Domino Archaea
Las Archaea, arqueas o arqueobacterias son un grupo de microorganismos unicelulares de morfología procariota (sin núcleo ni, en general, orgánulos membranosos internos), que forman uno de los tres grandes dominios de los seres vivos, y que son diferentes de las bacterias.
Las arqueas son un dominio (y también un reino ) que se divide en unos cinco filos reconocidos, pero se están identificando más. De estos grupos, los Crenarchaeota y los Euryarchaeota se estudian con mayor intensidad. La clasificación de las arqueas todavía es difícil, porque la gran mayoría nunca fueron estudiadas en el laboratorio y solo fueron detectadas por análisis de sus ácidos nucleicos en muestras tomadas del ambiente.
Las arqueas y bacterias son bastante similares en tamaño y forma, aunque algunas arqueas tienen formas muy inusuales, como las células planas y cuadradas de Haloquadra walsbyi.
Halobacteria sp. cepa NRC-1, cada célula mide aproximadamente 5 μm de longitud.
Origen y Evolución
Aunque se han encontrado probables fósiles de procariotas de casi 3.500 millones de años de antigüedad, la morfología de la mayoría de los procariotas y de sus fósiles no permite distinguir entre bacterias y arqueas.37 En cambio, los "fósiles químicos" de lípidos característicos de las arqueas son más informativos, porque dichos compuestos no Aparece en otros organismos.38 Algunas publicaciones sugieren que se encuentran lípidos característicos de arqueas o eucariotas, en las losas de hace 2.700 millones de años;39 pero estos datos fueron cuestionados.40 Estos lípidos han sido detectados en rocas que datan del Precámbrico. Los restos más antiguos conocidos de lípidos de isopreno datan del cinturón de Isua, al oeste de Groenlandia, que incluyen sedimentosformados hace 3.800 millones de años, siendo estos los más antiguos encontrados hasta la fecha.41 El linaje de las arqueas podría ser el más antiguo de la Tierra.
Situación de las arqueas en el árbol filogenético de Carl Woese et al. basado en datos de secuencias genéticas de ARNr 16S.
Comparación con otros dominios
La siguiente tabla describe algunas de las principales características que comparten las arqueas con otros dominios o que son únicas.49 Muchas de estas características serán analizadas a continuación.
| Compartidas conBacteria | Compartidas con Eukarya | Exclusivas de Archaea |
|---|---|---|
| Sin núcleo ni orgánulos membranosos | Sin peptidoglicano | Estructura da pared celular (por ejemplo, algunas arqueas tiene paredes conpseudomureína) |
| Genoma circular | ADN asociado con histonas50 51 | Membrana celular que contiene lípidos con enlace éter |
| Genes agrupados enoperóns | Traducción de las proteínas que se inicia con la metionina | Proteína flagelina característica52 |
| Sin intrones niprocesamiento del ARN | ARN polimerasa, promotores, y otra maquinaria tanscripcional similar53 5455 | Estructura de los ribosomas (característica compartida tanto con Bacteria como con Eukarya) |
| ARNm policistrónico | Replicación del ADN y reparación similares56 | Secuencia do ARNt e metabolismo53 57 |
| Tamaño celular (>100 veces menor que los eucariotas) | ATPasa similar (ATPasa V o Tipo V) | Sin la enzima ácido graso sintasa53 |
Metabolismo
Las arqueas presentan una gran variedad de reacciones químicas en su metabolismo; siendo idénticas a las de los otros dominios, y utilizan muchas fuentes de energía diferentes. Estas formas de metabolismo se clasifican en grupos nutricionales, según la fuente de la energía y del carbono. Algunas arqueas obtienen la energía de compuestos inorgánicos como el azufre o el amoníaco (sonlitótrofas). Estas arqueas incluyen nitrificantes, metanógenos y oxidantes anaeróbicos de metano.104 En estas reacciones, un compuesto pasa electrones al otro (en una reacción redox), liberando energía que es utilizada para alimentar las actividades de lascélulas. Un compuesto actúa como donante de electrones y el otro como aceptor. Una característica común de todas estas reacciones es que la energía liberada es utilizada para generar adenosín trifosfato (ATP) mediante la quimiosmosis, que es el mismo proceso básico que tiene lugar en las mitocondrias de las células animales.
EJEMPLOS:
- HALÓFILOS: Viven en ambientes extremadamente salinos.
Por ejemplo: Halococcus y Halobacterium solo viven en medios con más del 12% de sal y pueden sobrevivir a concentraciones del 32% de sal.
