ArchaeaDefinición, Ejemplos, Vs Bacterias, Características y Clase

Definición: ¿Qué son las Archaea?

Las Archaea son organismos unicelulares que constituyen el tercer dominio de organismos en la tierra. Como tal, son diferentes de los otros dos dominios que incluyen a las Bacterias y a los Eucariotas.

Sin embargo, al igual que las bacterias, las arqueas son procariotas que comparten ciertas características con las bacterias (esta es una de las razones por las que anteriormente se pensaba que las arqueas eran un tipo de bacterias).

Debido a su capacidad para sobrevivir a condiciones extremas, se pueden encontrar en una gran variedad de entornos que van desde los lagos y el suelo hasta el Mar Muerto y las partes más profundas del océano (fondo marino).

Algunos ejemplos son:

• Aeropyrum pernix
• Thermosphaera aggregans
• Ignisphaera aggregans
• Sulfolobus tokodaii
• Metallosphaera sedula
• Staphylothermus marinus
• Thermoproteus tenax

Ejemplos

Basado en varias composiciones moleculares y genéticas, el dominio Archaea se subdivide en cinco (5) filos que incluyen:

• Euryarchaeota
• Crenarchaeota
• Korarchaeota
• Thaumarchaeota
• Nanoarchaeota

Fylum Euryarchaeota

El phylum Euryarchaeota es uno de los mejorestudiados del dominio (Archaea). Formado por más de 70 géneros, los miembros del filo son extremadamente diversos desde el punto de vista fisiológico y tienen la capacidad de sobrevivir a algunos de los entornos más extremos de todo el mundo.

Las siguientes son las características de los diferentes grupos del filo Euryarchaeota:

El Euryarchaeota está compuesto por especies mesófilas, termófilas y psicotolerantes repartidas en ocho (8) clases.

Clase Archaeoglobi – La clase Archaeoglobi está formada por un único orden (Archaeoglobales) y familia (Archaeoglobaceae). Las Archaeoglobaceae se dividen a su vez en tres géneros que incluyen Ferroglobus, Geoglobus y Archaeoglobus. Al igual que la clase Thermococci, los miembros de Archaeoglobi tienen un aspecto esférico y, por tanto, pueden describirse como de morfología coccoide.

Algunas de las principales características de este grupo son:

• Se encuentran en respiraderos hidrotermales (en las profundidades delmarinas)
• Son anaerobios
• Crecen bien en la salinidad marina
• Los tres géneros del filo contienen especies que son mixotróficas (utilizan diferentes fuentes de energía) y litoautótrofas (obtienen energía a partir de compuestos reducidos) en la naturaleza
• El rango de temperatura máxima para los miembros de este filo está entre 83 y 88 grados Celsius (la temperatura máxima es de unos 95 grados Celsius)

Clase Protoarchaea -. También conocida como clase Thermococci, Protoarchaea también se compone de un único orden (Thermococcales) y familia (Thermococcaceae). La familia Thermococcaceae se divide a su vez en los géneros Pyrococcus, Thermococcus y Paleococcus.

Con la excepción de unas pocas especies, la mayoría de las especies de estos géneros tienen las siguientes características:

• Son anaerobios de levadura
• Hipertermófilos (prosperan en ambientes extremadamente cálidos)
• Organotróficos
• Crecen bien en pH neutro y en la salinidad marina
• De morfología cocoide
• Capaz de moverse
• Se encuentran en respiraderos hidrotermales
• Algunas especies son capaces de fermentar
• Son todas organoheterótrofas obligadasheterótrofos (pueden obtener energía/nutrición de compuestos orgánicos o de otros organismos)

Clase Thermoplasmata – La clase Thermoplasmata está formada por un orden (Thermoplasmatales) y tres familias.

