conceptos fundamentales de la biología

Arqueobacterias 

Metanogénicas

Son anaerobias obligadas que no toleran ni siquiera breves exposiciones al aire (O2). En ambientes anaeróbicos son muy abundantes, incluyen sedimentos marinos y de agua dulce, pantanos y suelos profundos, tracto intestinal de animales y plantas de tratamiento de líquidos cloacales. Las metanogénicas tiene un tipo increíble de metabolismo que puede usar el H2 como fuente de energía y  el CO2 como fuente de carbono para su crecimiento. En el proceso de construcción de material celular desde H2 y CO2, Las metanogénicas producen metano (CH4) en un único proceso generador de energía. El producto final, gas metano, se acumula en el ambiente, así se han creado la mayoría de las fuentes naturales de gas natural (combustible fósil) utilizado con fines industriales o domésticos.

Los procariotas Metanogénicos son habitantes normales del rumen de vacas y rumiantes. Una vaca puede eliminar unos 50 litros de gas metano por día, en el proceso de eructación.  El metano es un importante gas del efecto invernadero que se acumula en la atmósfera a velocidad alarmante. Cuando se destruyen  áreas verdes y se reemplazan por ganado se produce un doble impacto en el efecto invernadero ( "double-hit"): menores cantidades de  CO2 serán eliminadas debido a la remoción de las plantas CO2 y CH4 adicionales serán liberados por el metabolismo combinado del ganado y los procariotas metanogénicos.

 Por otra parte gran cantidad de gas metano es producido durante el tratamiento de los líquidos cloacales, sin embargo normalmente es descartado en lugar de ser reciclado.

  
Methanococcus jannischii

Methanococcus jannischii fue originalmente aislada de una muestra tomada de una chimenea ( white smoker: fumarola blanca) a 2.600 metros de profundidad en el Pacífico Este. Puede crecer en un medio de cultivo mineral que contenga solo H₂ y CO₂ como fuente carbonada y en un rango de temperatura entre 50º - 86º grados. Estas células son cocos irregulares móviles, debido a la presencia de dos haces de flagelos polares insertos cerca del mismo polo .

Halófilas extremas

Viven en ambientes naturales como el mar Muerto, el Great Salt Lake (Colorado USA), o en estanques de evaporación de agua salada, donde la concentración de sal es muy alta (hasta 5 molar o 25 por ciento de  NaCl). Estos procariotas requieren la sal para el crecimiento, sus paredes celulares, ribosomas y enzimas se estabilizan con el ión  Na+.Halobacterium halobium, la especie predominante en Great Salt Lake, se adapta al ambiente altamente salino por el desarrollo de una "membrana púrpura", que toma esta coloración por la presencia del pigmento del tipo de rodopsina llamado bacteriorodopsina que reacciona con la luz formando un gradiente de protones a lo largo de la membrana que permite la síntesis de ATP. Este es el único ejemplo en la naturaleza de una fotofosforilación sin clorofila. Estos organismos son heterótrofos y aerobios, la alta concentración de ClNa en el ambiente limita la disponibilidad de O2 para la respiración, por lo que usando bacteriorhodopsina aumentan su capacidad de producir a ATP, convirtiéndolo a partir de la energía lumínica.

  
Halobacterium salinarium  

Halobacterium salinarium es una halofila extrema que crece a  4 - 5 M NaCl y no crece por debajo de 3 M NaCl. La preparación por criofractura muestra la estructura de la superficie de la membrana celular y revela pequeños parches de "membrana púrpura" que contienen el pigmento bacteriorrodopsina embebidas en la membrana plasmática, este pigmento expulsa un protón de la célula, creando así un gradiente de protones que puede ser usado para generar ATP.

Termófilas extremas (Termoacidófilas)

Representan varias líneas filogenéticas de Archaea. Estos organismos requieren  temperaturas muy altas (80º - 105º grados) para crecer. Sus membranas y enzimas son inusualmente estables a estas temperaturas. La mayoría de ellas requiere sulfuro para crecer, algunas son anaerobias y usan el  sulfuro como aceptor de electrones en la respiración, en reemplazo del oxígeno.  Otras son litotróficas y oxidan sulfuro como fuente de energía, crecen a bajo pH (< pH 2) dado que acidifican su ambiente oxidando Su (sulfuro) a SO4 (ác. sulfúrico). Estos hipertermófilos son habitantes de ambientes calientes, ricos en sulfuro asociados a los volcanes, como los manantiales clientes, géiseres y las fumaroles del  Parque National de Yellowstone , en respiraderos termales ("smokers") y en fracturas del piso oceánico. Sulfolobusfue el primer Archeae hipertermofílicos descubierto por Thomas D. Brock de la Universidad de Wisconsin en 1970. Su descubrimiento, junto al de Thermus aquaticus en el Parque Yellowstone, iniciaron el campo de la biología de los hipertermófilos. Thermus aquaticus, (fuente de la  enzima taq polimerasa usada en la reacción en cadena de la polimerasa , PCR), crece a  70º grados. Sulfolobus crece en ambientes rico en sulfuro, manantiales calientes, 90º grados y  pH  1. Thermoplasma, también descubierta por Brock, es un termófilo único, ya que es el representante exclusivo de una línea filogenética de Archaea. Thermoplasma recuerda a las bacterias micoplasmas ya que carece de pared celular.Thermoplasma crece a  55º grados y  pH 2; solo han sido encontradas en pilas calientes de carbón, los cuales son productos de desecho humanos.

Sulfolobus acidocaldarius (T.D. Brock) izq: MET X85,000, der: microfotografía por fluorescencia de células adheridas a cristales de sulfuro	Parque National de Yellowstone

Sulfolobus es un termófilo extremo que se encuentra en manantiales ácidos productos de calentamiento por volcanes, y suelos con temperaturas entre 60º - 95º gradosC, y pH  1 a 5. 

Yellowstone National Park, USA, izq: Octopus Spring, der: Obsidian Pool.http://www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaea.html

A pesar que las Archaea son extremófilos por excelencia, también pueden encontrarse Bacterias, e inclusive algunos  eucariotas en estos hábitat. Ninguna bacteria produce metano, pero existen algunas que creen en estos ambientes. Con respecto a la tolerancia ácida, una bacteria: Thiobacillus, puede crecer a  pH  0. Un alga, Cyanidium, también puede crecer a pH 0. En ambiente supercálidos ( > de 100º C), los Archaea son exclusivos. Ninguna bacteria puede crecer en altas concentración de sales.

Relación entre los dominios

Archaea	Bacteria	Eukarya
Pared	pseudopeptidoglicano, o solo por proteínas	peptidoglicanos	plantas (celulosa), animales (ninguna), fungi (quitina)
Membrana	Lípidos: las  cadenas hidrocarbonadas ramificadas están unidas al glicerol por enlaces éter	lípidos: las cadenas de ac. grasos están unidas al glicerol por enlaces ester
Genoma	ADN único, circular, presencia de plásmidos		ADN fragmentado en cromosomas múltiples