Reino Monera ---- Arqueobacterias
Las arqueas o arqueobacterias (Archae, antiguo) son tal vez las células vivas más primitivas que se conocen, sus paredes celulares carecen de la sustancia llamada peptidoglucano que sí está presente en todas las eubacterias. Las Archaea son pequeños (0.5-5 micras), son muy parecidos a las Bacterias.
Todas las arquebacterias viven en ambientes tan extremos (extremófilos) que no puede sobrevivir ningún otro tipo de organismo, lo que lleva a pensar que estas primitivas móneras evolucionaron en ambientes extremos comunes de la Tierra primitiva.
Un grupo llamado metanógenas habitan en ciénegas y pantanos donde producen metano a través de quimiosíntesis anaeróbica. Las halofílicas (afines a la sal) viven en regiones con concentraciones elevadas de sal, como en el Mar Muerto de Israel. Las termoacidófilas, se desarrollan en manantiales térmicos y respiraderos volcánicos en condiciones de alta temperatura y pH bajo
Las Las Archaea son especialmente numerosas en los océanos, y las que se encuentran en el plancton podrían ser uno de los grupos de organismos más abundantes del planeta. Actualmente se consideran una parte importante de la vida en la Tierra y podrían jugar un papel importante tanto en el ciclo del carbono como en el ciclo del nitrógeno. No se conocen ejemplos claros de arqueas patógenas o parásitas, pero suelen ser mutualistas o comensales.
Son ejemplos las arqueas metanógenas que viven en el intestino de los humanos y los rumiantes, donde están presentes en grandes cantidades y contribuyen a digerir el alimento. Las arqueas tienen su importancia en la tecnología, hay metanógenos que son utilizados para producir biogás y como parte del proceso de depuración de aguas, y las enzimas de arqueas extremófilas son capaces de resistir temperaturas elevadas y solventes orgánicos, siendo por ello utilizadas en biotecnología.
Todas las arquebacterias viven en ambientes tan extremos (extremófilos) que no puede sobrevivir ningún otro tipo de organismo, lo que lleva a pensar que estas primitivas móneras evolucionaron en ambientes extremos comunes de la Tierra primitiva.
Un grupo llamado metanógenas habitan en ciénegas y pantanos donde producen metano a través de quimiosíntesis anaeróbica. Las halofílicas (afines a la sal) viven en regiones con concentraciones elevadas de sal, como en el Mar Muerto de Israel. Las termoacidófilas, se desarrollan en manantiales térmicos y respiraderos volcánicos en condiciones de alta temperatura y pH bajo
Las Las Archaea son especialmente numerosas en los océanos, y las que se encuentran en el plancton podrían ser uno de los grupos de organismos más abundantes del planeta. Actualmente se consideran una parte importante de la vida en la Tierra y podrían jugar un papel importante tanto en el ciclo del carbono como en el ciclo del nitrógeno. No se conocen ejemplos claros de arqueas patógenas o parásitas, pero suelen ser mutualistas o comensales.
Son ejemplos las arqueas metanógenas que viven en el intestino de los humanos y los rumiantes, donde están presentes en grandes cantidades y contribuyen a digerir el alimento. Las arqueas tienen su importancia en la tecnología, hay metanógenos que son utilizados para producir biogás y como parte del proceso de depuración de aguas, y las enzimas de arqueas extremófilas son capaces de resistir temperaturas elevadas y solventes orgánicos, siendo por ello utilizadas en biotecnología.
.
Halobacterium salinarium se adapta al ambiente altamente salino
![Fuentes termales Yellowstone [11 -> 53 Kb]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tFhZBhy8mjEgz42t880QlbYXXHKPthAfoKUWv-oans4RlIkuffSAT07wayVAsc2IsZDPW4JcxYZ56kD8d_S7uwFCDcINJ4RUVWYGwqGazoXjDEMSNbu0f7=s0-d)
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.
Arqueobacteria
Las arqueobacterias, también denominadas, arqueas, son un grupo de microorganismos unicelulares muy afines a las bacterias cuyo prefijo, del griego arkhaion, antiguo, hace referencia a su remoto origen evolutivo, estimado en torno a los 3.500 millones de años, por lo que se situarían como uno de los primeros antecedentes de las formas de vida sobre la tierra.
Se trata de seres morfológicamente encuadrados en el ámbito de las bacterias, ya que presentan material genético sin núcleo diferenciado (son, en consecuencia, procariotas), y con orgánulos carentes de membranas. Una de las características diferenciadoras de las arqueobacterias es la composición de su membrana celular, que carece de un péptido, la mureína, presente en la de las bacterias verdaderas o eubacterias, y que presenta también distintos lípidos de membrana.
