Árbol Filogenético Universal

1. Carlos Salameh Borrero
Árbol Filogenético Universal
El Árbol Filogenético Universal.
Dominio Bacteria
Dominio Archaea
Dominio Eukarya
Cronómetros evolutivos.
Posición de los microorganismos entre los seres vivos.
El Árbol Filogenético Universal.
Muestra las relaciones evolutivas entre varia especies u otras entidades que se cree que
tienen una descendencia común.
Dominios: Es una categoría taxonómica. Se considera la categoría máxima.
Existen tres dominios;
1. Dominio Bacteria
2. Dominio Archaea
3. Dominio Eukarya
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MICROBIOLOGÍA

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Cronómetros evolutivos
Esta imagen es una representación esquemática de los ribosomas.
Los ribosomas son las factorías de las proteínas. Se lleva uno de los procesos
fundamentales de la traducción de la información genética que se encuentra contenida en
casi todos los seres vivos, en el ácido desoxirribonucleico, el cual se transcribe hasta ácido
desoxirribonucleico, mensajero casi siempre pero también de transferencia ribosomal y por
último el ARN mensajero se traduce a proteína con la ayuda de los ribosomas.
Por tanto los ribosomas son organillos citoplasmáticos extraordinariamente importante.
Existe una importante diferencia entre los ribosomas de Eucariotas y los ribosomas de
Procariotas. Los dos hacen lo mismo, traducen el ARN mensajero hasta proteínas pero
esos ribosomas de procariotas y ribosomas de eucariotas son diferente en el sentido de su
composición química y de su estructura.
Son parecidos en el punto de vista de la composición química pues tienen los mismos
componentes (Ac. ribonucleico ribosomal y proteínas) pero digamos que son distintos esos
componentes.
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Ribosomas de los procariotas: son del tipo 70S mientras que los ribosomas de eucariotas
son del tipo 80S.
¿70S, 80S?, ¿De donde viene la ’S’?
De Svedberg, Son 70S unidades de Svedberg o que es lo mismo que 70 coeficiente de
sedimentación: Velocidad a la que precipita una partícula en una suspensión.
Cuando tenemos un ribosoma procariota (70S), sedimentan a velocidades de 70S mientras
que los ribosomas de eucariotas lo hacen a una velocidad 80S .
¿Tiene mucha importancia?
Alguna tiene, porque la composición que tienen ambos ribosomas es diferente.
En los ribosomas de los procariotas se dividen en dos subunidades una la grande (50S) y la
pequeña (30S). Dentro de estas dos subunidades tenemos:
50S (subunidad grande): ARN ribosomal 23s / ARN ribosomal 5S / 31 clases de
proteínas diferentes.
30s (subunidad pequeña): ARN ribosomal 16s / 21 clases de proteínas diferentes.
Cada uno de esas ’S’ que aparecen es la velocidad a la que sedimentan ciertas partes del
ribosoma.
Ribosomas de eucariotas:
60S (subunidad grande): ARN ribosómico 28S y 5,8S / 40 clases de proteínas diferentes.
40S (subunidad pequeña): ARN ribosómico 18S / 30 clases de proteínas diferentes.
El ARN ribosomal 16s (procariotas) y ARN ribosómico 18S (eucariotas) estas dos moléculas
que forman parte de las subunidades pequeñas respectivamente de los ribosomas de
procariota y eucaristía se consideran muy importante para establecer la relación evolutiva
que existe entre los seres vivos.
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En esta molécula de ARN ribosomal 16S
las posee todos los seres vivos
procariotas. Encontramos regiones que
están muy conservadas y regiones que
son variables dentro de la molécula. Estas
regiones están identificadas con la letra V.
En general el ARN ribosomal 16S y 18S
son molecules muy conservadas desde el
punto de vista evolutivo, significa que son
moléculas que no han variado apenas
desde el momento que se conoce hasta
la actualidad. Esto significa que es muy
importante porque no se ha movido.
Aprovechamos esa circunstancia,
cogemos los ARN ribosomales 16S y 18S y los comparamos vemos como se parecen
unos a otros.
Si son muy parecidos entre sí querrá decir que existe una relación evolutiva cercana entre
esos dos seres vivos que estamos comparando.
Si son muy diferentes entre sí significará que no existe una relación evolutiva cercana entre
esos dos seres vivos que estamos comparando.
Si yo comparo el ARN ribosomal de dos células de E.coli saldrá idéntico.
Hay regiones conservadas y regiones variables. Son las regiones variables las que tienen
aplicaciones especieicas para comparación de grupos o especies diferentes.
Las regiones conservadas tienen aplicaciones inespecífica.
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Secuencia de bases del gen 16S ADNr de Escherichia coli.
Esta secuencia desde A hasta A posee 1500 nucleótidos, son 1500 pares de bases.
Adenina —> Timina
Guanina —> Citosina
Gen que codifica el gen 16S.
