5.1: Introducción a los protistas

Objetivos de aprendizaje

• Explique cómo se clasificaron originalmente los organismos bajo Protista.
• Describir la diversidad de estrategias metabólicas y otros rasgos de historia de vida dentro de este grupo artificial.
• Identificar relaciones evolutivas entre “protistas” utilizando un árbol filogenético.

¿Qué son los protistas?

El término “protista” es una descripción general para organismos eucariotas que no son animales, plantas u hongos. Estos organismos fueron clasificados anteriormente en Reino Protista. A medida que hemos llegado a aprender sobre la genética y la historia evolutiva de los organismos, hemos descubierto que estos organismos provienen de muchos grupos evolutivos distintos, algunos de los cuales están más cerca de hongos y animales que de plantas o entre sí. Hay más de 100 mil especies vivas descritas de “protistas”, y no está claro cuántas especies no descritas pueden existir. Dado que muchos de estos organismos viven como comensales o parásitos dentro de otros organismos, y estas relaciones suelen ser específicas de cada especie, existe un enorme potencial de diversidad que coincide con la diversidad de huéspedes. Como término catchall para organismos eucariotas que no son animales, plantas u hongos, no es sorprendente que muy pocas características sean comunes a todos los protistas.

• Son eucariotas porque todos tienen un núcleo.
• La mayoría tiene mitocondrias aunque algunas más tarde han perdido las suyas. Las mitocondrias se derivaron de alfa-proteobacterias aeróbicas que alguna vez vivieron dentro de sus células.
• Muchos tienen cloroplastos con los que realizan la fotosíntesis. Estos cloroplastos fueron derivados de cianobacterias fotosintéticas originalmente, aunque se han adquirido a través de eventos endosimbióticos secundarios en varios linajes.
• Muchos son unicelulares y todos los grupos (con una excepción) contienen algunos miembros unicelulares.
• El nombre Protista significa “el primero”, y algunos de los 80 grupos de organismos que alguna vez clasificamos como protistas bien pueden haber tenido historias evolutivas largas e independientes que se remontan a 2 mil millones de años. El análisis del genoma sumado a otros criterios muestra que otros linajes se derivan de ancestros más complejos; es decir, algunos no son “primitivos” en absoluto.
• El análisis del genoma también muestra que muchos de los grupos colocados en el Protista no están en absoluto estrechamente relacionados entre sí; es decir, los protistas no representan un solo clado.
• Por lo que los consideramos aquí como un grupo más para nuestra conveniencia que como reflejo de parentesco cercano, y un mejor título para esta página sería “Eucariotas que no son ni Animales, Hongos, ni Plantas”.

Relaciones Evolutivas

Figura\(\PageIndex{1}\): Esta filogenia de organismos eucariotas fue publicada en un artículo de Sandra L. Baldauf (2008). Se han agregado tres flechas negras a la figura original, apuntando a los otros tres reinos eucariotas: plantas, hongos y animales. Los hongos y los animales se encuentran muy cerca en un grupo llamado los Opisthokonts, lo que indica una historia evolutiva compartida que es más reciente que muchos de los otros linajes. Las plantas terrestres se pueden encontrar en un grupo llamado Archaeplastida, que se comparte con las algas verdes, algas rojas y glaucófitas. Todos los demás linajes de este diagrama se habían agrupado previamente en el grupo “protistas” y todavía a menudo se les hace referencia como tales. Crédito de imagen: Sandra L. BALDAUF. Una visión general de la filogenia y diversidad de eucariotas. J Syst Evol, 2008, 46 (3): 263-273. doi: 10.3724/SP.J.1002.2008.08060

En el árbol filogenético de arriba (Figura\(\PageIndex{1}\)), los protistas no comparten una ascendencia común. Los mohos de limo comparten una historia evolutiva más reciente con hongos y animales, mientras que las algas rojas y verdes están más estrechamente relacionadas con las plantas terrestres que con las algas pardas (ubicadas en el grupo Stramenopiles). La historia evolutiva de los protistas no es una sola historia de ascendencia, sino que engloba la historia evolutiva de los eucariotas, en su totalidad.

Debido a que los grupos de protistas no comparten un ancestro común entre sí que no se comparte también con plantas, hongos y animales, los “protistas” representan un grupo polifilético. Sólo la característica de ser eucariota une, pero no es exclusiva de, este grupo. En las siguientes secciones, verás algunos de la diversidad de rasgos de la historia de vida representados por los protistas.