Por esa razón, entre otras, el biólogo estadounidense Carl Woese estableció a principios de la década de 1990 tres dominios independientes. La distinción de tales dominios, el de las arqueobacterias, el de las eubacterias o bacterias verdaderas y el de los Eukarya o eucariotas, integrados por células con núcleo aislado por una membrana, ha adquirido creciente aceptación en la moderna sistemática biológica.
Además de sus diferencias celulares, lo que mejor tipifica a las arqueas es su extraordinaria adaptación a ambientes extremos, bien por su salinidad o bien por su elevadas temperaturas y acidez, por lo que se definen también como bacterias extremófilas.
Las arqueas halófilas, es decir, con afinidad por los ambientes salinos, pueden vivir en medios acuáticos con concentraciones de sal superiores al 12%, muy superiores a las del agua de mar normal y que sólo se encuentran en lugares como el mar Muerto, en Israel, o el Gran Lago Salado, en los Estados Unidos.
Por su parte, las termoacidófilas, con afinidad por ambientes de altas temperaturas y elevada acidez habitan, por ejemplo, en las aguas que emanan de las fuentes termales conocidas como chimeneas submarinas, formadas en el lecho marino y que constituyen puntos a través de los cuales el magma del interior de la Tierra fluye a través de mínimas fracturas de la corteza terrestre, transformadas en puntuales fuentes de aguas a temperaturas próximas a los 100 ºC, con altas concentraciones de compuestos azufrados muy ácidos.
Otras arqueobacterias viven en ambientes anaerobios y producen metano. Se han detectado en la cavidad abdominal de los rumiantes, en aguas pantanosas y en plantas de tratamiento de aguas residuales.
Desde el punto de vista sistemático, se han reconocido cuatro phyla o troncos dentro del dominio de las arqueas, siendo los dos que agrupan a la mayor parte de ellas el de las Crenarcheota, mayoritariamente halófilas, y el de las Euryarchaeota, termoacidófilas o metanógenas.
En el marco de la teoría de la evolución de la biosfera las arqueas parecen constituir un vestigio de la adaptación a las condiciones en las que se comenzaron a gestar las primeras formas de vida.
El grupo más antiguo, las arqueobacterias, constituyen un fascinante conjunto de organismos y por sus especiales características se considera que conforman un Dominio separado: Archaea.
Fenotípicamente, 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. Los genomas de Archaea son de un tamaño sobre 2-4 Mbp, similar a la mayoría de las Bacterias. Si bien lucen como bacterias poseen características bioquímicas y genéticas que las alejan de ellas. Por ejemplo:
Fenotípicamente, 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. Los genomas de Archaea son de un tamaño sobre 2-4 Mbp, similar a la mayoría de las Bacterias. Si bien lucen como bacterias poseen características bioquímicas y genéticas que las alejan de ellas. Por ejemplo:
 | no poseen paredes celulares con peptidoglicanos |
| presentan secuencias únicas en la unidad pequeña del ARNr |
| poseen lípidos de membrana diferentes tanto de las bacterias como de los eucariotas (incluyendo enlaces éter en lugar de enlaces éster). |
Hoy se encuentran restringidas (bueno lo de restringidas, si se lee mas adelante, ya no parece un termino aplicable) a hábitats marginales como fuentes termales, depósitos profundos de petróleo caliente, fumarolas marinas, lagos salinosos (incluso en el mar Muerto...). Por habitar ambientes "extremos", se las conocen también con el nombre de extremófilas.
Se considera que las condiciones de crecimiento semejan 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).
Membranas de las Archeae
Los lípidos presentes en las membranas son únicos desde el punto de vista químico, a diferencia de los eucariotas y las bacterias, en que los enlaces éster son los responsables de la unión entre los ác. grasos y glicerol, los lípidos de las Archaea poseen enlaces ÉTER para la unión del glicerol con cadenas laterales hidrofóbicas. En lugar de ac. grasos poseen cadenas laterales formadas por unidades repetitivas de una molécula hidrocarbonada como el isopreno.Los principales tipos de lípidos son los diéteres de glicerol. En algunos éteres las cadenas laterales (fentanil) se unen entre sí por enlaces covalentes formando una monocapa en lugar de la bicapa característica de las membranas, siendo más estables y resistentes, siendo habituales por lo tanto en las hipertemófilas.
