Reino Protista
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Esta separata se revisará para incluir la clasificación más reciente. Se usará para la información relevante a organismos a ver en el laboratorio. Refiérase a la presentación para la información más reciente. Son responsables del material que esta destacado en amarillo. Organismos Eucariontes: Protistas Objetivos: Reconocer la diversidad de los protistas, su filogenia y clasificación actual. Reconocer los diversos métodos de nutrición y locomoción dentro de este grupo. Identificar organismos representativos de algunos grupos de los protistas y sus características distintivas. Reconocer la importancia ecológica y económica de algunos protistas. Hace más de 2 billones de años los organismos eucariontes aparecieron en la Tierra. Su gran diversidad, numerosas adaptaciones y gran complejidad es un reflejo de su larga historia evolutiva. Reconocemos y clasificamos con más certeza los organismos macroscópicos, ej. plantas y animales. Sin embargo, las relaciones evolutivas de la mayor parte de la vida microscópica eucariota, los protistas, son poco conocidas y en parte controversiales. A diferencia de los demás reinos eucariontes, que pertenecen cada uno a ramas evolutivas distintivas, los protistas son un grupo polifilético, es decir, forman parte de varias ramas evolutivas. La mayoría de los protistas son unicelulares, acuáticos y microscópicos, pero tenemos algas pardas que pueden tener un tamaño de hasta 70 a 100 m de largo. Entre los caracteres que aportan a la gran diversidad de organismos que se encuentran en este grupo tenemos las distintas maneras obtener la energía y las de llevar a cabo su motilidad. Los protistas pueden obtener su energía de varias maneras: pueden ser fotosintéticos, saprofíticos, heterótrofos, mixotróficos, parasíticos o simbióticos. En cuanto a la motilidad, algunos grupos son mótiles y otros no. Entre los modos usados para la locomoción tenemos flagelos, pseudópodos y cilios. Tenemos, además, desde protistas unicelulares, hasta agregados, coloniales y multicelulares. ¿Cómo los protistas con tanta diversidad han llegado a ser clasificados juntos dentro de un reino? Estos organismos se han colocado juntos principalmente porque son organismos eucariontes que tienen características que no permiten clasificarlos como hongos, plantas o animales. Muchos biólogos todavía usan el Reino Protista mientras se hacen más claras las evidencias que apoyen la filogenia de los grupos. Se está usando la biología molecular, junto a la morfología y fisiología, para poder clasificarlos de una manera más correcta. Son varias las propuestas existentes en cuanto a la clasificación completa de los organismos eucariontes, en especial de los que tradicionalmente se han conocido como protistas. Más que enfocarnos en aprender una clasificación específica, para fines de este laboratorio nos enfocaremos en las características evolutivas importantes de grupos de organismos. Una propuesta para clasificar los eucariotas, incluyendo los protistas, se presenta a continuación: De: Keeling, Patrick, Brian S. Leander, and Alastair Simpson. 2009. Eukaryotes. Eukaryota, Organisms with nucleated cells. Version 28 October 2009. http://tolweb.org/Eukaryotes/3/2009.10.28 in The Tree of Life Web Project, http://tolweb.org/ Este árbol filogenético es una de las propuestas existentes según la evidencia molecular y taxonómica más reciente. Podemos observar que este árbol coloca a los organismos protistas en varias ramas evolutivas separadas. Por ejemplo, las algas verdes se encuentran en la misma rama evolutiva que las plantas debido a que tienen más afinidad con las mismas que con las demás algas. Los coanoflagelados también se separan de los demás protistas debido a que comparten más características con los animales. Ambos, las algas verdes y los coanoflagelados se consideran grupos que fueron ancestros de las plantas y los animales, respectivamente. En este laboratorio se estudiarán ejemplos de organismos considerados como protistas pertenecientes a cinco supergrupos o clados monofiléticos dentro de los eucariontes: Excavata, Chromalveolata, Rhizaria, Archaeplastida y Unikonta. Ejercicio 1: Reconociendo la diversidad de organismos dentro del Reino Protista: Durante este laboratorio examinaremos