Los miembros de esta clase tienen las siguientes características:

• Extremadamente acidófilos (prosperan en condiciones ácidas)
• De naturaleza aeróbica (necesitan aire para crecer)
• Morfología esférica/coccoide
• La mayoría de las especies son termófilas moderadas (crecen bajo temperaturas moderadas-por debajo de 40°C)
• Algunas especies (e.p. ej. miembros de la familia Ferroplasmaceae) pueden oxidar compuestos de hierro para obtener energía
• Son incapaces de fermentar

Clase Halobacteria – Formada por unos 30 géneros, la Clase Halobacteria está formada por organismos de naturaleza altamente halófila. Como tales, son capaces de desarrollarse bien en entornos con altas concentraciones de sal (30 a 36 por ciento de cloruro de sodio). Por esta razón, se pueden encontrar en ambientes tan extremos como el Mar Muerto.

Algunas otras características importantes de los miembros de esta clase incluyen:

• Organismos aeróbicos (necesitan aire para crecer)
• Muchas de las especies también necesitan sales de magnesio para su desarrollo
• La mayoría de las especies son de morfología pleomórfica, lo que se debe a los altos minerales de sus entornos
• La mayoría de las especies son Gram-negativas y sólo unas pocas son Gram-variables
• Mesófilas
• Cemo-organotrofas – Oxidan los enlaces químicos de compuestos orgánicos complejos (peptona, etc.) para obtener energía
• La mayoría de las especies se encuentran en ambientes salinos como lagos de sosa y manantiales marinos que contienen azufre y sulfuro, entre otros

Metanógenos

Los metanógenos abarcan cuatro clases del Phylum Euryarchaeota que se caracterizan por su capacidad de producir metano. Se trata de Methanotherma, Methanobacteria, Methanopyri y Methanomicrobia.

Además de la capacidad de producir metano, todos los miembros de este grupo son anaerobios obligados que utilizan el dióxido de carbono para aceptar electrones. Como tales, no pueden tolerar la presencia de oxígeno.

Algunas de las otras características de los Metanógenos incluyen:

• Pueden encontrarse en el sistema digestivo de los animales rumiantes (e.p. ej. cabras y yaks domésticos) – En el rumen de estos animales, los Metanógenos participan en el proceso de fermentación
• Se encuentran en las profundidades del mar y en ambientes salinos (p. ej. miembros de la Clase Methanopyri y Methanothermea)
• Varían desde cocos y varillas curvadas hasta largas y cortas en morfología
• Crecerían bien en ambientes neutros (o ligeramente alcalinos)

Phylum Crenarchaeota

Aparte del Phylum Euryarchaeotae, el Phylum Crenarchaeota es el otro grupo de organismos que ha recibido mucha atención a lo largo de los años.

Aunque este filo contiene menos géneros en comparación con el anterior, consta de una gran diversidad de organismos que pueden encontrarse en varios tipos de ambientes. Por ejemplo, mientras que algunas de las especies pueden encontrarse en el suelo, otras pueden encontrarse en ambientes de alta temperatura (termófilos).

En comparación con el phylum Euryarchaeotae, hasta ahora se ha identificado una única clase (Crenarchaeota) del phylum Crenarchaeota.

La Crenarchaeota se divide a su vez en cinco órdenes que incluyen:

Orden Acidolobales – Los miembros de este orden son acidófilos que utilizan el azufre durante la respiración (como aceptor de electrones). Tienen forma esférica (cocos) e incluyen miembros de dos familias principales: Acidilobaceae y Caldispheraceae.

Orden Desulfurococcales – Este orden se divide en la familia Pyrodictiaceae y la familia Desulfurococcaceae. Mientras que algunos son cocos en su morfología (la mayoría de Desulfurococcaceae), otros tienen forma de bastón.

Algunas de las otras características del Orden Desulfurococcales incluyen:

• Algunos son anaerobios obligados en la naturaleza (Desulfurococcaceae)
• Organismos ligeramente acidófilos o neutrófilos que pueden encontrarse en algunos ambientes marinos (Desulfurococcaceae)
• Algunos miembros son fermentadores
• Algunos miembros de la familia Pyrodictiaceae son termófilos y pueden sobrevivir a temperaturas extremadamente altas
• El contenido de G+C varía de un grupo a otro

Orden Sulfolobales – El Orden Sulfolobales está formado por una única familia (Sulfolobaceae) que a su vez está compuesta por organismos hipertermófilos y acidófilos repartidos en seis géneros.

