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Sistema de tres dominios

Un árbol filogenético basado en datos de ARNr , que enfatiza la separación de bacterias, arqueas y eukarya como lo propone Carl Woese et al. en 1990, [1] con el hipotético último ancestro común universal

El sistema de tres dominios es un sistema de clasificación taxonómica que agrupa toda la vida celular en tres dominios , a saber, Archaea , Bacteria y Eukarya , introducido por Carl Woese , Otto Kandler y Mark Wheelis en 1990. [1] La diferencia clave con clasificaciones anteriores como El sistema de dos imperios y la clasificación de cinco reinos es la separación de Archaea (anteriormente denominada "arqueobacteria") de Bacteria como organismos completamente diferentes. Ha sido cuestionado por el sistema de dos dominios que divide a los organismos únicamente en Bacteria y Archaea, ya que los eucariotas se consideran un clado de Archaea. [2] [3] [4]

Fondo

Woese argumentó, sobre la base de diferencias en los genes 16S rRNA , que las bacterias, arqueas y eucariotas surgieron cada uno por separado de un ancestro con maquinaria genética poco desarrollada, a menudo llamado progenota . Para reflejar estas líneas primarias de descendencia, trató a cada una como un dominio, dividido en varios reinos diferentes . Originalmente, su división de los procariotas fue en Eubacteria (ahora Bacteria ) y Archaebacteria (ahora Archaea ). [5] Woese utilizó inicialmente el término "reino" para referirse a los tres grupos filogénicos primarios, y esta nomenclatura se utilizó ampliamente hasta que se adoptó el término "dominio" en 1990. [1]

La aceptación de la validez de la clasificación filogenéticamente válida de Woese fue un proceso lento. Destacados biólogos, entre ellos Salvador Luria y Ernst Mayr, se opusieron a su división de los procariotas. [6] [7] No todas las críticas hacia él se restringieron al nivel científico. Una década de laboriosa catalogación de oligonucleótidos le dejó una reputación de "maniático", y Woese pasaría a ser apodado "el revolucionario marcado por la microbiología" en un artículo impreso en la revista Science en 1997. [8] La cantidad creciente La existencia de datos de apoyo llevó a la comunidad científica a aceptar las Archaea a mediados de los años 1980. [9] Hoy en día, muy pocos científicos todavía aceptan el concepto de un Prokarya unificado. [10]

Clasificación

El sistema de tres dominios incluye Archaea (representada por Sulfolobus , izquierda), Bacteria (representada por Staphylococcus aureus , centro) y Eucariotas (representada por la rana arborícola verde australiana , derecha).

El sistema de tres dominios añade un nivel de clasificación (los dominios) "por encima" de los reinos presentes en los sistemas de cinco o seis reinos utilizados anteriormente . Este sistema de clasificación reconoce la división fundamental entre los dos grupos procarióticos, en la medida en que Archaea parece estar más estrechamente relacionada con los eucariotas que con otros procariotas (organismos similares a bacterias sin núcleo celular) . El sistema de tres dominios clasifica los reinos previamente conocidos en estos tres dominios: Archaea , Bacteria y Eukarya . [2]

Dominio Archaea

Las Archaea son procarióticas , sin membrana nuclear, pero con bioquímica y marcadores de ARN distintos a las bacterias. Los arcaicos poseen una historia evolutiva antigua y única, por lo que se les considera una de las especies de organismos más antiguas de la Tierra, sobre todo por sus diversos y exóticos metabolismos.

Algunos ejemplos de organismos arqueales son:

Bacterias de dominio

Las Bacterias también son procarióticas ; su dominio está formado por células con ARNr bacteriano, sin membrana nuclear, y cuyas membranas poseen principalmente lípidos diéster de diacilglicerol . Tradicionalmente clasificadas como bacterias, muchas prosperan en los mismos ambientes favorecidos por los humanos y fueron las primeras procariotas descubiertas; fueron llamadas brevemente Eubacteria o bacterias "verdaderas" cuando las Archaea fueron reconocidas por primera vez como un clado distinto .

La mayoría de los organismos procarióticos patógenos conocidos pertenecen a bacterias (consulte [11] para conocer las excepciones). Por esa razón, y porque las arqueas suelen ser difíciles de cultivar en los laboratorios, actualmente las bacterias se estudian más extensamente que las arqueas.