ejemplos de varios protistas dentro de los supergrupos y las características distintivas que nos pueden ayudar a separarlos en grupos más discretos. Tendrá disponible laminillas preparadas, agua de estanques, fotos, diagramas y algunos cultivos para que pueda observar los organismos que se listan a continuación. Al observar los organismos recuerde que es posible que no pueda ver todos los caracteres del organismo ya que no contará con un microscopio lo suficientemente potente para poder apreciar los organismos con mayor resolución. Vea entonces las fotografías y/o diagramas al final de este laboratorio. Grupo Excavata Los excavata son un grupo diverso de organismos que incluye protistas que tienen mitocondrios modificados y protistas con flagelos que difieren estructuralmente de otros organismos. Muchos organismos dentro de este grupo poseen un surco para alimentarse, producto de un ancestro común. Dentro de este grupo encontramos parásitos reconocidos del hombre (Trypanosoma, Giardia) y los euglenoides, que incluyen especies mixotrópicas, con capacidad de ingerir su alimento y fotosintetizar. Euglena Organismos de agua dulce, mótiles, con uno o dos flagelos, y fotosintéticos como las plantas porque poseen cloroplastos y clorofilas a y b. Sin embargo, se diferencian de las plantas porque su pared celular se compone mayormente de proteínas que forman una película sobre las células que las hace más flexibles. Además, tienen la capacidad de ser organismos heterótrofos. Poseen un ojo o estigma, que tiene un receptor de luz que los ayuda a localizar la fuente de luz y maximizar la fotosíntesis. Poseen una vacuola contráctil para procesar el exceso de agua que entra en la célula. Se colocan aparte de las algas debido a que la evidencia molecular sugiere que los cloroplastos de las euglenas vienen de un ancestro diferente del que proveyó los cloroplastos de las plantas. Además, almacenan los productos fotosintéticos en el polisacárido paramilo. ¿Qué entiende representaría el que grupos diferentes adquieran cloroplastos de manera similar? Vea la laminilla preparada de Euglena y compare con la figura. ¿Qué organelos puede distinguir? Observe los cultivos de Euglena y busque en el agua de los estanques. Observe el movimiento de las euglenas. ¿Cómo es su movimiento? ¿Qué pasaría si no se le provee luz a la euglena? Observe el diagrama de la euglena, reconozca sus partes principales y compare con los organismos que pueda ver en cultivos o laminillas. Ojo ó estigma Pelicula Vacuola contractil Flagelo largo Flagelo largo Núcleo Cloroplasto Figura 2. Euglena Grupo Chromalveolata Los cromalveolados componen varios grupos entre los cuales están los alveolados (dinoflagelados y ciliados) y los estramenofilos (diatomeas y algas pardas). La secuencia de ADN sugiere que los cromalveolados forman un grupo monofilético. Además la evidencia disponible apoya la hipótesis de que se originaron hace más de un billón de años cuando un ancestro común adquirió por fagocitosis un alga roja fotosintética. Debido a que se entiende que las algas rojas surgieron por endiosimbiosis, se entiende que los cromalveolados surgen por endiosimbiosis secundaria. Alveolados: Ciliados Organismos terrestres, de agua dulce y salada. La característica que los une es que se encuentran cubiertos de pequeños cilios que utilizan para locomoción y, además, para dirigir el alimento hacia su boca. La mayoría de los ciliados poseen dos tipos de núcleos:, macronúcleo grande y uno o varios micronúcleos. El macronúcleo contiene la información necesaria para el funcionamiento normal del organismo, mientras que el micronúcleo contiene la información genética del organismo. Paramecium La gran mayoría de los paramecios son de agua dulce; sólo una especie se encuentra en agua de mar. Son ciliados unicelulares que cuando se mueven en el agua giran sobre su eje y se alimentan principalmente de bacterias. Tienen dos vacuolas contráctiles para regular la presión osmótica y sacar el exceso de agua y que también sirven para excreción. Podemos ver además dos tipos de núcleos: un macronúcleo y uno o varios micronúcleos para reproducción sexual. Otras estructuras distintivas que tienen son los tricocistos, que son como unos hilos que sueltan cuando son amenazados por alguna sustancia o depredador. La