Revisión del 18:27 29 jul 2024

Resumen: Hacia un sistema natural de organismos: Propuesta para los dominios Archaea, Bacteria y Eucarya. (3 Dominios)

Carl R. Woese, Otto Kandler, y Mark L. Wheelis

Carl R. Woese

Carl R. Woese (1928 – 2012), fue un reconocido científico estadounidense con especialidad en microbiología, cuyo intenso trabajo con células procariontes le llevó a diferenciar dos tipos de procariontes radicalmente distintos, lo que le llevó a proponer importantes cambios en la taxonomía de los seres vivos. En la década de 1970, también hizo contribuciones a los procesos del origen de la vida, publicando con Sidney Fox y Jane Gibson, contribuyendo al concepto teórico de las protocélulas denominadas progenotes.

Presentación

En 1990, como resultado de un estudio de secuenciación de RNA ribosomal (16 y 18 s); Carl Woese (1928 – 2012) y sus colaboradores propusieron un sistema natural taxonómico para todas las especies, con los datos obtenidos, sugirió la existencia de tres Dominios, cancelando la taxonomía de los 5 Reinos; así fundó la taxonomía molecular que actualmente se sigue para la clasificación de los seres vivos. Una de sus frases más célebres es: "La increíble diversidad de la vida en este planeta, la mayoría de los cuales es microbiana, solo puede entenderse en un marco evolutivo"

Este artículo contiene algunos pasajes un poco técnicos que podrían resultar complicados para estudiantes de cuarto semestre de bachillerato, por lo cual preferimos realizar esta síntesis que pudiera resultar más adecuada al nivel educativo al que va dirigido. Sugerimos que sean directamente los estudiantes quienes accedan y lo trabajen acorde a las instrucciones del profesor, para exponerlo ante el grupo, como investigación para su discusión en el grupo. o alguna otra variante.

Publicación original:

Proc. Natl. Acad. Sci. USA

Vol. 87, pp. 4576 – 4579, June 1990

Evolution

Abstract

“Generalmente las estructuras y secuencias moleculares son más reveladoras de las relaciones evolutivas que el fenotipo clásico (particularmente entre microorganismos). Consecuentemente, la base para la definición de taxa, se ha desplazado progresivamente de los niveles de organismo, al celular y al molecular. Las comparaciones moleculares muestran que la vida en este planeta se divide en tres grupos primarios, comúnmente conocidos como los eubacteria, los archaeobacteria y los eukaryotes. Los tres son muy disímiles, siendo las diferencias que los separan de una naturaleza más profunda que las diferencias que separan los reinos típicos, como animales y plantas. Desafortunadamente, ni las perspectivas convencionalmente aceptadas de las relaciones naturales entre los sistemas vivos -es decir, la taxonomía de los cinco reinos o la dicotomía eucariota – procariota – refleja esta división tripartita primaria del mundo viviente. Para remediar esta situación, nosotros proponemos que se establezca un sistema formal de organismos, en el que, por encima del nivel de reino, exista un nuevo taxón llamado “dominio.” Así, la vida en este planeta comprendería tres dominios, Bacteria, Archaea y Eukarya, conteniendo cada uno dos o más reinos. (Los Eukarya, por ejemplo, contendrían Animalia, Plantae, Fungi, y otros aún por definirse.) Aunque la estructura taxonómica dentro de los Bacteria y los Eukarya no es tratada aquí, Archaea está formalmente dividido en dos reinos: Euryarchaeota (comprendiendo los metanógenos y sus parientes fenotípicamente diversos), y Crenarchaeota (comprendiendo la relativamente estrecha agrupación de archaeobaterias termófilas extremas, cuyo fenotipo general parece recordar mayormente al fenotipo ancestral de los Archaea).”

Necesidad de reestructurar la Sistemática

Debido a la revolución de la secuenciación genética de la última década, ha sido posible actualizar mucha información taxonómica faltante acerca del mundo microbiano. Anteriormente, la taxonomía se enfocaba en las características anatómicas y el registro fósil, lo cual difícilmente se podía aplicar a las especies microscópicas. Ahora es momento de que la taxonomía se actualice a los nuevos datos moleculares.

Debemos alejarnos del modelo dicotómico de que toda forma de vida es un animal o una planta. La propuesta que aquí desarrollamos reestructura completamente el modelo antiguo hasta sus más profundos niveles.

Posteriormente a la clasificación de Haeckel en 1866, se hicieron diversas propuestas; la propuesta de Whittaker, que divide las formas de vida en 5 reinos, es el actualmente más aceptado (en 1990, fecha de publicación del artículo); aunque se ha hecho evidente que este modelo no es un modelo natural, no es filogenéticamente correcto. La evidencia fósil indica que los primeros unicelulares surgieron unos 200 millones de años (MDA) antes que las primeras algas, y más de 1 000 MDA antes que los primeros animales y plantas superiores. Así, se demuestra que los dos taxa microbianos de Whittaker, Protista y Fungi son artificiales.

También tenemos el problema de asignar el mismo rango taxonómico de reino a los Monera, Animalia, Plantae, Fungi y Protista, puesto que los Monera, al ser procariotas son de naturaleza cualitativamente distinta a los otros cuatro reinos eucariotas.