Estructura celular

Las células de los protistas se encuentran entre las más elaboradas de todas las células. La mayoría de los protistas son microscópicos y unicelulares, pero existen algunas formas multicelulares verdaderas (como en las algas pardas, Phaeophyta). Unos pocos protistas viven como colonias que se comportan de alguna manera como un grupo de células de vida libre y de otras formas como un organismo multicelular. Aún otros protistas están compuestos de células individuales enormes, multinucleadas, que parecen manchas amorfas de limo, o en otros casos, como helechos. De hecho, muchas células protistas son multinucleadas; en algunas especies, los núcleos son de diferentes tamaños y tienen distintos papeles en la función celular protista.

Las células protistas individuales varían en tamaño desde menos de un micrómetro hasta tres metros de longitud hasta hectáreas. Las células protistas pueden estar envueltas por membranas celulares similares a animales o paredes celulares similares a plantas. Otros están encerrados en conchas vítreas a base de sílica o enrolladas con películas de tiras proteicas entrelazadas. La película funciona como una capa de armadura flexible, evitando que el protista sea desgarrado o perforado sin comprometer su rango de movimiento.

Metabolismo

Los protistas exhiben muchas formas de nutrición y pueden ser aeróbicos o anaeróbicos. Los protistas que almacenan energía por fotosíntesis pertenecen a un grupo de fotoautótrofos y se caracterizan por la presencia de cloroplastos. Otros protistas son heterótrofos y consumen materiales orgánicos (como otros organismos) para obtener nutrición. Las amebas y algunas otras especies protistas heterotróficas ingieren partículas mediante un proceso llamado fagocitosis, en el que la membrana celular envuelve una partícula de alimento y la lleva hacia adentro, pellizcando un saco membranoso intracelular, o vesícula, llamada vacuola alimenticia (Figura\(\PageIndex{2}\)). La vesícula que contiene la partícula ingerida, el fagosoma, luego se fusiona con un lisosoma que contiene enzimas hidrolíticas para producir un fagolisosoma, y la partícula alimenticia se descompone en pequeñas moléculas que pueden difunderse hacia el citoplasma y ser utilizadas en el metabolismo celular. Los restos no digeridos finalmente son expulsados de la célula por exocitosis.

Figura\(\PageIndex{2}\): Las etapas de fagocitosis incluyen el engullido de una partícula alimenticia, la digestión de la partícula usando enzimas hidrolíticas contenidas dentro de un lisosoma, y la expulsión de materiales no digeridos de la célula. Texto descriptivo: Se muestra una célula eucariota consumiendo una partícula alimenticia. A medida que se consume la partícula alimenticia, se encapsula en una vesícula. La vesícula se fusiona con un lisosoma, y las proteínas dentro del lisosoma digieren la partícula alimenticia. El material de desecho indigerible se expulsa de la célula cuando una vesícula exocítica se fusiona con la membrana plasmática.

Los subtipos de heterótrofos, llamados saprotrofos, absorben nutrientes de organismos muertos o sus desechos orgánicos. Algunos protistas pueden funcionar como mixótrofos, obteniendo nutrición por vías fotoautótrofas o heterótrofas, dependiendo de si se dispone de luz solar o nutrientes orgánicos.

Motilidad

La mayoría de los protistas son móviles, pero diferentes tipos de protistas han evolucionado variados modos de movimiento (Figura\(\PageIndex{3}\)). Algunos protistas tienen uno o más flagelos, que rotan o azotan. Otros están cubiertos de hileras o mechones de diminutos cilios a los que golpean coordinadamente para nadar. Otros forman extensiones citoplásmicas llamadas pseudopodios en cualquier parte de la célula, anclan los pseudopodios a un sustrato y se tiran hacia adelante. Algunos protistas pueden moverse hacia o alejarse de un estímulo, un movimiento al que se hace referencia como taxis. El movimiento hacia la luz, denominado fototaxis, se logra acoplando su estrategia de locomoción con un órgano sensor de luz.

Figura\(\PageIndex{3}\): Los protistas utilizan diversos métodos para el transporte. (a) Paramecio ondea apéndices similares a pelos llamados cilios para impulsarse a sí mismo. b) La ameba utiliza pseudopodios en forma de lóbulo para anclarse a una superficie sólida y estirarse hacia adelante. (c) Euglena utiliza una cola parecida a un látigo llamada flagelo para impulsarse a sí misma. Texto descriptivo: La parte a muestra un Paramecio en forma de zapato, el cual está cubierto con cilios finos parecidos a pelos. La parte b muestra una ameba, que es de forma irregular con largas extensiones de citoplasma que sobresalen del cuerpo principal. Las extensiones se llaman pseudopodos. La parte c muestra una Euglena ovalada, la cual tiene un extremo frontal estrecho. Un largo flagelo parecido a un látigo sobresale de la parte posterior.