reproducción usualmente es por fisión binaria, ocasionalmente por conjugación. Observe la laminilla preparada de Paramecium y compare con la figura 3. Identifique todas las estructuras que pueda distinguir. Trate de localizar los paramecios en el agua de cultivo y agua de estanques. Describa cómo es el movimiento del paramecio. ¿Puede ver algunos organismos llevando a cabo reproducción? Figura 3. Paramecium Stentor Uno de los protozoarios que se encuentran en agua dulce y uno de los más grandes ya que puede llegar a ser hasta 2 mm de largo. Pueden encontrarse en estanques de agua dulce adheridos a hojas flotantes en estanques o nadando libremente. Pueden, además, formar colonias. Cuando está adherido a un substrato tiene la forma característica de una trompeta con una corona de cilios que forma un vértice que atrae las partículas de comida. El resto de su cuerpo tiene cilios que usan para nadar. Cuando están nadando su forma parece la de una pera. Es usual, además, que sean coloridos, con colores azules, verdes o violáceos. El color se debe a un alga que vive en simbiosis con este organismo. Otra característica que poseen es la capacidad para regenerarse de pedazos pequeños. Observe la laminilla preparada de Stentor. Localice la corona de cilios y trate de ver la línea de cilios que tienen en el cuerpo. Trate de encontrar la vacuola contráctil que debe estar localizada cerca de la corona de cilios. Según la forma que tienen los organismos que puede ver en la laminilla, ¿estaban adheridos a un substrato o nadando libremente? Trate de localizar a Stentor en el agua de los estanques. Busque en áreas donde se encuentre material vegetal en descomposición o pedazos de hojas. Puede encontrar los organismos pegados a el material vegetal o nadando libremente. Los reconocerá por su tamaño y forma. Podrá encontrar desde organismos verde oscuro hasta casi transparentes. ¿Cómo es su movimiento? ¿Puede determinar cuánto mide uno de los organismos? ¿Puede observar las algas dentro del organismo? Puede ser probable que encuentre Vorticella que se parece mucho a Stentor. La podrá distinguir por su forma parecida a una trompeta con un tubo largo y formando colonias pegadas a un substrato. Si no mueve mucho el agua podrá observar cómo el movimiento de la corona de cilios forma un vórtice que atrae partículas hacia la cavidad bucal. Podrá observar además que el tubo se estira y contrae como un resorte. Blepharisma Este organismo es un ciliado filtrador. Algunas de las especies tienen un color rosado distintivo. Atrae las bacterias que se encuentran en la vegetación en descomposición, llevándolas hacia su cavidad bucal. Este alimento pasa a un cistostoma (cavidad bucal) y llevado hacia vacuolas de comida en la parte posterior del organismo. Al final del organismo se puede ver una vacuola contráctil para regular la presión osmótica. Poseen también macronúcleos, que se ven como las cuentas de un collar, y micronúcleos más difíciles de ver. En el agua de cultivo y agua de estanques busque las blepharismas. ¿Qué estructuras puede distinguir? ¿Puede observar algunos organismos llevando a cabo reproducción? ¿Qué tipo de reproducción puede ver? Observe las vacuolas llenas de alimento y al final la vacuola contráctil. Trate de localizar los núcleos. Compare los organismos vivos con la figura 4. Macronúcleos Citostoma o cavidad bucal Micronúcleos Vacuolas con alimento Vacuola contractil Figura 4. Blepharisma Estramenofilos Diatomeas Las diatomeas son organismos unicelulares, libres o formando colonias. Se encuentran en agua dulce y salada y, aunque son muy pequeñas, la importancia ecológica y económica es enorme. Son el componente mayor del fitoplancton y producen además grandes cantidades de oxígeno. Producen esqueletos de sílice que forman parte del sedimento de los océanos. Entre los beneficios económicos se encuentra el uso como abrasivo en la pasta de dientes. Su membrana celular está constituida fundamentalmente por pectina, fuertemente impregnada de sílice, de modo que resiste la acción de los ácidos y bases fuertes. Este caparazón silíceo está formado por dos valvas. Son muy resistentes a la acción de los elementos, incluso a altas temperaturas. Observe la laminilla preparada de las diatomeas. Describa la forma de las mismas. ¿Puede detectar las dos valvas? En