Desde tiempo atrás, diversos microbiólogos, como Cohn en 1985, se han percatado de que la agrupación de los eucariotas en un grupo afín es muy coherente, mientras que la agrupación de los procariotas en un grupo homogéneo no lo es, ya que se agrupan juntos por carecer de las características de los eucariotas, sin considerar las diferencias entre ellos.

No fue sino hasta el descubrimiento de las archaebacterias, que se cayó en cuenta de las diferencias abismales entre algunos procariotas, pues por mucho tiempo se tomó, erróneamente como modelo de este grupo a Escherichia coli. Así, desde el punto de vista filogenético, podemos afirmar que Monera no puede ser un taxón válido

Bases para la reestructuración.

En la actualidad los criterios en sistemática son moleculares, principalmente por secuenciación genética, desplazando de este modo los criterios fenotípicos. Así, la secuenciación puede revelar relaciones evolutivas de una manera muy certera.

Los amplios estudios basados en la secuenciación de RNA ribosomal indican que el mundo vivo se divide en tres grupos bien definidos, pues existen sistemas moleculares exclusivos para cada grupo, que comparten entre sus integrantes. Se han estudiado diversos segmentos de RNAr en los tres grupos (Archaebacteria, Eubacteria y Eucariota), que aportan evidencia contundente para apoyar esta propuesta de tres dominios.

Estos estudios revelan que las diferencias evolutivas entre los tres grupos propuestos son de una mucho mayor importancia, que la diferenciación entre plantas y animales.

El estudio de LUCA (Last Universal Common Ancestor o Último Antepasado Común Universal), indica, por el registro fósil, que las eubacterias fotosintéticas existían ya hace 3 000 a 4 000 MDA, por lo que podemos suponer que LUCA existió muy al principio de la historia de la vida en la Tierra. Así parece ser que, por los rápidos cambios evolutivos, así como la profundidad de estos, LUCA debió haber sido más rudimentario que los tres ancestros que originaron cada uno de los tres grupos propuestos.

La figura 1 representa un árbol filogenético universal, con las relaciones entre los grupos primarios. Se puede ver una primera dicotomía que separa a las Bacterias de los otros dos grupos, y una segunda que separa las Archaebacteria de los Eucarya, siendo así mas cercanos estos dos últimos, ya que al comparar algunas moléculas, entre ellas el RNAr existen ciertas semejanzas (24, 29, 30). Por otra parte, eucariotas y archaebacterias son grupos que divergieron hace mucho tiempo, pues presentan diferencias moleculares muy acentuadas.

“Fig. 1. Árbol filogenético universal de forma enraizada, mostrando los tres dominios. El orden de ramificación y la longitud de las ramas están basadas en la comparación de secuencias de RNAr (y fueron tomadas de la figura 4 de la referencia 2). La posición de la raíz fue determinada comparando (lo poco que se conoce) de pares de secuencias de genes parálogos que divergieron uno de otro antes de que los tres linajes primarios surgieran de su condición ancestral común (27). (Esta estrategia de enraizamiento (28), usa, en efecto, el conjunto de genes como un grupo externo para el otro.) Los números para las ramificaciones corresponden a los siguientes grupos de organismos (2). Bacteria: 1, Thermotogales; 2, flavobacteria y organismos relacionados; 3, cianobacteria; 4, bacterias púrpura; 5, bacterias Gram-positivas; y 6, bacterias verdes no sulfurosas. Archae: El reino Crenarchaeota: 7, el género Pyrodictium; y 8, el género Thermoproteus; y el reino Euryarchaeota: 9, las Thermococcales; 10, las Metanocccales; 11, las Methanobacteriales; 12, las Methanomicrobiales; y 13, los halófitos externos. Eucarya: 14, los animales; 15, los ciliados; 16, las plantas verdes; 17, los hongos; 18, los flagelados; y 19, los microsporidia.”

Propuesta para un Nuevo Nivel Taxonómico más Alto.

Puesto que lo primordial es reconocer que existen argumentos para agrupar a los seres vivos en tres grupos principales: Bacteria, y Archaea y Eukarya, creemos que el término “reino” ya no debería emplearse como de mayor rango, y se propone agregar un nuevo nivel taxonómico, que sería el más elevado y este es el de “dominio”. Se recomienda ya no emplear el término “archaebacteria”, debido a que sugiere, de manera incorrecta, que Archaea y Bacteria están cercanamente relacionadas.

De momento, se propone que cada dominio tenga numerosos reinos, que deberán establecerse a futuro con base en análisis aún por realizarse. Suponemos que los reinos Planta, Animalia y Fungi, prevalecerán, quizá con algunas modificaciones, sobre todo en Fungi, mientras que Protista probablemente se divida en varios reinos dependiendo de los linajes que resulten de los estudios. En cuanto al dominio Bacteria, probablemente habrá un reacomodo de taxones, elevando a reino algunos de los actuales phyla.

Conclusiones

La propuesta que se hace proveerá, en primer lugar (i), de un sistema natural en los niveles más altos de la taxonomía, además de que proveerá (ii) de clasificación para los microorganismos, y permitirá apreciar el hecho (iii) de que ni plantas ni animales, ocupan una posición evolutiva privilegiada; reconoce (iv) que los linajes Archaea y bacteria son independientes y (v), finalmente, fomentará la comprensión de los antiguos linajes microbianos y su diversidad.

Bibliografía:

Tomado de:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC54159/?page=4