El Mundo Microscópico.

Dominio ArchaeaDominio Eubacterya

Los Virus

Por Alejandro Fatouh

Índice

• La Clasificación de los Seres Vivos

• El Dominio Archaea

• El Dominio Eubacterya

• Lo No Vivo. Los Virus

• Bibliografía

La Clasificación de los Seres Vivos. Aspectos Históricos

Los naturalistas, desde los tiempos de la Grecia antigua, dividieron a los organismos en dos reinos: Plantas y Animales. El reino animal incluía a los organismos que comían cosas, se movían y crecían hasta un cierto tamaño; las plantas incluían a los que no se movían, no comían y crecían indefinidamente. Si bien después del desarrollo del microscopio se puso cada vez más en duda la clasificación en dos reinos, durante muchos años se reconocían sólo dos ramas en la sistemática: la zoología y la botánica. El evolucionista alemán Ernst Haeckel propuso, a finales del siglo pasado, la construcción de un tercer reino, el de los Protistas, constituido por microorganismos. Haeckel reconoció que algunos de estos microorganismos carecían de núcleo celular y los denominó Monera. Posteriormente, las bacterias fueron reconocidas, en 1956, por Herbert Copeland como reino Monera, independiente de los Protistas. Los hongos, fueron los últimos organismos que merecieron la creación de un reino y su fundador, R. Whittaker propuso, en 1959, una clasificación general de los seres vivos que contenía cinco reinos: Monera (bacterias), Protista (protozoos), Fungi (hongos), Animalia (animales) y Plantae (plantas). Posteriormente, en 1978, Whittaker y Margulis, propusieron una modificación, conservando el número de reinos e incluyendo dentro del antiguo grupo Protistas a las algas. Este nuevo reino fue denominado Protoctista; sin embargo, gran parte de la literatura científica aún utiliza la denominación Protista. Así, esta nueva clasificación de cinco reinos consiste en Monera (bacterias), Protoctista o Protista (algas, protozoos, mohos del limo, y otros organismos acuáticos y parásitos menos conocidos), Fungi (líquenes y hongos), Animalia (animales vertebrados e invertebrados) y Plantae (musgos, helechos, coníferas y plantas con flor). Hasta 1977, el reino se consideraba la categoría sistemática más amplia. Sin embargo, Carl Woese y sus colaboradores propusieron la categoría de dominio para incluir a tres grandes líneas evolutivas: Eubacterya (Bacterias), Archaea (Arqueobacterias) y Eukarya (Eucariotas). El cambio propuesto por Woese resalta las diferencias, hasta ahora ocultas, entre organismos procariotas.En el sistema de Woese, Archaea y Eubacterya son dominios distintos de organismos procariotas. El dominio Eukarya agrupa, según esta clasificación, a los restantes reinos de organismos eucariotas.

La Clasificación de los Seres Vivos

Árbol Filogenético de la vida. Aquí se presenta la clasificación de los seres vivos en tres dominios propuesta por Carl Woese. Puede observarse como los Eubacterya, Archaea y Eukarya se originaron a

partir de un antecesor común.

Célula Procariota (o Procarionte)

Las células procariotas son estructuralmente mas simples que las eucariotas. Conformaron los primeros organismos del tipo unicelular que aparecieron sobre la tierra hace unos 3500 millones de años. Las células procariotas tienen el material genético concentrado en la región central del citoplasma, pero sin una membrana protectora que defina un núcleo. La célula no tiene orgánulos –a excepción de ribosomas- ni estructuras especializadas. Como no poseen mitocondrias, los procariotas obtienen energía del medio mediante reacciones de glucólisis en los mesosomas (estructuras especializadas) o en el citoplasma. Sus mayores representantes son las arqueobacterias, las bacterias y las cianobacterias, también llamadas algas cianofitas. En las fotografías se pueden observar diferentes tipos de bacterias

Diferencias y similitudes entre una célula procariótica y una eucariótica

Dominio Archaea. Arqueobacterias o ExtremófilosEl grupo más antiguo, las arqueobacterias, constituyen un fascinante conjunto de organismos y por sus especiales características se considera que conforman un Dominio separado: Archaea.En su aspecto, los Archaea son muy parecidos a las Bacterias. La mayoría son pequeños (0.5-5 micras) y con formas de bastones, cocos y espirilos. Las Archaea generalmente se reproducen por fisión, como la mayoría de las Bacterias. Si bien lucen como bacterias  poseen características bioquímicas y genéticas que las alejan de ellas. Hoy se encuentran  restringidas a hábitats marginales como fuentes termales (ver fotografía debajo), depósitos profundos de petróleo caliente, fumarolas marinas, lagos salinos (incluso en el mar Muerto...). Por habitar ambientes "extremos", se las conocen también con el nombre de extremófilas. Se considera que estos ambientes presentan condiciones físico químicas (temperatura, falta de oxígeno, acidez) semejantes a las existentes en los primeros tiempos de la historia de la Tierra. Por ello a estos organismos se los denominó arqueobacterias (del griego arkhaios = antiguo), es decir las “bacterias mas antiguas”. 

