Los microorganismos marinos se definen por su hábitat como los microorganismos que viven en un entorno marino , es decir, en el agua salada de un mar u océano o en el agua salobre de un estuario costero . Un microorganismo (o microbio) es cualquier organismo vivo microscópico , es decir, cualquier forma de vida demasiado pequeña para que el ojo humano pueda verla, y necesita un microscopio. Los microorganismos son muy diversos. Pueden ser unicelulares [1] o multicelulares e incluyen todas las bacterias y arqueas y la mayoría de los protozoos , así como algunas especies de hongos , algas y ciertos animales microscópicos, como los rotíferos . Muchos animales y plantas macroscópicas tienen etapas juveniles microscópicas . Algunos microbiólogos también clasifican los virus (y los viroides ) como microorganismos, pero otros los consideran como inertes. [2] [3] En julio de 2016, los científicos informaron que identificaron un conjunto de 355 genes del último ancestro común universal (LUCA) de toda la vida , incluidos los microorganismos, que viven en la Tierra . [4]
Los microorganismos marinos constituyen alrededor del 70% de la biomasa en el mar. [5] Son cruciales para el reciclaje de nutrientes en los ecosistemas, ya que actúan como descomponedores . Una pequeña proporción de microorganismos son patógenos , causando enfermedades e incluso la muerte en plantas y animales. [6] Como habitantes del entorno más grande de la Tierra, los sistemas microbianos marinos impulsan cambios en todos los sistemas globales. Los microbios son responsables de prácticamente toda la fotosíntesis que se produce en el océano, así como del ciclo del carbono , nitrógeno , fósforo y otros nutrientes y oligoelementos. [7]
A pesar de su diversidad, la vida microscópica en los océanos es aún poco conocida. Por ejemplo, el papel de los virus en los ecosistemas marinos apenas se ha explorado incluso a principios del siglo XXI.
Descripción general [ editar ]
El microorganismo en los océanos incluye virus , procariotas ( bacteriasy arqueas ) y protistas . Las bacterias y los virus son los más abundantes, con una cucharadita (~ 5 ml) de agua de mar que contiene entre aproximadamente 1 millón y 5 millones de bacterias, y entre 5 y 50 millones de virus. [9] , [10] La mayoría de los virus son bacteriófagos , que son inofensivos para las plantas y los animales y, de hecho, son esenciales para la regulación de los ecosistemas de agua salada y de agua dulce. Infectan y destruyen bacterias en comunidades microbianas acuáticas y son un mecanismo importante para reciclar carbonoy el ciclo de nutrientes en el medio marino, un proceso referido a la derivación viral [11] . Las moléculas orgánicas liberadas de las células bacterianas muertas estimulan el crecimiento de algas y bacterias frescas. La actividad viral también puede contribuir a la bomba biológica , el proceso por el cual el carbonoes secuestrado en las profundidades del océano. [12]
Los bacteriófagos marinos son virus que viven como agentes parasitarios obligados en bacterias marinas como las cianobacterias . [13] Su existencia se descubrió a través de microscopía electrónica y microscopía de epifluorescencia de muestras de agua ecológicas, y luego a través de muestreo metagenómico de muestras virales no cultivadas. [13] [14] Los bacteriófagos de cola parecen dominar los ecosistemas marinos en número y diversidad de organismos. [13] Sin embargo, los virus pertenecientes a las familias Corticoviridae , [15]Inoviridae [16] y Microviridae [17] también se sabe que infectan diversas bacterias marinas. La evidencia metagenómica sugiere que los microvirus (fagos icosaédricos de ssADN) son particularmente prevalentes en los hábitats marinos. [17]
Los bacteriófagos , virus que son parásitos de las bacterias, se descubrieron por primera vez a principios del siglo XX. Los científicos de hoy consideran que se ha subestimado su importancia en los ecosistemas , particularmente en los ecosistemas marinos , lo que lleva a que estos agentes infecciosos se investiguen de manera deficiente y se informe mucho sobre su número y biodiversidad de especies. [18]
Los organismos microscópicos viven en cada parte de la biosfera . La masa de microorganismos procariotas , que incluye bacterias y arqueas, pero no los microorganismos eucariotas nucleados , puede ser de hasta 0.8 billones de toneladas de carbono (de la masa total de la biosfera , estimada entre 1 y 4 billones de toneladas). [19] Se han encontrado microbios marinos barofílicos a más de una profundidad de 10,000 m (33,000 pies; 6.2 mi) en la Fosa de Mariana , el punto más profundo de los océanos de la Tierra. [20] De hecho, las formas de vida unicelulares se han encontrado en la parte más profunda de Mariana Trench, por el Challenger Deep, a profundidades de 11,034 m (36,201 pies; 6.856 mi). [21] [22] [23] Otros investigadores informaron estudios relacionados que los microorganismos prosperan dentro de rocas hasta 580 m (1,900 pies; 0,36 mi) debajo del fondo marino a menos de 2,590 m (8,500 pies; 1.61 mi) de océano frente a la costa de el noroeste de los Estados Unidos , [22] [24] , así como 2.400 m (7.900 pies; 1.5 mi) debajo del lecho marino de Japón. [25] La temperatura más alta conocida en la cual puede existir vida microbiana es 122 ° C (252 ° F) ( Methanopyrus kandleri ). [26] El 20 de agosto de 2014, los científicos confirmaron la existencia de microorganismos que viven a 800 m (2,600 pies; 0,50 mi) por debajo del hielo de la Antártida .[27] [28] Según un investigador, "puedes encontrar microbios en todas partes, son extremadamente adaptables a las condiciones y sobreviven dondequiera que estén". [22]
Los científicos han conjeturado una corriente de microorganismos en el aire que circundan el planeta por encima de los sistemas meteorológicos, pero por debajo de las vías aéreas comerciales. [29] Algunos de estos microorganismos peripatéticos se eliminan de las tormentas de polvo terrestres, pero la mayoría se originan a partir de microorganismos marinos en la pulverización marina . En 2018, un equipo de científicos informó que cientos de millones de virus y decenas de millones de bacterias se depositan diariamente en cada metro cuadrado alrededor del planeta. [30] [31]
Virus marinos [ editar ]
Un virus es un pequeño agente infecciosoque se replica solo dentro de las célulasvivas de otros organismos . Los virus pueden infectar todo tipo de formas de vida, desde animales y plantas hasta microorganismos , incluidas bacterias y arqueas . [33]
Cuando no está dentro de una célula infectada o en el proceso de infectar una célula, los virus existen en forma de partículas independientes. Estas partículas virales, también conocidas como viriones , constan de dos o tres partes: (i) el material genético hecho de ADN o ARN , moléculaslargas que transportan información genética; (ii) una capa de proteína , llamada cápside , que rodea y protege el material genético; y en algunos casos (iii) una envoltura de lípidos que rodea la capa de proteína cuando están fuera de una célula. Las formas de estas partículas de virus van desde simples helicoidales yFormas icosaédricas para algunas especies de virus a estructuras más complejas para otras. La mayoría de las especies de virus tienen viriones que son demasiado pequeños para ser vistos con un microscopio óptico . El virión promedio es aproximadamente una centésima parte del tamaño de la bacteria promedio .