Las características del orden Sulfolobaceae varían de un grupo de organismos a otro. Por ejemplo, mientras que el género Sulfurisphera está formado por un organismo que es anaerobio facultativo estrictamente organotrófico, se ha demostrado que los miembros de Acidianus y Sulfolobus, entre otros, utilizan el metabolismo litoautotrófico y organotrófico.

Orden Thermoproteales – Este orden está compuesto por dos familias (Thermofilaceae y Thermoproteaceae) que tienen las siguientes características:

• Organismos neutrófilos o ligeramente acidófilos que pueden encontrarse en ambientes de alta temperatura (hipertermófilos)
• Rod-con forma de bastón
• Algunos son fermentadores (Thermoproteus)
• Algunos pueden crecer en compuestos que contienen hidrógeno y tiosulfatos, etc
• Organo-heterótrofos

Orden Fervidicoccales – Este orden consta de una sola familia y especies que pueden encontrarse en aguas termales.

Los otros tres filos de Archaea no se conocen del todo y no se han acordado representantes válidos.

Las siguientes son algunas de las características de los tres grupos:

Korarchaeota – Este filo se descubrió tanto en ambientes calientes marinos como terrestres sugiriendo así que los miembros del filo son hipertermófilos. Para determinar la diversidad y la abundancia del grupo en la naturaleza, se han realizado estudios en varios ambientes y en varios países.

A través de estos estudios, se hizo evidente que los miembros del filo crecen en ambientes que oscilan entre 70 y 97 grados Celsius de temperatura, y 2,5 y 6,5 de pH. En la actualidad, se han identificado muy pocos organismos que pertenezcan al filo. Un ejemplo de ello es el Candidatus Korarchaeum cryptofilum que fue aislado de un cultivo que contenía sedimentos de Obsidian Pool.

En base a los estudios sobre el organismo, se identificaron las siguientes características:

• Capaz de degradar péptidos a través de la fermentación
• No puede sintetizar cofactores como las vitaminas

Nanoarchaeota – Al igual que el phylum Korarchaeota, actualmente sólo se ha identificado un miembro (Nanoarchaeum equitans) del phylum Nanoarchaeota.

N. equitans ha demostrado crecer adherido (en una relación simbiótica) a la superficie de varias especies de Ignicoccus y tiene las siguientes características:

• Organismos hipertermófilos
• Pueden encontrarse en rocas calientes, entornos de respiraderos térmicos marinos y manantiales
• Son anaerobios estrictos
• Contienen una secuencia de ADNr 16S divergente
• Carecen de genes responsables de la síntesis de lípidos, aminoácidos y nucleótidos
• Crecen bien a altas temperaturas (unos 90 grados Celsius) y en un rango de pH de entre 2.5 y 3,0

Taumarchaeota – En comparación con Korarchaeota y Nanoarchaeota, Thaumarchaeota se entiende mejor con el grupo que constituye alrededor del cinco (5%) por ciento de todos los procariotas en los sistemas del suelo. También pueden encontrarse en aguas termales y marinas y consisten en organismos que oxidan el amoníaco.

Algunas de las principales características de Thaumarchaeota incluyen:

• La mayoría de los organismos pueden fijar el dióxido de carbono en condiciones autotróficas
• Oxidan el amoníaco de forma aeróbica

Grupos de Arqueas

Aparte de las divisiones en filos de las Arqueas, el dominio también se divide en los siguientes tres grupos:

Halófilos extremos

Los halófilos extremos incluyen una variedad de organismos que prosperan en un entorno que contiene altas concentraciones de sal. Para un crecimiento óptimo, se ha demostrado que los halófilos extremos requieren al menos 1,5 mol l-1 de cloruro de sodio. Por lo tanto, aunque muchos pueden tolerar condiciones de alta salinidad, se ha demostrado que un buen número de ellos depende realmente de dichas condiciones para crecer.