La especie Methanospirillum hungatii es una arqueobacteria presente en ambientes sin oxígeno, que producen metano (CH4) a partir de dióxido de carbono e hidrógeno. En la fotografía aparece la célula en fase de escisión, es decir, mientras se está dividiendo para dar lugar a dos células hijas.

Arqueobacteria

Dominio Eubacterya

En general, las bacterias son organismos unicelulares que pueden vivir libres o agrupadas formando colonias.Su tamaño varia entre 0.2 y 3 micrones () de diámetro. Aunque son verdaderas células, su estructura presenta rasgos especiales:1. Por ser procariotas carecen de núcleo diferenciado. El citoplasma presenta un solo cromosoma en forma de anillo (ADN circular). 2. Una pared celular rígida (pared bacteriana) rodea la membrana plasmática. La composición química de la pared bacteriana varía en los distintos grupos de bacterias y se refleja en la capacidad de retener o no determinados colorantes. Según esto, las bacterias se clasifican en grampositivas o gramnegativas. Además, ciertas bacterias presentan una capa viscosa formada por azúcares complejos sobre la pared bacteriana que es lo que llamamos cápsula. 3. Algunas bacterias son inmóviles; otras se desplazan mediante la utilización de cilios o flagelos. 4. No presentan mitocondrias ni ninguna otra organela desarrollada.5. Según su forma o morfología reciben distintos nombres: cocos si son esféricos; bacilos si tienen forma de bastón; vibriones si son semejantes a una coma o espirilos si son parecidos a un sacacorchos.Los cocos pueden agruparse de a pares (diplococos), en cadena (estreptococos) o de modo irregular (estafilococos). Los diferentes tipos pueden observarse en la figura superior.En la figura inferior podemos observar distinto tipo de bacilos vistos al microscopio óptico.

Estructura de una célula procariota bacteriana y microfotografía de una bacteria

Distintos Modelos de Células Procariotas Bacterianas

Bacteria Escherichia coli

Alga cianofita Oscillatoria

Cultivo Bacteriano visto al microscopio óptico (izquierda) y electrónico (derecha)

Procariotas Autótrofas y HeterótrofasEn el mundo de las bacterias, las formas de nutrición son muy variadas. Casi todas las bacterias son heterótrofos saprobios. Muchos forman relaciones simbióticas con otros organismos. Algunas viven en el suelo y partiendo de sustancias inorgánicas son capaces de sintetizar su propio alimento. Son por tanto organismos autótrofos.Dentro de este grupo podemos distinguir las que realizan la fotosíntesis, si bien se trata de un proceso algo distinto del que tiene lugar en las plantas, ya que poseen variedades únicas de clorofila (bacterioclorofila). Las hay también que aprovechan la energía de ciertas reacciones químicas (y no la del sol) para construir sus propias sustancias. Estas son llamadas quimiotrofas,como las que sintetizan sus nutrientes utilizando sulfuro de hidrógeno en vez de agua, como fuente de  hidrógeno. Otros se mantienen vivos adquiriendo nitrógeno del ambiente e incorporándolo  en una combinación química. Las cianobacterias (ver fotografía) son ecológicamente importantes como productores, y algunas especies son capaces de fijar nitrógeno. Con frecuencia son organismos dominantes en lagos y bahías contaminados. Las bacterias son organismos exitosos por su tamaño, su capacidad de mutar y reproducirse con rapidez, y su capacidad de habitar una gran variedad de nichos ecológicos. Desde el punto de vista ecológico, las bacterias son importantes como descomponedores, simbiontes y también como parásitos.

