Rodrigo Ricardo

Archaea: definición, características y ejemplos

Publicado el 12 septiembre, 2020

El arbol de la Vida


Árbol filogenético de la vida
Árbol de la vida

Eche un vistazo a este árbol filogenético de la vida. Esta es una versión simplificada de la evolución de la vida en la Tierra. La línea negra en la parte inferior de la pantalla representa el antepasado universal de todos los organismos. A medida que asciende por el tronco del árbol y se adentra en las ramas, el tiempo avanza. Cada bifurcación del árbol representa un punto en el tiempo evolutivo en el que dos grupos de organismos se diferenciaron. Las ramas cercanas entre sí están más relacionadas entre sí que con ramas más distantes.

Mire la rama principal de la izquierda denominada ‘Bacterias’. Estoy seguro de que está familiarizado con las bacterias y al menos ha oído hablar de un par de estas ramas moradas. Por ejemplo, la icónica E. coli es parte de la rama denominada ‘Proteobacteria’. Ahora mire la rama principal más a la derecha. ‘Eukarya’ podría ser una nueva adición a su vocabulario, pero estoy seguro de que sabe lo que representan la mayoría de estas ramas. Este lado del árbol contiene todos los protozoos, hongos, plantas y animales, incluido usted.

Pero, ¿qué pasa con ese grupo rojo en el medio: las Archaea? Los nombres con esas ramas probablemente te sean ajenos. Así que echemos un vistazo más de cerca y descubramos de qué se tratan las Archaea.

Definición de Archaea

Si tuviera que definir sucintamente Archaea , probablemente diría que es un dominio filogenético diverso de procariotas, distinto de Bacteria y Eukarya, que incluye muchos extremófilos.

Estoy seguro de que suena complicado y un poco inútil, pero al final de esta lección, esa definición tendrá más sentido. Comencemos a desglosarlo observando algunas de las características de Archaea.

Mirando el árbol filogenético nuevamente, puede ver que el dominio Archaea está a la derecha, al lado de la rama Eukarya. Esto significa que a pesar de que las Archaea son procariotas y unicelulares, como las bacterias, están genéticamente más cercanas a las Eukarya. Sin embargo, esta declaración puede ser un poco engañosa. Los científicos que examinan los genomas de Archaea han descubierto que son bastante diferentes a las bacterias o Eukarya. De hecho, hay muchos genes que se encuentran solo en Archaea que no tienen una función conocida. Podría haber procesos biológicos y bioquímicos muy novedosos en este grupo que amplían enormemente los límites de lo que se considera biológicamente posible.

Muchas Archaea son extremófilos, lo que proporciona algunas pistas sobre la función de algunos de esos genes únicos. Un extremófilo es un organismo que ha evolucionado para prosperar en condiciones extremas químicas o físicas. Entonces, un extremófilo es un organismo que ama las condiciones físicas o químicas extremas. Estos extremos pueden incluir temperaturas muy altas o bajas, los extremos del espectro de pH o soluciones con alto contenido de sal.

Sin lugar a dudas, algunos de los genes nuevos que se encuentran en Archaea son responsables de su capacidad para sobrevivir en entornos locos. Ahora bien, no todas las Archaea son extremófilos; algunos son perfectamente felices en condiciones ambientales normales como las que se encuentran en el suelo, los lagos y los océanos. Pero hablemos de algunos de los grupos extremófilos.

Hipertermófilos

Los hipertermófilos son organismos que crecen mejor a temperaturas superiores a los 80 grados Celsius . El Archaea Pyrolobus fumarii prospera en aguas increíblemente profundas en el fondo del océano en chimeneas de ventilación hidrotermales que pueden estar muy por encima del punto de ebullición del agua. Pyrolobus puede crecer activamente a 113 grados Celsius y puede sobrevivir en un autoclave, un dispositivo que usa calor y presión para esterilizar el equipo, a 121 grados Celsius durante una hora. Estas son condiciones en las que incluso las endosporas bacterianas más resistentes no pueden sobrevivir.

Halófilos extremos

Los halófilos extremos son organismos que requieren sal para crecer y pueden sobrevivir en ambientes con alto contenido de sal. Estas Archaea crecen mejor entre un 12 y un 23% de sal, pero pueden sobrevivir en una solución de sal saturada al 32%. En comparación, el agua de mar tiene solo un 3,5% de sal y la mayoría de las bacterias no pueden crecer en el agua de mar porque es demasiado salada. El Gran Lago Salado, los charcos de agua de mar que se evapora como los estanques de sal de San Francisco, y las superficies de carnes y pescados salados tienen concentraciones de sal muy altas que los halófilos extremos pueden sobrevivir.

De hecho, el color rosa extremo de algunos estanques de sal, como los de San Francisco, se debe en realidad a los pigmentos rosados ​​producidos por las Archaea que crecen en el agua. Los halófilos extremos, como Halobacterium y Natronobacterium , solo pueden prosperar en estos entornos con alto contenido de sal.

