichos

Cada uno de los tres tipos de células tiende a encajar en especialidades o roles recurrentes. Las bacterias tienden a ser las reproductoras más prolíficas, al menos en ambientes moderados. Los arqueanos tienden a adaptarse rápidamente a ambientes extremos, como altas temperaturas, altos niveles de ácidos, alto contenido de azufre, etc. Esto incluye adaptarse para usar una amplia variedad de fuentes de alimentos. Los eucariotas son los más flexibles con respecto a la formación de colonias cooperativas, como en los organismos multicelulares, incluidos los humanos. De hecho, es probable que la estructura de un eucariota se haya derivado de la unión de diferentes tipos de células, formando orgánulos .

Parakaryon myojinensis ( incertae sedis ) es un organismo unicelular conocido por ser un ejemplo único. "Este organismo parece ser una forma de vida distinta de los procariotas y eucariotas ", ^[9] con características de ambos.

Alternativas

Versiones alternativas de los tres dominios de la filogenia de la vida

Científicos como Ernst Mayr , Thomas Cavalier-Smith y Radhey S. Gupta han cuestionado partes de la teoría de los tres dominios . ^{[10] [11] [12]} En particular, Gupta sostiene que la división primaria dentro de los procariotas debería estar entre aquellos rodeados por una sola membrana (monodermo), incluyendo bacterias grampositivas y arqueobacterias, y aquellos con una membrana celular interna y externa. (diderm), incluidas las bacterias gramnegativas. Afirma que las secuencias de características y filogenias de algunas proteínas altamente conservadas son incompatibles con la teoría de los tres dominios, y que debería abandonarse a pesar de su amplia aceptación.

Un trabajo reciente ha propuesto que Eukarya puede haberse separado del dominio Archaea. Según Spang et al. Lokiarchaeota forma un grupo monofilético con eucariotas en análisis filogenómicos. Los genomas asociados también codifican un repertorio ampliado de proteínas de firma eucariotas que sugieren capacidades sofisticadas de remodelación de la membrana. ^[13] Este trabajo sugiere un sistema de dos dominios en contraposición al sistema de tres dominios casi universalmente adoptado.

Ver también

• Filos bacterianos
• Hipótesis de los eocitos
• Monera
• Árbol filogenético
• Taxonomía
• Sistema de dos imperios
• Protista : el reino que no está clasificado en el sistema de tres dominios

Referencias

1. Woese CR, Fox GE (noviembre de 1977). "Estructura filogenética del dominio procariótico: los reinos primarios" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 74 (11): 5088–90. Código Bibliográfico : 1977PNAS ... 74.5088W . doi : 10.1073 / pnas.74.11.5088 . PMC  432104 . PMID  270744 .
2. Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (junio de 1990). "Hacia un sistema natural de organismos: propuesta para los dominios Archaea, Bacteria y Eucarya" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 87 (12): 4576–9. Código Bibliográfico : 1990PNAS ... 87.4576W . doi : 10.1073 / pnas.87.12.4576 . PMC 54159 . PMID 2112744 .  
3. Mayr, Ernst (1998). "¿Dos imperios o tres?" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 95 (17): 9720–9723. Código Bibliográfico : 1998PNAS ... 95.9720M . doi : 10.1073 / pnas.95.17.9720 . PMC 33883 . PMID 9707542 .  
4. Sapp, Jan A. (diciembre de 2007). "La estructura de la teoría de la evolución microbiana". Estudios de Historia y Filosofía de la Ciencia Parte C: Estudios de Historia y Filosofía de las Ciencias Biológicas y Biomédicas . 38 (4): 780–95. doi : 10.1016 / j.shpsc.2007.09.011 . PMID 18053933 . 
5. Morell, V. (2 de mayo de 1997). "El revolucionario marcado de la microbiología". Ciencia . 276 (5313): 699–702. doi : 10.1126 / science.276.5313.699 . ISSN 0036-8075 . PMID 9157549 .  
6. Sapp, enero A. (2009). Los nuevos cimientos de la evolución: en el árbol de la vida . Nueva York: Oxford University Press. ISBN 978-0-199-73438-2.
7. Koonin, Eugene (2014). "Visión de Carl Woese de la evolución celular y los dominios de la vida" . Biología del ARN . RNA Biol. 11 (3): 197-204. doi : 10.4161 / rna.27673 . PMC 4008548 . PMID 24572480 .  
8. Eckburg, Paul B .; Lepp, Paul W .; Relman, David A. (2003). "Archaea y su papel potencial en la enfermedad humana" . Infección e inmunidad . 71 (2): 591–596. doi : 10.1128 / IAI.71.2.591-596.2003 . PMC 145348 . PMID 12540534 .  
9. Yamaguchi M, Mori Y, Kozuka Y, Okada H, Uematsu K, Tame A, Furukawa H, Maruyama T, Worman CO, Yokoyama K (2012). "¿Procariota o eucariota? Un microorganismo único de las profundidades marinas". Revista de microscopía electrónica . 61 (6): 423–31. doi : 10.1093 / jmicro / dfs062 . PMID 23024290 . 
10. Gupta, Radhey S. (1998). "Tercer dominio de la vida ( arqueas ): ¿un hecho establecido o un paradigma en peligro ?: una nueva propuesta para la clasificación de organismos basada en secuencias de proteínas y estructura celular". Biología teórica de poblaciones . 54 (2): 91-104. doi : 10.1006 / tpbi.1998.1376 . PMID 9733652 . 
11. Mayr, E. (1998). "¿Dos imperios o tres?" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 95 (17): 9720–9723. Código Bibliográfico : 1998PNAS ... 95.9720M . doi : 10.1073 / pnas.95.17.9720 . PMC 33883 . PMID 9707542 .  
12. Cavalier-Smith, Thomas (2002). "El origen neomurano de las arqueobacterias, la raíz negibacteriana del árbol universal y la megaclasificación bacteriana" . Int J Syst Evol Microbiol . 52 (1): 7-76. doi : 10.1099 / 00207713-52-1-7 . PMID 11837318 . 
13. Spang, Anja (2015). "Archaea complejas que cierran la brecha entre procariotas y eucariotas" . Naturaleza . 521 (7551): 173-179. Código bibliográfico : 2015Natur.521..173S . doi : 10.1038 / nature14447 . PMC 4444528 . PMID 25945739 .