Utilidad: Podemos comparar este ADNr con otro ADNr, los ponemos todos en fila y le
ponemos por debajo otra secuencia de otro organismo y vamos viendo con unos
programas matemático que hacen una alineación; Consiste en poner el primero con el
primero y el último con el último y comparar lo que hay en el medio.
Vamos a ver lo que se parecen la secuencia del primer ser vivo con la secuencia de
nucleótido del segundo ser vivo. ¿Dónde? En el gen que corresponde al ARN ribosomal
16s y así podemos ver el parentesco que existe entre 2 seres. Todo ello nos va a dar un
Dendograma.
Dendograma de clasificación que se obtienen mediante un alineamiento múltiple de los
genes que corresponden a los genes ARN ribosomal 16S. Con esto conseguimos ver
cómo de parecido o cómo de diferentes son los seres vivos.
¿Cómo lo hacemos? gracias a la secuencia de base de su ARN
ribosomal fracción 16S. Razón por la cual se le considera un
cronómetro o un reloj evolutivo.
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Posición de los microorganismos entre los seres vivos.
Los dominios son el orden taxonómico más alto que existe en la clasificación de los seres
vivos.
El dominio Bacteria y Archaea están constituidos exclusivamente por procariotas y todos
sus miembros son microorganismos (hay algunos microorganismos que pueden verse a
simple vista).
Dentro del dominio Eukarya lo más importante; protistas, fungi, plantae, animalia, en todos
ellos hay microorganismos.
*Dentro de los protistas, que incluyen a todas las algas, protozoos, tenemos:
Rhizopoda (Amebas)
Euglenozoa (Euglenas, Tripanosomas)
Alveolata (Dinoflagelados, Ciliados, Plasmodios)
Stramenopila (Oomicetos, algas pardas)
Rhodophyta (Algas rojas)
Mycetozoa (Hongos mucosos)
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Grupos de microorganismos:
Procariotas
• Bacterias
• Arqueas
Eucariotas
Virus y partículas subvíricas
• Virus
• Viroides
• Priones
Teoría del Endosimbionte.
Grupos de microorganismos
Características Generales de los diferentes Grupos de Microorganismos:
Procariotas:
Todos los seres vivos incluidos en este grupo se distinguen por presentar una Organización
Celular del tipo Procariota.
Todas las Bacterias y Arqueas se incluyen en este grupo.
La organización celular procariota se caracteriza fundamentalmente por:
• Ausencia de verdadero Núcleo: El material genético se encuentra distribuído en el
citoplasma. No existe una estructura membranosa que lo separe.
• No hay Histonas
• Ribosomas: Los ribosomas procariotas (70S) son diferentes a los de eucariotas
• No poseen orgánulos membranosos intracitoplasmáticos, ni citoesqueleto, ni hay
corrientes citopasmáticas
Son organismos unicelulares de pequeño tamaño (alrededor de 1-2 µm), aunque hay
alguna rara excepción (bacterias que pueden medir casi 1 mm)
Se reproducen por fisión binaria simple
Su multiplicación ocurre a gran velocidad (en condiciones óptimas, cada 20 minutos).
Poseen la mayor versatilidad fisiológico-metabólica que se conoce entre los seres vivos. Por
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ello son Ubícuos. Se pueden encontrar en prácticamente todos los hábitats naturales del
planeta, donde ejercen una profunda influencia
Algunas características no son compartidas por todos los procariotas, pero sí están
presentes en muchos de ellos:
• Las membranas citoplasmáticas carecen de esteroles, excepto en el grupo de los
micoplasmas, pero en este caso, los esteroles de la membrana citoplasmática de
estos procariotas procede del hospedador eucariota al que parasitan).
• Muchos procariotas son móviles por fagelos, sin embargo estos flagelos no son iguales
a los flagelos de eucariotas, ni en composición, ni en estructura.
• La mayoría de los procariotas poseen pared celular, constituida por una
macromolécula denominada glucopéptido o péptidoglicano. Los micoplasmas no
poseen pared celular. Las Arqueas poseen pared celular sin glucopéptido.
• Algunos procariotas pueden vivir en Anaerobiosis.
• Algunos procariotas pueden vivir en habitats completamente inorgánicos.
• Algunos procariotas pueden fijar nitrógeno atmosférico.
Las Arqueas son los procariotas más antiguos y se caracterizan fundamentalmente porque
habitan ambientes extremos que en muchas ocasiones recuerdan las condiciones
ambienales del planeta hace más de 3500 millones de años.
Algunas características típicas de este grupo de procariotas son:
• Poseen pared celular no contistuida por glucopéptido. En su lugar poseen un
pseudopeptidoglicano, polisacáridos complejos o incluso lipoproteínas o proteínas.
• Los lípidos presentes en las membranas citoplasmáticas de las Arqueas son únicos.
Existen uniones de tipo éter, en lugar de éster, entre el glicerol y los restos hidrofóbicos,
que en el caso de las Arqueas son hidrocarburos en lugar de ácidos grasos.