Los orígenes de los virus en la historia evolutiva de la vida no están claros: algunos pueden haber evolucionado apartir de plásmidos ( piezas de ADN que pueden moverse entre las células), mientras que otros pueden haber evolucionado a partir de bacterias. En la evolución, los virus son un medio importante de transferencia horizontal de genes , lo que aumenta la diversidad genética . [34] Algunos consideran que los virus son una forma de vida, porque transportan material genético, se reproducen y evolucionan a través de la selección natural.. Sin embargo, carecen de características clave (como la estructura celular) que generalmente se consideran necesarias para contar como vida. Debido a que poseen algunas, pero no todas estas cualidades, los virus han sido descritos como "organismos en el límite de la vida" [35] y como replicadores. [36]
Los virus se encuentran donde hay vida y probablemente han existido desde que las células vivas evolucionaron por primera vez. [37] El origen de los virus no está claro porque no forman fósiles, por lo que se han utilizado técnicas moleculares para comparar el ADN o el ARN de los virus y son un medio útil para investigar cómo surgieron. [38]
Los virus ahora son reconocidos como antiguos y tienen orígenes que preceden la divergencia de la vida en los tres dominios . [39]
Las opiniones difieren sobre si los virus son una forma de vida o estructuras orgánicas que interactúan con los organismos vivos. [36] Se han descrito como "organismos en el límite de la vida", [35] ya que se asemejan a los organismos en que poseen genes , evolucionan por selección natural , [40] y se reproducen creando múltiples copias de sí mismos a través del autoensamblaje . Aunque tienen genes, no tienen una estructura celular, que a menudo se considera como la unidad básica de la vida. Los virus no tienen su propio metabolismo y requieren una célula huésped para hacer nuevos productos. Por lo tanto, no pueden reproducirse naturalmente fuera de una célula huésped. [41]
Los virus que infectan bacterias, llamados bacteriófagos , son un grupo común y diverso de virus y se cree que son la forma más abundante de entidad biológica en ambientes acuáticos, ya que sus huéspedes, las bacterias, son típicamente la vida celular numéricamente dominante en el mar; , hay alrededor de 1 a 10 millones de virus en cada ml de agua de mar, o aproximadamente diez veces más virus de ADN de doble cadena que organismos celulares, [9] [10] aunque las estimaciones de la abundancia viral en el agua de mar pueden variar en un amplio rango distancia. [42] [43] Los bacteriófagos de cola parecen dominar los ecosistemas marinos en número y diversidad de organismos, [13] y bacteriófagos pertenecientes a las familiasCorticoviridae , [44]Inoviridae [45] y Microviridae [17] también se sabe que infectan diversas bacterias marinas.
También hay virus arcaeanos, que se replican dentro de las arqueas : son virus de ADN de doble cadena con formas inusuales y, a veces, únicas. [46] [47] Estos virus se han estudiado con mayor detalle en las arqueas termofílicas , particularmente en los órdenes Sulfolobales y Thermoproteales . [48]
Los microorganismos representan aproximadamente el 70% de la biomasa en el mar. [5] Se estima que los virus matan aproximadamente el 20% de esta biomasa cada día; En consecuencia, los virus son uno de los mecanismos más importantes para reciclar el ciclo de carbono y nutrientes en el ambiente marino. Esto puede tener efectos consecuentes para la bomba biológica , el proceso por el cual el carbonoes secuestrado en las profundidades del océano. [12] Los virus también pueden ser un factor principal en la rápida destrucción de la proliferaciónde algas [49] ; tales floraciones pueden ser perjudiciales para otra vida marina. [50]. El número de virus en los océanos disminuye aún más en la costa y más profundo en el agua, donde hay menos organismos huésped. [12]
Los virus son un medio natural importante para transferir genes entre diferentes especies, lo que aumenta la diversidad genética e impulsa la evolución. [34] Se piensa que los virus desempeñaron un papel central en la evolución temprana, antes de la diversificación de bacterias, arqueas y eucariotas, en el momento del último ancestro común y común de la vida en la Tierra. [51] Los virus siguen siendo uno de los reservorios más grandes de diversidad genética inexplorada en la Tierra.
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