Algunos ejemplos de bacterias incluyen:

Dominio Eukarya

Los eucariotas son organismos cuyas células contienen un núcleo rodeado de membranas. Incluyen muchos organismos unicelulares grandes y todos los organismos no microscópicos conocidos . El dominio contiene, por ejemplo:

Nichos

Cada uno de los tres tipos de células tiende a encajar en especialidades o funciones recurrentes. Las bacterias tienden a ser las reproductoras más prolíficas, al menos en ambientes moderados. Los arcaicos tienden a adaptarse rápidamente a ambientes extremos, como altas temperaturas, altos niveles de ácidos, alto contenido de azufre, etc. Esto incluye adaptarse al uso de una amplia variedad de fuentes de alimentos. Los eucariotas son los más flexibles a la hora de formar colonias cooperativas, como en los organismos multicelulares, incluidos los humanos. De hecho, es probable que la estructura de un eucariota haya derivado de una unión de diferentes tipos de células, formando orgánulos .

Parakaryon myojinensis ( incertae sedis ) es un organismo unicelular conocido por ser un ejemplo único. "Este organismo parece ser una forma de vida distinta de los procariotas y eucariotas ", [12] con características de ambos.

Alternativas

Versiones alternativas de los tres dominios de la filogenia de la vida.

Partes de la teoría de los tres dominios han sido cuestionadas por científicos como Ernst Mayr , Thomas Cavalier-Smith y Radhey S. Gupta. [13] [14] [15]

Un trabajo reciente ha propuesto que Eukaryota pudo haberse separado del dominio Archaea. Según Spang et al. Lokiarchaeota forma un grupo monofilético con eucariotas en análisis filogenómicos. Los genomas asociados también codifican un repertorio ampliado de proteínas características eucarióticas que sugieren capacidades sofisticadas de remodelación de membrana. [16] Este trabajo sugiere un sistema de dos dominios en contraposición al sistema de tres dominios. [3] [4] [2] Se sigue debatiendo exactamente cómo y cuándo se desarrollaron las arqueas, las bacterias y la eucarya y cómo se relacionan. [17] [2] [18]