Reproducción Bacteriana

La reproducción más típicas en las bacterias es la asexual, multiplicándose por simple escisión o bipartición (ver fotografías debajo).Este proceso es enormemente eficaz porque, en condiciones apropiadas, pueden llegar a dividirse cada veinte minutos. A las seis o sietes horas, una sólo bacteria puede dar lugar a un millón de descendiente. No cabe duda que son los organismos vivos mas abundantes sobre la tierra.Por su simplicidad ante organismos mas complejos, las bacterias son muy utilizadas en la investigación bioquímica y genética.Algunos bacilos tienen la propiedad de formar estructuras de resistencia o esporas cuando las condiciones se vuelven adversas.

Datos Interesantes acerca de las BacteriasSe han encontrado fósiles bacterianos en las rocas más antiguas con indicios de la existencia de seres vivos. Se cree que el oxígeno de la atmósfera fue originalmente producido por las cianobacterias, y que éste era necesario  para el origen de los eucariontes derivados de ancestros bacterianos.

Probablemente Anthony van Leewenhoek, quien perfeccionó el microscopio óptico, fue la primera persona que vio una bacteria, pero no se dio cuenta de la importancia de ello.

El papel de las bacterias en las enfermedades infecciosas fue establecido por los microbiólogos pioneros en el siglo XIX, Louis Pasteur  y Robert Koch y reforzado por numerosas investigaciones, como las de Alexander Fleming, descubridor de los antibióticos

Un proceso común a algunas bacterias y levaduras de gran interés industrial es la fermentación. Consiste en la obtención de energía "quemando" materia orgánica sólo en parte, transformándola en otra materia orgánica que en muchos casos es útil para el hombre, como el alcohol o el ácido láctico.Cabe destacar aquí que los mejores vinagres comerciales son los obtenidos por esta fermentación bacteriana llevada a cabo por Mycoderma aceti.

A partir de las bacterias presentes en foma natural en la leche se pueden obtener productos como el queso, el yogur o la manteca. Una bacteria, el bacilo láctico, es la responsable de la acidificación de la leche: fermenta la lactosa que ésta contiene y la transforma en ácido láctico. Esta acidificación hace que la leche «se corte», es decir, que sus proteínas formen grumos y se depositen.Sobre la leche cortada o cuajada se hace actuar otra nueva bacteria, el Lactobacilus bulgaricus, que la transforma en yogur.En el caso de la fabricación de quesos, la cuajada es tratada con diversos mohos o bacterias, dando lugar a los distintos tipos de queso que se ofrecen en el mercado.

El bacilo Salmonella typhi es la bacteria responsable de la fiebre tifoidea, una enfermedad infecciosa que origina fiebre alta, erupción de manchas rojas en tórax y abdomen y a veces diarrea y hemorragia intestinal.

Bacilo de la Fiebre Tifoidea

Esta micrografía electrónica ilustra unas bacterias del género Streptococcus, muchas de las cuales resultan patógenas para los seres humanos. Suelen transmitirse por vía aérea en hospitales, escuelas y otros lugares públicos y algunas

especies son responsables de infecciones como la faringitis, la escarlatina y algunos tipos de neumonía.

Estreptococos

La bacteria Leptospirilla ichterohaemorrhagiae, fotografiada aquí, presenta una estructura espiral característica, llamada espiroqueta.

Espirilo

Bacterias en la mucosa gástrica

Helicobacter pylori es una bacteria espiralada Gram (-), con una gran movilidad gracias a los 4 ó 6 flagelos que presenta en uno de sus extremos. Esta bacteria es la principal responsable de las úlceras gástricas en humanos.

Vibrión Colérico

Vibrio cholerae es la bacteria causante de la enfermedad denominada cólera, que suele transmitirse con el agua contaminada. Esta enfermedad esta presente principalmente en los paises subdesarrollados

Las cianobacterias, llamadas también cianofitas o algas verdeazuladas, representan un grupo de organismos procariotas que pueden vivir como células aisladas, como finos filamentos, (que se muestran aquí), o como colonias simples. Las algas verdeazuladas son capaces de resistir una amplia variedad de condiciones ambientales.

Cianobacterias

Lo No Vivo. Los Virus

Los virus son estructuras no vivas muy pequeños que no pueden verse con el microscopio óptico, por lo que para observarlos hay que recurrir al microscopio electrónico.En 1892 los trabajos llevados a cabo por Dimitri Ivanbousky en el jugo de las hojas atacadas por el mosaico del tabaco demostraron que los agentes causantes de esa enfermedad en la planta eran estructuras ultramicroscópicas. Ivanbousky observó que si se hacían pasar extractos de estas hojas por filtros con poros muy finos (capaces de retener todas las bacterias conocidas hasta entonces), esos extractos seguían conservando su poder infeccioso, aunque no dio importancia a este hecho. Seis años más tarde Löffler y Frosch descubrieron la existencia de agentes patógenos ultramicroscópicos y filtrables, a los que llamaban virus. La virología es la ciencia que se encarga del estudio de los virus.Los virus no son verdaderas células, por lo tanto no son seres vivos. Su estructura consiste en un ácido nucleico (ADN o ARN) rodeado de una envoltura de proteínas llamadas cápside, y en ocasiones una envoltura de carácter membranoso.