Ciclos de vida

Los protistas se reproducen por diversos mecanismos. La mayoría sufre alguna forma de reproducción asexual, como la fisión binaria, para producir dos células hijas. En los protistas, la fisión binaria se puede dividir en transversal o longitudinal, dependiendo del eje de orientación; a veces Paramecio exhibe este método. Algunos protistas como los verdaderos mohos de limo presentan fisión múltiple y simultáneamente se dividen en muchas células hijas. Otros producen diminutos cogollos que se dividen y crecen al tamaño del protista parental. La reproducción sexual, que involucra meiosis y fecundación, es común entre los protistas, y muchas especies protistas pueden cambiar de reproducción asexual a sexual cuando es necesario. La reproducción sexual a menudo se asocia con períodos en los que se agotan los nutrientes o se producen cambios ambientales. La reproducción sexual puede permitir al protista recombinar genes y producir nuevas variaciones de progenie que pueden ser más adecuadas para sobrevivir en el nuevo ambiente. Sin embargo, la reproducción sexual a menudo se asocia con quistes resistentes que son una etapa protectora y de descanso. Dependiendo de su hábitat, los quistes pueden ser particularmente resistentes a temperaturas extremas, desecación o pH bajo. Esta estrategia también permite a ciertos protistas “esperar” a los estresores hasta que su entorno se vuelva más favorable para la supervivencia o hasta que sean transportados (como por el viento, el agua o el transporte en un organismo más grande) a un ambiente diferente, ya que los quistes prácticamente no presentan metabolismo celular.

Los ciclos de vida protistas van desde simples hasta extremadamente elaborados. Ciertos protistas parasitarios tienen ciclos de vida complicados y deben infectar a diferentes especies hospedadoras en diferentes etapas de desarrollo para completar su ciclo de vida. Algunos protistas son unicelulares en la forma haploide y multicelulares en la forma diploide, una estrategia empleada por los animales. Otros protistas tienen estadios multicelulares tanto en forma haploide como diploide, una estrategia llamada alternancia de generaciones que también es utilizada por las plantas.

Los ciclos de vida pueden clasificarse generalmente como haplonticos, diplonticos y haplodiplonticos. En un ciclo de vida haplónico, la etapa multicelular es haploide y produce gametos a partir de estructuras llamadas gametangios. En plantas y algas, estos organismos haploides a veces se denominan gametofitos (es decir, plantas de gametos). Este ciclo de vida también se llama meiosis cigótica, porque el cigoto no crece, sino que se divide por meiosis para formar esporas haploides (ver Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{4}\): Ciclo de vida haplónico. En este ciclo de vida, existen esporas que se convierten en dos tipos diferentes de haploides multicelulares. Uno de ellos, el megagametófito, produce algunos huevos grandes, no móviles. El otro, el microgametofito, produce muchos espermatozoides móviles. Estos gametos son heterógamos, porque tienen una morfología diferente, y oogames, porque el huevo es el gameto más grande, no móvil. Texto descriptivo: En la mitad superior se encuentran cuatro esporas haploides (dos blancas y dos negras). Una de las esporas blancas se convierte en un megagametofito que produce un solo huevo grande dentro de un gametangio. Una de las esporas negras se convierte en un microgametofito que produce muchos espermatozoides con flagelos. Un espermatozoide fertiliza un óvulo para formar un cigoto diploide, mostrado en gris. El cigoto tiene una pared gruesa. En algún momento, se divide por meiosis para producir esporas. El cigoto es la única etapa en la mitad inferior del diagrama. Diagrama de Maria Morrow, CC BY-NC.

En un ciclo de vida diplónico, la fase multicelular es diploide. El cigoto crece por mitosis para formar un organismo diploide y multicelular. Ese organismo podría formar esporangios para reproducción asexual. Las esporas serían diploides y podrían crecer para formar un nuevo organismo diploide multicelular. La reproducción sexual ocurre en gametangios, donde las células se dividen por meiosis para producir gametos. A este ciclo de vida se le llama a veces meiosis gametica (ver Figura\(\PageIndex{5}\)).