las muestras de agua que tiene disponible trate de encontrar diatomeas. ¿Qué significado puede tener el que encuentre o no diatomeas en su muestra? Algas pardas Protistas multicelulares, la mayoría de aguas frías de zonas templadas. Dentro del grupo encontramos organismos pequeños, pero además algas multicelulares que pueden crecer sobre 100 m (325 pies) de largo, lo cual le hacen ser de los organismos más grandes que existen. Al mar de los sargasos se le llama así por el alga parda, Sargassum. Las algas pardas tienen ese color por la presencia del pigmento fucoxantina y la clorofila a. Las algas pardas además tienen un gran valor comercial. La algina, un polisacárido en la pared celular de estos organismos, se usa comercialmente como emulsificador en pinturas, pasta de dientes, helado y pudines. Laminaria se usa como alimento en países orientales. Observe los ejemplos de algas pardas en demostración. Note su color. Note las vejigas de aire en Sargassum usadas como mecanismo de flotación. Grupo Rhizaria Rhizaria se compone de un grupo grande y diverso de flagelados, ameboides y ameboflagelados. Aun cuando varían grandemente en morfología, la evidencia de ADN sugiere que forman un grupo monofilético. Foraminíferos y radiolarios Los foraminíferos y radiolarios son ejemplos de otros organismos que se mueven y alimentan por seudópodos. Los radiolarios secretan una testa con poros por los cuales salen y se extienden los seudópodos. Los restos fosilizados de estas testas forman parte de los sedimentos marinos. Los radiolarios tienen esqueletos de sílice de los cuales irradian los seudópodos que son reforzados por microtúbulos. Los radiolarios también, al morir, forman parte de los lechos marinos. Observe las laminillas preparadas de foraminíferos y radiolarios. ¿Puede observar los poros por los cuales salen los seudópodos? Grupo Archaeplastidia Dentro de este grupo se encuentran las algas rojas, verdes y las plantas verdaderas. Estos organismos tienen en común el que poseen un plastidio resultado de un evento de endosimbiosis primaria. Algas rojas La mayoría son organismos pequeños filamentosos o formando láminas. Aunque son fotosintéticos no se encuentran cercanas a las plantas. Un compuesto importante que se saca de algas rojas es el agar. El agar es un medio importante para cultivos de laboratorio que se extrae de la pared celular de las algas rojas. Otro compuesto de la pared celular de estas algas es la caragenina o carrageno, que se usa para dar textura a algunos alimentos. Las algas rojas tienen los pigmentos ficocianina y ficoeritrina que enmascaran la clorofila a, dandole la apariencia roja a estas algas. Estos pigmentos permiten absorber largos de ondas verdes y azules que llegan a grandes profundidades en el mar. Observe los ejemplos de algas rojas en demostración. ¿Por qué cree que este grupo de algas es menos frecuente en aguas poco profundas? Algas verdes Aunque se colocan con los “protistas” tienen un mismo ancestro común que las plantas. Son fotosintéticos, con una ultraestructura y composición de pigmentos similares a las plantas terrestres. Pueden ser unicelulares, coloniales o multicelulares. Tenemos organismos de agua dulce, salada o terrestres. Observe las laminillas de algas verdes disponibles y los ejemplos: désmidos, Ulva, Volvox. Debe poder encontrar varios ejemplos de algas verdes unicelulares y coloniales en el agua estancada. Grupo Unikonta Este grupo presenta una gran diversidad ya que incluye los animales, los hongos y algunos protistas. Existen dos grupos principales dentro de este supergrupo: los amebozoos y los opistokontos. Existe evidencia molecular considerable que determina la relacion entre estos grupos. Amebozoos Incluye los mohos deslizantes, las amebas y las entamoebas. Dentro de este grupo encontramos organismos de tierra, agua salada y dulce. Se caracterizan por tener seudópodos, que son extensiones del citoplasma que ayudan al organismo a moverse y a alimentarse. Al encontrar el alimento los seudópodos rodearán la partícula para ingerirla por medio de fagocitosis. Algunas de las infecciones gastrointestinales que suelen ser frecuentes en turistas son causadas por organismos de este grupo. Amoeba: Observe la laminilla preparada de amebas y compare con la figura a continuación. Distinga los