En la imagen, el virus HIV, responsable del SIDA.

Estructura de los virusAlgunos bacteriófagos (virus que parasitan bacterias), izquierda, tienen una estructura bastante complicada y elaborada. El fago T4, representado aquí, consta de cinco tipos de proteínas diferentes y de las siguientes partes: cabeza, cola, un cuello o collar, placa basal y unas fibras a modo de patas. El virus de la gripe, derecha, es más simple. Una envoltura lipídica envuelve el “caparazón” proteico, o cápside, el cual, como en el bacteriófago, encierra el material genético enrollado. Desde esta envuelta se proyectan dos tipos de proteínas (hemoaglutinina y neuraminidasa) a modo de púas, que determinan las propiedades infectivas del virus.

Los virus son complejas estructuras moleculares no vivas, que utilizan a las células para poder multiplicarse. En general están compuestos por proteínas que forman una cápsula o cápside (en amarillo) que protege el material genético que está en su interior (ADN o ARN).

Virus de la Rabia

Micrografía electrónica de transmisión que muestra un bacteriófago T4 (fago), un virus que infecta sólo a bacterias. Los fagos carecen de cualquier mecanismo de reproducción y aprovechan los mecanismos bacterianos para multiplicarse.

Bacteriofagos

Representación del Virus HIV

Reproducción de los VirusLos virus se introducen en el interior de una célula, gracias a la cual son capaces de reproducirse.Según el tipo de célula infectada, los virus se pueden dividir en bacteriófagos o fagos (si infectan bacterias), virus de vegetales, virus de animales, etc.Cuando un virus se pone en contacto con una célula y la reconoce, inyecta su ácido nucleico. Una vez dentro de la célulaa, utiliza su propia información genética para bloquear la síntesis de ADN, ARN y de proteínas celulares. Apropiándose de la maquinaria sintética (ribosomas, enzimas...) dirige la síntesis de su ácido nucleico y de las proteínas de su cápside, que en un momento dado se ensamblan formando nuevos virus. De este modo se acumulan gran cantidad de virus en el interior de la célula huésped. Cuando las cápsides están formadas con los ácidos nucleicos en su interior, la membrana de la célula se rompe de forma violenta (lisis) y numerosos virus dispuestos a infectar nuevas bacterias son liberados al medio.Este proeso se conoce como ciclo lítico.Otro tipo de ciclo es el ciclo lisogénico: no destruyen la célula huésped, sino que el ácido nucleico se incorpora al ADN celular. Son virus atenuados o profagos. La célula receptora se llama lisógenica. Es un ciclo que puede permanecer así latente hasta que se produce el ciclo lítico.

Bacteriófagos atacando una bacteria

BibliografíaAljanati, Wolovelsky, Tambussi, Los Códigos de la Vida, Editorial Colihue, 2002.Curtis, H., y Barnes S., Biología, Editorial Panamericana, 2005.Villee, C., Biología, Editorial Interamericana, 2004.Castro, Handel, Rivolta; Actualizaciones en Biología; EUDEBA, 1998.Bassarsky, Magali; Busca, Marta; Valerani, Alejandra. 2001. Biología I AZ Editora. Buenos AiresPerlmuter, Silvana, Stutman, Nora. 1998. Biología 9° E.G.B. Buenos Aires. Aique Grupo Editor.Cuadernillos CBC Biología UBA.Microsoft Encarta 2007www.wikipedia.comwww.porquebiotecnologia.eduhttp://www.ulb.ac.be/sciences/biodic/EPageImages.htmlhttp://calphotos.berkeley.edu/http://pages.unibas.ch/botimage/http://www.ulb.ac.be/sciences/biodic/EPageImages.htmlwww.elmundosalud.elmundo.eswww.librosvivos.nethttp://www.biologia.edu.arhttp://www.biocarampangue.dm.clhttp://www.biologia.arizona.eduwww.telmeds.orgwww.usal.es/~histologia/basica/tejidos/tejidos1.htmhttp://highered.mcgraw-hill.comApuntes Personales