• La secuencia de bases de su ARNr es diferente a la que poseen el resto de procariotas
y se asemeja más a la secuencia de bases del ARNr eucariota.
Las Arqueas incluyen 3 grandes grupos de organismos que se caracterizan por habitar
ambientes ciertamente particulares:
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• Metanógenas.
• Halófilas extremas.
• Termoacidófilas.
Eucariotas:
Todos los seres vivos incluidos en este grupo, sean microorganismos o no, se distinguen
por presentar una Organización Celular del tipo Eucariota.
La organización celular eucariota se caracteriza fundamentalmente por:
• Presencia de verdadero Núcleo rodeado por una membrana nuclear. El material
genético se encuentra asociado a proteínas del tipo Histonas. Hay registros fósiles de
entre 1200 a 1500 millones de años, de células con núcleo.
• Ribosomas: Los ribosomas de Eucariotas son del tipo 80S.
• Poseen multitud de orgánulos membranosos intracitoplasmáticos: Retículo
Endoplásmico, Aparato de Golgi, Mitocondrias, Cloroplastos, Vacuolas, Lisosomas,
etc., además de citoesqueleto y corrientes citopasmáticas.
Existen representantes microbianos en todos los reinos incluidos en el Dominio Eukarya:
Protista, Fungi, Plantae y Animalia.
Virus y Partículas Subvíricas:
Todos los virus son micoorganismos.
Todos los virus comparten ciertas carácterísticas que permiten diferenciarlos del resto de
los seres vivos:
• Son agentes etiológicos de enfermedades infecciosas.
• Presentan un tamaño extremadamente pequeño, por lo que son invisibles incluso al
microscopio óptico.
• No pueden desarrollarse en medios de cultivo sintéticos. Son parásitos obligados.
• Solo poseen un tipo de ácido nucléico, bien ADN o bien ARN.
Las tres primeras características permiten diferenciar a los virus de muchos otros
organismos, pero no de todos. Por ejemplo, la bacteria Chlamydia es una bacteria
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patógena, solo visible bajo microscopía electrónica y parásito obligado, incapaz de crecer
en medios de cultivo sintéticos, sin embargo, la cuarta característica de los virus, permite
diferenciar a estos organismos de cualquier otro ser vivo, ya que todos los demás seres
vivos poseen ADN y ARN en su interior celular.
Los Viroides, descubiertos en 1967 por T. Diener, son una clase de agentes infecciosos
extremadamente simples ya que solo están constituidos por ARN, careciendo de envolturas
externas.
Producen enfermedades exclusivamente en plantas Existen como una única cadena de
ARN circular, tanto intra- como extra-celularmente
La molécula de ARN posee menos de 400 nucleótidos, por lo que podría codificar para una
proteína pequeña, sin embargo no lo hacen ya que carecen de las señales necesarias para
la traducción de ARNm a proteínas
Los Priones, descubiertos por S. Prushiner (1982), están constituidos exclusivamente por
proteínas. Producen varias enfermedades en animales y en el hombre, relacionadas con
trastornos a nivel del sistema nervioso central.
Teoría del Endosimbionte
La Teoría del Endosimbionte o, como la denomina su autora Lynn Margulis, la Teoría de la
Endosimbiosis Seriada, propone que el origen de la célula eucariota es el resultado de
diferentes fusiones e incorporaciones entre células procariotas.
Desde finales de los 60, en el siglo pasado, existe una controversia muy activa entre
defensores y detractores de esta teoría. Hay que decir, sin embargo, que a medida que el
tiempo pasa y se pueden realizar más experimentos, las pruebas apuntan a que esta teoría,
al menos en gran medida, es cierta.
De acuerdo con Lynn Margulis, una Arquea y una Bacteria (probablemente un Thermplasma
y una espiroqueta), ambos procariotas, se fusionaron hace unos 2000 millones de años
dando lugar al nucleocitoplasma primigenio. Resultado de esa fusión es el primer eucariota
ancestral, en el que aparece el núcleo y toda la “maquinaria” necesaria para la mitosis y
movilidad por flagelos o cilios de tipo eucariota.
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Posteriormente, esta célula fagocitó a una bacteria respiradora aeróbica (probablemente
una Rickettsia), lo que dio lugar a las Mitocondrias (y los Peroxisomas)
Por fin, una última incorporación, la de una bacteria fotosintética (probablemente una
cianobacteria) originó los Cloroplastos.
Tanto Mitocondrias como Cloroplastos tienen un origen polifilético, por lo que lo más
probable es que varios tipos de procariotas respiradores aeróbicos o fotosintéticos, se
encuentren en el origen de estos orgánulos eucariotas.
Estos, actualmente, orgánulos eucariotas poseen ADN circular covalentmente cerrado
(como el de los procariotas), poseen ribosomas del tipo 70S (como el de los procariotas) y
están rodeados por dos membranas (la propia del procariota fagocitado y la
correspondiente al fagosoma eucariota).
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