Paredes celulares
Algunas arqueobacterias metanogénicas poseen la pared celular formada por un compuesto similar al peptidoglicano de las bacterias, por lo que denomina pseudopeptidoglicano, con enlaces glucosídicos 1,3 en lugar de los 1,4 de los peptidoglicano. En otras archaeas la pared se compone de polisacaridos, glicoproteínas o proteínas.El tipo de pared más común es la capa superficial paracristalina (capa S) formada por proteína o glucoproteína, de simetría hexagonal.
La pared celular impide la lisis celular y le confiere la forma a la célula. Las paredes de las Archaea son resistentes naturalmente a la lisozima, debido a la ausencia de peptidoglicano.
La única arqueobacteria que carece de pared es Thermoplasma.
Árbol Filogenético de Archaea
Sobre la base del análisis de la subunidad pequeña del ARN, las Archaea consisten en dos grupos filogenéticamente diferentes: Crenarchaeota y Euryarchaeota. Se diferencias por el tipo particular de ARN que presentan y por el ambiente en que habitan. Las Crenarchaeota (crenotas) es un grupo fisiológicamente homogéneo de hábitats enteramente termofílicos. en cambio las Euryarchaeota (euryotas) son un grupo fenotípicamente heterogéneo, que incluye a las metanogénicas, halófilas, etc.Basados en su fisiología se distinguen:
| metanogénicas procariotas que producen metano |
| halofilas extremas viven en regiones con muy alta concentración de sal (NaCl); requieren una concentración de al menos 10% de cloruro de sodio para su crecimiento |
| extremas (hiper) termófilas viven a temperaturas muy altas. |
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"):
|
Methanococcus jannischii
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
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 |
 |  |
| Yellowstone National Park, USA, izq: Octopus Spring, der: Obsidian Pool.http://www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaea.html | |
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 | |
La arquea, el microorganismo más rápido del mundo
Científicos alemanes descubrieron que este ser vivo puede recorrer en un segundo 500 veces su tamaño, el guepardo solo lo hace 15 veces
Lunes, 12 de marzo de 2012 a las 12:55
Las arqueas o arqueobacterias son una forma de vida muy antigua, habitan el planeta hace 3,500 millones de años (Getty Images).
El guepardo ha quedado oficialmente relegado al segundo lugar en la competencia del ser vivo más rápido del planeta. Este felino fue superado por un ser vivo de tan sólo 0.0001 milímetros.
Científicos de la Universidad de Ratisbona descubrieron que el ser más rápido del mundo es la arquea, un microorganismo unicelular que puede recorrer en un segundo una distancia equivalente a 500 veces su tamaño, anunció hoy la institución alemana.
Hasta el momento, el guepardo era considerado el animal más rápido del planeta, capaz de alcanzar velocidades de hasta 110 kilómetros por hora. Pero en relación con su tamaño, el ser vivo más veloz es la arquea, con una medida de apenas 0.0001 milímetros, señalaron los biólogos.
Las arqueas más rápidas son capaces de recorrer una distancia de hasta 500 bps (bodies per second o cuerpos por segundo) y para superar la velocidad de estos microorganismos, el guepardo tendría que recorrer más de 3,000 kilómetros por hora, ya que sus 110 kilómetros por hora corresponden únicamente a unos 15 bps.
Otro aspecto interesante de estos seres vivos es el exótico hábitat en que viven. Se encuentran sobre todo cerca de fumarolas negras, es decir, junto a fuentes de hasta 400 grados centígrados en el lecho oceánico.
Las arqueas dependen de su velocidad para mantenerse de forma permanente en el agua a una temperatura de unos cien grados, ya que si fueran más lentas, podrían salir despedidas por el chorro de agua de las fumarolas negras a la superficie del océano. Pero los científicos alemanes hicieron otro descubrimiento: las arqueas no se caracterizan solo por su velocidad, sino también por variar su movimiento, ya que son capaces de moverse tanto en línea recta como en zigzag.
Para el profesor Reinhard Wirth, del Centro para el estudio de las arqueas de la Universidad de Ratisbona, la capacidad de variar la forma de desplazarse permite a estos veloces microorganismos detectar las condiciones de agua óptimas para vivir.
Las arqueas son una forma de vida muy antigua, se han encontrado fósiles de hace casi 3,500 millones de años. También se les conoce como arqueobacterias. Son procariotas, es decir, no tienen un núcleo celular y se les considera como un grupo especial de bacterias.
No hay comentarios:
Publicar un comentario