Ver también

Referencias

  1. ^ abc Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (junio de 1990). "Hacia un sistema natural de organismos: propuesta para los dominios Archaea, Bacteria y Eucarya". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 87 (12): 4576–9. Código bibliográfico : 1990PNAS...87.4576W. doi : 10.1073/pnas.87.12.4576 . PMC  54159 . PMID  2112744.
  2. ^ abcd Gabaldón, Toni (8 de octubre de 2021). "Origen y evolución temprana de la célula eucariota". Revista Anual de Microbiología . 75 (1): 631–647. doi : 10.1146/annurev-micro-090817-062213. ISSN  0066-4227. PMID  34343017. S2CID  236916203 . Consultado el 11 de agosto de 2022 . Una versión arraigada de este árbol de tres dominios colocó a Archaea y Eukarya como clados hermanos, lo que sugiere que los eucariotas estaban relacionados muy lejanamente con las arqueas y no más relacionados con ningún grupo específico. Más recientemente, los análisis filogenéticos que utilizan modelos más sofisticados y conjuntos de datos genéticos ampliados han brindado un apoyo cada vez mayor a una topología de árbol alternativa en la que el clado eucariota se ramifica dentro de Archaea, en lugar de al lado de ella.
  3. ^ ab Nobs, Stephanie-Jane; MacLeod, Fraser I.; Wong, Hon Lun; Quemaduras, Brendan P. (2022). "Eukarya la quimera: eucariotas, ¿una innovación secundaria de los dos dominios de la vida?". Tendencias en Microbiología . 30 (5): 421–431. doi :10.1016/j.tim.2021.11.003. PMID  34863611. S2CID  244823103.
  4. ^ ab Doolittle, W. Ford (2020). "Evolución: ¿Dos dominios de la vida o tres?". Biología actual . 30 (4): R177–R179. doi : 10.1016/j.cub.2020.01.010 . PMID  32097647.
  5. ^ Woese CR, Fox GE (noviembre de 1977). "Estructura filogenética del dominio procariótico: los reinos primarios". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 74 (11): 5088–90. Código bibliográfico : 1977PNAS...74.5088W. doi : 10.1073/pnas.74.11.5088 . PMC 432104 . PMID  270744. 
  6. ^ Mayr, Ernst (1998). "¿Dos imperios o tres?". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 95 (17): 9720–9723. Código bibliográfico : 1998PNAS...95.9720M. doi : 10.1073/pnas.95.17.9720 . PMC 33883 . PMID  9707542. 
  7. ^ Sapp, Jan A. (diciembre de 2007). "La estructura de la teoría de la evolución microbiana". Estudios de Historia y Filosofía de la Ciencia Parte C: Estudios de Historia y Filosofía de las Ciencias Biológicas y Biomédicas . 38 (4): 780–95. doi :10.1016/j.shpsc.2007.09.011. PMID  18053933.
  8. ^ Morell, V. (2 de mayo de 1997). "El revolucionario marcado de la microbiología". Ciencia . 276 (5313): 699–702. doi : 10.1126/ciencia.276.5313.699. ISSN  0036-8075. PMID  9157549. S2CID  84866217.
  9. ^ Sapp, enero A. (2009). Los nuevos fundamentos de la evolución: sobre el árbol de la vida . Nueva York: Oxford University Press. ISBN 978-0-199-73438-2.
  10. ^ Koonin, Eugenio (2014). "La visión de Carl Woese de la evolución celular y los dominios de la vida". Biología del ARN . 11 (3). Biol de ARN: 197–204. doi :10.4161/rna.27673. PMC 4008548 . PMID  24572480. 
  11. ^ Eckburg, Paul B.; Lepp, Paul W.; Relman, David A. (2003). "Archaea y su papel potencial en las enfermedades humanas". Infección e inmunidad . 71 (2): 591–596. doi :10.1128/IAI.71.2.591-596.2003. PMC 145348 . PMID  12540534. 
  12. ^ Yamaguchi M, Mori Y, Kozuka Y, Okada H, Uematsu K, Tame A, Furukawa H, Maruyama T, Worman CO, Yokoyama K (2012). "¿Procariota o eucariota? Un microorganismo único de las profundidades marinas". Revista de microscopía electrónica . 61 (6): 423–31. doi : 10.1093/jmicro/dfs062. PMID  23024290.
  13. ^ Gupta, Radhey S. (1998). "El tercer dominio de la vida ( Archaea ): ¿un hecho establecido o un paradigma en peligro de extinción?: Una nueva propuesta para la clasificación de organismos basada en secuencias de proteínas y estructura celular". Biología Teórica de Poblaciones . 54 (2): 91-104. doi :10.1006/tpbi.1998.1376. PMID  9733652.
  14. ^ Mayr, E. (1998). "¿Dos imperios o tres?". Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 95 (17): 9720–9723. Código bibliográfico : 1998PNAS...95.9720M. doi : 10.1073/pnas.95.17.9720 . PMC 33883 . PMID  9707542. 
  15. ^ Cavalier-Smith, Thomas (2002). "El origen neomurano de las arqueobacterias, la raíz negibacteriana del árbol universal y la megaclasificación bacteriana". Int J Syst Evol Microbiol . 52 (1): 7–76. doi : 10.1099/00207713-52-1-7 . PMID  11837318.
  16. ^ Spang, Anja (2015). "Arqueas complejas que cierran la brecha entre procariotas y eucariotas". Naturaleza . 521 (7551): 173–179. Código Bib :2015Natur.521..173S. doi : 10.1038/naturaleza14447. PMC 4444528 . PMID  25945739. 
  17. ^ Callier, Viviane (8 de junio de 2022). "Mitocondrias y el origen de los eucariotas". Revista Conocible . doi : 10.1146/conocible-060822-2 . Consultado el 18 de agosto de 2022 .
  18. ^ McCutcheon, John P. (6 de octubre de 2021). "La genómica y la biología celular de las infecciones intracelulares beneficiosas para el huésped". Revisión anual de biología celular y del desarrollo . 37 (1): 115-142. doi : 10.1146/annurev-cellbio-120219-024122 . ISSN  1081-0706. PMID  34242059. S2CID  235786110.