Ejemplos de halófilos extremos incluyen:

• Haloadaptus
• Halobaculum
• Methanohalobium

Metanógenos

Los metanógenos se caracterizan por la incapacidad de tolerar el oxígeno así como por la capacidad de producir metano.

El gas metano se produce, por tanto, en condiciones anaeróbicas y en ausencia de iones como los férricos y los nitratos. En los casos en los que los metanógenos viven en suelos anóxicos o en entornos en los que otros organismos producen oxígeno, producen metano a gran velocidad para provocar las condiciones anóxicas.

Debido a su capacidad de producir metano, se han utilizado en algunas industrias para producir el gas.

Los ejemplos de metanógenos incluyen:

• Methanopyrus kandleri
• Methanocaldococcus
• Methanobrevibacter
• Methanosphera

Hipertermófilos

Los hipertermófilos también son comúnmente conocidos como procariotas amantes del calor. Esto se debe a que son un grupo de Archaea que son capaces de crecer a temperaturas superiores a los 80 grados centígrados.

Se encuentran comúnmente en ambientes con temperaturas muy altas como manantiales de ácido caliente, en plantas de energía geotérmica, así como en hábitats volcánicos submarinos y áreas con suelo calentado.

Aparte de las altas temperaturas, se ha demostrado que algunos Hipertermófilos también toleran la acidez extrema en sus ambientes. Sin embargo, la mayoría, que son anaerobios obligados, crecen bien en entornos neutros o ligeramente ácidos.

Los ejemplos de hipertermófilos incluyen:

• Geoglobus
• Archaeoglobus
• Ferroglobus

Características principales de Archaea (Vs. Bacterias)

Debido a su diversidad, las células arqueas muestran una importante variación en su morfología. Mientras que algunas tienen forma de bastón, como muchas bacterias, otras tienen forma de espiral, de disco o esférica. Por otra parte, se ha demostrado que algunas presentan diversas formas irregulares.

Aunque las arqueas son un dominio distinto, comparten una serie de características con las bacterias y los eucariotas. Por ejemplo, al igual que las bacterias, la mayoría de las arqueas tienen una pared celular que regula la ósmosis y mantiene la forma de la célula.

Sin embargo, a diferencia de las bacterias, las arqueas no tienen el peptidoglicano. En su lugar, contienen un pseudopeptidoglicano formado por ácido urónico N-acetiltalosamina (NAT), mientras que otras tienen una pared celular formada por proteínas o polisacáridos.

Ambas (bacterias y arqueas) también son capaces de locomoción en ambientes húmedos o líquidos. Esto es posible gracias a la presencia de flagelos. Dependiendo de la especie, las arqueas pueden poseer uno o varios flagelos que les permiten desplazarse de un punto a otro.

Aunque ambas poseen flagelos que permiten la locomoción, la proteína de los flagelos y la estructura de los mismos es diferente entre las dos.

La otra diferencia entre las arqueas y las bacterias es con respecto a su membrana celular. Aunque ambas tienen una membrana celular, hay una diferencia en la forma en que se disponen los diversos componentes de la membrana celular en las arqueas. Por ejemplo, en las arqueas, las colas del lípido hidrofóbico están unidas al glicerol por enlaces de éter. Esto es diferente del enlace éster presente en Bacterias y Eucariotas.

Al ser tanto las Bacterias como las Arqueas procariotas, la región cromosómica está compuesta por cuerpos conocidos como nucleoides. En comparación con los eucariotas, estas masas difusas carecen de una envoltura de membrana y, por tanto, residen en el citoplasma como agregados de ADN.

Tanto las Bacterias como las Arqueas también contienen plásmidos (pequeñas moléculas de ADN). Estas moléculas extracromosómicas de ADN son típicamente de forma circular con genes que oscilan entre 5 y 100 aproximadamente.

* Al igual que los Eucariotas, las Bacterias y Arqueas también han demostrado tener un citoesqueleto que regula la división celular.

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