- TERMOACIDÓFILOS: Necesitan temperaturas de más de 60-80 ºC, y algunas especies también un pH bajo, de 1-3.
Por ejemplo: Sulfolobus acidocaldarius oxida el azufre y vive en las fuentes termales del parque Yellowstone. Thermoplasma se encuentra en escombreras de carbón encendidas. Pyrolobus fumarii es el organismo más termófilo de todos los conocidos con una temperatura máxima de crecimiento de 113 ºC. El organismo más acidófilo, Picrophilus, puede crecer a un pH de -0,06.
- METANÓGENOS: Viven en ambientes anaeróbicos y producen metano a partir de CO2 e H2, son comunes en el tracto digestivo de animales y pueden vivir en ambientes pantanosos. Se pueden encontrar en sedimentos o en los intestinos de animales. Se han encontrado metanógenos vivos en muestras de hielo glaciar de Groenlandia tomadas a 3 km de profundidad. Intervienen en la degradación de la materia orgánica en la naturaleza y en el ciclo del carbono.
Por Ejemplo la Escherichia coli, que habita en el tracto intestinal y produce simbiosis con el ser humano y absorbe los nutrientes del tracto digestivo y en recompensa sintetiza Vitamina K, que es un Anticoagulante. Habita también en el tracto digestivo de los Rumiantes donde ayuda a sintetizar la Celulosa. Otro ejemplo es la bacteria Methanopyrus, que es una arquea metanógena.
Estructura y Composición
Las arqueas son similares a las bacterias en su estructura celular general, pero la composición y organización de algunas de estas estructuras son muy diferentes. Como las bacterias, las arqueas carecen de membranas internas, de modo que sus células no contienen orgánulos.47 También se parecen a las bacterias en que su membrana celularestá habitualmente delimitada por una pared celular y en que nadan por medio de uno o más flagelos.89 En su estructura general, las arqueas se parecen especialmente a lasbacterias Gram positivas, pues la mayoría tienen una única membrana plasmática y pared celular, y carecen de espacio periplasmático; la excepción de esta regla general es la arquea Ignicoccus, que tiene un espacio periplasmático particularmente grande que contiene vesículas limitadas por membranas, y que queda cerrado por una membrana exterior.
Membranas
Las membranas arqueanas se componen de moléculas que difieren mucho de las que se encuentran en otras formas de vida, lo que es una prueba de que las arqueas sólo tienen una relación distante con las bacterias y eucariotas.91 En todos los organismos, las membranas celulares se componen de moléculas conocidas como fosfolípidos. Estas moléculas tienen una parte polar que se disuelve en el agua (la "cabeza" polar), y una parte "grasa" no polar que no se disuelve en el agua (la "cola" apolar). Estas partes diferentes quedan conectadas por glicerol. En el agua, los fosfolípidos se aglomeran, con las cabezas polares hacia el agua y las colas lipídicas no polares lejos de ella. Esto hace que se estructuren en capas. La estructura principal de la membrana celular es una doble capa de estos fosfolípidos, que recibe el nombre de bicapa lipídica.
Estructura de la membrana. Arriba, fosfolípido de arquea: 1, cadenas de isopreno; 2, enlaces éter; 3, resto de L-glicerol; 4, grupo fosfato. En el medio, fosfolípido bacteriano o eucariótico: 5, cadenas de ácidos grasos; 6, enlaces éster; 7, resto de D-glicerol; 8, grupo fosfato. Abajo: 9, bicapa lipídica de bacterias o eucariotas; 10, monocapa lipídica de algunas arqueas.
Interacciones con otros organismos
Las interacciones bien caracterizadas entre arqueas y otros organismos pueden ser el tipo de mutualismo o comensalismo. No hay ejemplos claros de arqueas conocidas como patógenas o parásitas.185 186 Sin embargo, se propone una relación entre determinadas arqueas y la periodontitis,187 188 y Nanoarchaeum equitans puede ser parásita de otras especies de arqueas, ya que solo sobrevive y se reproduce en asociación con crenarqueota Ignicoccus hospitalis,189 y no parece que provean beneficios a su huésped.190 A diferencia del caso anterior, los Nanoorganismos Acidófilos Arqueanos de la Mina Richmond (ARMAN) ocasionalmente conectan con otras células de arqueas en los biofilmes de los drenajes ácidos de las minas.191 La naturaleza de esta relación es descocida, pero es distinta de laNanoarchaeum–Ignicoccus en que las células ARMAN superdiminutas generalmente se ven independientes de las células de lasThermoplasmatales con las que viven.
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