Una nota aquí: las arqueas en este grupo pueden sobrevivir a los métodos de conservación de alimentos a base de sal, como los que se usan con carnes y pescados. Pero aún no se han descubierto arqueas patógenas, por lo que no se enfermará por consumir estos organismos. Como es el caso de la ciencia, esto podría cambiar en cualquier momento. Pero parece que Archaea no evolucionó para causar enfermedades en los mamíferos.

Termoacidófilos

También hay Archaea que son termoacidófilos . Estos organismos crecen mejor a altas temperaturas y pH extremadamente bajo. Para muchas Archaea, esto significa un pH inferior a 2, el mismo pH que el ácido del estómago. Un género de Archaea, llamado Picrophilus , puede sobrevivir incluso a valores de pH por debajo de cero. Muchas fuentes termales geotérmicas tienen un pH muy bajo debido al alto contenido de ácido sulfúrico. Incluso la combinación de duras condiciones ambientales como el calor y el ácido parece que no puede evitar que Archaea crezca felizmente.

Metabolismo diverso

Todas las Archaea son quimiotróficas , lo que significa que utilizan sustancias químicas para obtener energía. Algunos usan compuestos orgánicos, como azúcares, mientras que otros usan compuestos inorgánicos, como hierro. Una de las fuentes de energía inorgánica más comunes utilizadas por Archaea es el gas hidrógeno. Una excepción a la regla quimiotrófica es Halobacterium . También puede capturar energía de la luz, algo así como la fotosíntesis, pero no la forma típica que asociamos con bacterias, algas y plantas.

Algunas Archaea pueden crecer felizmente mientras respiran oxígeno, mientras que otras Archaea mueren instantáneamente cuando se exponen al oxígeno y usan una sustancia química diferente para la respiración. Muchas de las arqueas termofílicas pueden metabolizar el azufre de una forma u otra, y muchas usan azufre en lugar de oxígeno. Algunos también pueden usar sulfato o nitrato para respirar. Los respiraderos hidrotermales de aguas profundas generalmente arrojan grandes cantidades de azufre que es explotado por las Archaea que viven en el ambiente del respiradero.

Todos los organismos necesitan tanto una fuente de energía como una fuente de carbono. Dado que todos los componentes de la célula son moléculas basadas en carbono, las células necesitan un fácil acceso a los átomos de carbono que pueden usarse como bloques de construcción dentro de la célula. Muchas de las Archaea son autótrofas , lo que significa que pueden convertir químicamente el dióxido de carbono en moléculas orgánicas que pueden ser utilizadas por la célula.

Las arqueas son famosas por ser capaces de crecer utilizando hidrógeno y dióxido de carbono mientras producen metano, también conocido como gas natural, como producto de desecho. De hecho, algunos de los depósitos de gas natural extraídos de la Tierra consisten en gas formado por Archaea durante muchos años. Estas Archaea se conocen como metanógenos , o en otras palabras, “generadores de metano”. Estos organismos juegan un papel importante en la descomposición de la materia orgánica en la naturaleza.

Resumen de la lección

Revisemos.

El árbol filogenético de la vida se divide en tres dominios: Bacteria, Eukarya y Archaea. Las arqueas son un grupo diverso de procariotas unicelulares. Los miembros de este grupo han evolucionado para explotar algunos entornos muy extremos.

Algunos son hipertermófilos que crecen mejor a temperaturas superiores a los 80 grados Celsius. Las fuentes termales y los respiraderos hidrotermales pueden estar repletos de este tipo de arqueas. Los halófilos extremos pueden sobrevivir en áreas con concentraciones de sal hasta 10 veces mayores que las del agua de mar. El Gran Lago Salado y las carnes en conserva pueden contener arqueas halófilas.

Los termoacidófilos prefieren ambientes con altas temperaturas y pH muy bajo. Algunas especies pueden sobrevivir por debajo de pH cero. Las arqueas pueden crecer y generar energía utilizando una variedad de tácticas metabólicas diferentes. Muchas Archaea usan sustancias inorgánicas, como gas hidrógeno y azufre, para su crecimiento.

Los científicos creen que la capacidad de Archaea para crecer en ambientes extremos utilizando sustancias inorgánicas, como azufre e hidrógeno, nos da pistas sobre cómo evolucionó la vida en el planeta. No es difícil imaginar a los antiguos parientes de las Archaea prosperando durante las duras y calientes condiciones químicas de la Tierra primitiva.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya visto esta lección, debe estar preparado para:

  • Definir Archaea y comprender qué las diferencia de Bacteria y Eukarya
  • Identificar y describir las diferentes categorías de extremófilos.
  • Resumir los diferentes metabolismos de las arqueas, incluidos los autótrofos y los metanógenos.

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