seudópodos, la forma irregular del cuerpo y el núcleo. ¿Cómo se lleva a cabo el movimiento de las amebas? Vacuola con alimento Núcleo Vacuola contractil Pseudópodos Figura 5. Diagrama de Amoeba proteus con algunas de las partes más visibles. Mohos deslizantes Los mohos deslizantes forman en parte de su ciclo de vida masas grandes de células que se deslizan alimentándose de material que encuentran a su paso. Parte de su vida la pasan como células individuales ameboides, pero cuando la situación se torna difícil y el alimento escasea se unen para generar cuerpos fruticosos multicelulares que forman esporas resistentes que germinaran cuando las condiciones vuelvan a ser favorables. Physarum Este es un moho deslizante plasmodial. Su etapa vegetativa se compone de una masa multinuclear de protoplasma sin paredes celulares. Esta masa se alimenta de bacterias al deslizarse por las superficies vegetativas de las plantas. Cuando las condiciones son adecuadas se forma un cuerpo fructifero que produce esporas. Observe la laminilla de Physarum. De estar disponible, observe el organismo vivo dentro de un plato Petri. Especule acerca de cómo es el movimiento. Si encuentra cuerpos fructíferos presentes, observe y describa. Ejercicio 2: Análisis de muestras de agua de estanques Prepare una o varias laminillas de agua de los estanques. Trate de que el agua que escoja tenga elementos de superficie, fondo o del material vegetal que se encuentre. Trate de buscar algunos de los organismos estudiados Clasifique en la tabla provista a continuación. Es casi seguro que no podrá identificar todos los organismos presentes. Pida ayuda a su instructor. Organismo Grupo Forma de alimentarse Forma de locomoción Características distintivas Dónde se encuentran Preguntas adicionales 1. Según la evidencia mostrada en el laboratorio, ¿cómo usted trataría la filogenia de este grupo? 2. Dibuje un posible árbol filogenético y los grupos que usted haría. Explique los criterios usados que sustente su árbol filogenético. 3. ¿Qué ejemplos de protistas causantes de enfermedades puede mencionar? 4. ¿Qué ejemplos de protistas formadores de productos de beneficio económico conoce? 5. Mencione ejemplos de eventos en la naturaleza que sean causados por protistas 6. ¿Cómo participan los protistas de la cadena alimentaria? Manejo del tiempo: Discutir resultados del ejercicio de inhibición de crecimiento de bacterias e instrucciones para preparar informe de laboratorio- 25 min. Objetivos y teoría del lab de protistas-20 min. Agua estancada para algas, algas marinas y productos de algas-50 min. Agua estancada del zoológico para protozoarios y tubos o placas de cultivos de protistas – 50 min. Mohos deslizantes y hoja de ciclo de vida – 10 min. Prueba corta – 10 min. Resumen de las características de organismos observados – 10 min. Recoger y organizar – 5 min. Instrucciones y recordatorios del laboratorio de protistas: Se trabajará individualmente Asegurarse que en el laboratorio tengan peceras con agua estancada de los estanques de frente de la casa del rector y de los estanques de las jaulas de los monos del zoológico. Cotejar si hay tubos disponibles con cultivos de protozoarios. Como asignación pueden pedir a los estudiantes que busquen información en Internet de 3 a 4 de los organismos que vieron en el laboratorio o contestar las preguntas para el pensamiento. El Physarum (el moho deslizante) debe reactivarse una semana antes colocando en una hoja de papel de filtro humedecido en oscuridad y proveyendo algunas hojuelas de avena como alimento. Usen las copias del ciclo de vida del Physarum para estudiarlo y conocer características del mismo. Den tiempo suficiente para que los estudiantes puedan observar con calma las laminillas, platos o tubos y que puedan buscar organismos. Supervise los estudiantes ayudándolos en la búsqueda. Monten ustedes un plato y/o laminillas para encontrar algunos organismos que puedan enseñárselas a los estudiantes. Circulen por las mesas y asegúrese que los estudiantes compartan lo que encuentran con los demás compañeros. Asegúrese que los estudiantes puedan identificar organismos que NO son protistas, como por ejemplo los rotíferos. Se hará responsable al estudiante de conocer los géneros incluidos en el laboratorio y las características distintivas de los mismos.