7.8B: Características compartidas de bacterias y arqueas

La mayoría de las vías metabólicas, que comprenden la mayoría de los genes de un organismo, son comunes entre Archaea y Bacterias.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Describir la evidencia de la evolución de las Archaea a partir de Bacterias

Claves para llevar

Puntos Clave

• Dentro de los procariotas, la estructura celular arqueal es más similar a la de las bacterias Gram-positivas, en gran parte porque ambas tienen una sola bicapa lipídica y generalmente contienen un grueso sacculo de composición química variable.
• Se ha propuesto que las Archaea evolucionaron a partir de bacterias Gram-positivas en respuesta a la presión de selección de antibióticos.
• La evolución de Archaea en respuesta a la selección de antibióticos, o cualquier otra presión selectiva competitiva, también podría explicar su adaptación a ambientes extremos (como altas temperaturas o acidez).

Términos Clave

• procariotas: (/prokæri.ots/, pro-kah-ree-otes o /prokæriəts/, pro-kah-ree-əts) un grupo de organismos cuyas células carecen de un núcleo celular (karyon), o cualquier otro orgánulo unido a la membrana. La mayoría de los procariotas son organismos unicelulares, aunque algunos como las mixobacterias tienen etapas multicelulares en sus ciclos de vida.
• arqueas: un dominio taxonómico de organismos unicelulares que carecen de núcleos que provienen fundamentalmente de bacterias.
• bacterias: Las bacterias constituyen un gran dominio de microorganismos procariotas. Por lo general, de unos pocos micrómetros de longitud, las bacterias tienen una amplia gama de formas, que van desde esferas hasta varillas y espirales. Las bacterias estuvieron entre las primeras formas de vida que aparecieron en la Tierra, y están presentes en la mayoría de los hábitats del planeta.

Figura: Tapetes microbianos alrededor de la Gran Primavera Prismática: Los termófilos producen algunos de los colores brillantes de la Gran Primavera Prismática, Parque Nacional Yellowstone

La relación entre los tres dominios es de importancia central para entender el origen de la vida. La mayoría de las vías metabólicas, que comprenden la mayoría de los genes de un organismo, son comunes entre Archaea y Bacterias, mientras que la mayoría de los genes involucrados en la expresión del genoma son comunes entre Archaea y Eukarya. Dentro de los procariotas, la estructura celular arqueal es más similar a la de las bacterias Gram-positivas, en gran parte porque ambas tienen una sola bicapa lipídica y generalmente contienen un grueso sacculo de composición química variable. En árboles filogenéticos basados en diferentes secuencias genes/proteínas de homólogos procariotas, los homólogos arqueales están más estrechamente relacionados con los de bacterias Gram-positivas. Las arqueas y las bacterias Gram-positivas también comparten indels conservados en una serie de proteínas importantes, como la Hsp70 y la glutamina sintetasa I.

R.S. Gupta ha propuesto que las Archaea evolucionaron a partir de bacterias Gram-positivas en respuesta a la presión de selección de antibióticos. Esto se sugiere por la observación de que las arqueas son resistentes a una amplia variedad de antibióticos que son producidos principalmente por bacterias Gram-positivas, y que estos antibióticos actúan principalmente sobre los genes que distinguen a Archaea de Bacteria. Su propuesta es que la presión selectiva hacia la resistencia generada por los antibióticos Gram-positivos finalmente fue suficiente para causar cambios extensos en muchos de los genes diana de los antibióticos, y que estas cepas representaron los ancestros comunes de Archaea actual. La evolución de Archaea en respuesta a la selección de antibióticos, o cualquier otra presión selectiva competitiva, también podría explicar su adaptación a ambientes extremos (como altas temperaturas o acidez) como resultado de la búsqueda de nichos desocupados para escapar de organismos productores de antibióticos; Cavalier-Smith ha hecho una sugerencia similar. La propuesta de Gupta también está respaldada por otros trabajos que investigan las relaciones estructurales proteicas y estudios que sugieren que las bacterias Gram-positivas pueden constituir los primeros linajes ramificados dentro de los procariotas.