Figura\(\PageIndex{5}\): Un ciclo de vida diplónico. En este ciclo de vida, la etapa multicelular es diploide. Los gametos que se fusionan para formar el cigoto. Los gametos tienen el mismo aspecto, por lo que son isógamos. Tu cigoto se convierte en un talo diploide. Este no es un nombre técnico para el individuo diploide, sino que se refiere a un cuerpo no diferenciado en tejidos complejos. El organismo diploide puede experimentar reproducción asexual produciendo esporas diploides. En este diagrama, se les llama zoosporas porque tienen flagelos. Texto descriptivo: En la mitad superior hay cuatro gametos haploides (dos blancos y dos negros, cada uno con dos flagelos y todos aproximadamente del mismo tamaño). Los gametos son el único escenario en la mitad superior del diagrama. Un gameto blanco y un gameto negro se fusionan para formar un cigoto diploide, mostrado en gris. El cigoto tiene una pared gruesa. El cigoto crece por mitosis para formar un talo diploide con esporangio y varias gametangias. Las zoosporas diploides y nadadoras (también grises) se producen a partir del esporangio, creciendo por mitosis para formar un talo diploide. En una de las gametangias se produce meiosis para producir las esporas. Diagrama de Maria Morrow, CC BY-NC.

El ciclo de vida haplodiplónico, también llamado alternancia de generaciones, es el más complejo. En este ciclo de vida, hay fases haploides y diploides multicelulares. El cigoto crece por mitosis para formar un esporofito diploide. El esporofito, como su nombre lo indica, produce esporas haploides por meiosis de células dentro de un esporangio. Las esporas se convierten en gametofitos haploides. Los gametofitos producen gametos por división mitótica de células dentro de la gametangios. Estos gametos luego se fusionan para formar el cigoto diploide.

Figura\(\PageIndex{6}\): Ciclo de vida haplodiplónico. En este ciclo de vida, hay etapas multicelulares tanto haploides como diploides. El estadio haploide multicelular se llama gametofito, el estadio diploide multicelular se llama esporofito. El esporófito podría producir esporas por mitosis para reproducción asexual (aquí se muestran como zoosporas). Texto descriptivo: En la mitad superior se encuentran cuatro esporas haploides (dos blancas y dos negras). Una de las esporas blancas se convierte en un megagametofito que produce un solo huevo grande dentro de un gametangio. Una de las esporas negras se convierte en un microgametofito que produce muchos espermatozoides con flagelos. Un espermatozoide fertiliza un óvulo para formar un cigoto diploide, mostrado en gris. El cigoto tiene una pared gruesa. El cigoto crece por mitosis para formar un esporofito multicelular (gris) con un mitosporangio y varias meiosporangias. Las zoosporas diploides y nadadoras (también grises) se producen a partir del mitosporangio, creciendo por mitosis para formar un talo diploide. En una de las meiosporangias, se produce meiosis para producir las esporas. Diagrama de Maria Morrow, CC BY-NC.

Como viste en Figuras\(\PageIndex{d-f}\), hay otras distinciones que se pueden hacer en los ciclos de vida. Los ciclos de vida isogamia tienen gametos que se ven aproximadamente iguales. Los ciclos de vida oogames son heterogámicos (es decir, los gametos se ven diferentes, también llamados anisogamos) de una manera específica: el óvulo es más grande y no móvil, mientras que los espermatozoides son más pequeños y móviles. Con todas las complejidades de los ciclos de vida, puede ser útil recordar esta simple regla: las esporas crecen, los gametos se fusionan. Los gametos nunca crecen mi mitosis, sino que deben fusionarse para formar un cigoto. Las esporas tienden a crecer o germinar de alguna manera.

Hábitats

Casi todos los protistas existen en algún tipo de ambiente acuático, incluyendo ambientes marinos y de agua dulce, suelo húmedo e incluso nieve. Varias especies protistas son parásitos que infectan animales o plantas. Algunas especies protistas viven de organismos muertos o sus desechos, y contribuyen a su descomposición.

Resumen

Los protistas son extremadamente diversos en cuanto a sus características biológicas y ecológicas, en parte porque son un ensamblaje artificial de grupos filogenéticamente no relacionados. Los protistas muestran estructuras celulares muy variadas, varios tipos de estrategias reproductivas, prácticamente todos los tipos de nutrición posibles y hábitats variados. La mayoría de los protistas unicelulares son móviles, pero estos organismos utilizan diversas estructuras para el transporte.

Atribuciones

Curada y autoría de Maria Morrow, CC BY-NC, utilizando las siguientes fuentes:

• 19.1.2 Protistas de la Biología por John. W. Kimball (licencia CC-BY)
• 23.2 Características de Protistas de Biología 2e por OpenStax (licenciado CC-BY). Accede gratis en openstax.org.