Teoría del endosimbionte Lynn Margulis (UMASS) Diversidad Microbiana Prokariotas: Bacterias [ej. Cianobacterias, Bacterias Gram positivo, Pseudomonas, Escherichia coli, etc.] Arqueas [ej. Methanobacterium, Pyrolobus, Hablobacterium] Eucariotas: Algas, protistas, levaduras y hongos Los TRES Dominios de la VIDA Diversidad Fisiológica METABOLISMO Reacciones REDOX E'o (-) V Donante e- eENERGIA ADP + Pi ! ATP Trabajo: Mecánico Transporte Síntesis Unidad Básica: Especie (Sistema binomial, 200 años; Lineo) C6H12O6 ! CO2 H2S ! S° (bacterias oxidadoras de azufre) Orgánico (heterotrofo) Inorgánico (litotrofo/autotrofo CO2) Respiració Respiración aerobia: aerobia: e- E'o (+) V Aceptador e- O2 ! H2O Respiració Respiración anaerobia: desnitrificadoras NO3 ! N2 Bacterias Desnitrificación SO4 ! H2S Bacterias reductoras de azufre Sulfidogénesis CO2 ! CH4 Bacterias metanogénicas Metanogénesis Fermentació Fermentación: Orgánicos • Especie, población donde sus miembros pueden intercambiar genes unos con otros. Los miembros de una especie no pueden intercambiar genes con miembros de otras especies [Jim Smith, Ann. Rev. Ecol. Syst. 21:1-12]. ...¿qué de especies que se reproducen asexualmente? • Especie, un grupo de organismos parecidos, y un taxón definido por sus propiedades colectivas del grupo suficientes para distinguir la especie de otros grupos relacionados [Microbial Diversity: Priorities for Research and Infrastructure. Report of a conference held June 15-18, 1992, E. Lan., MI]. ...¿cómo puede ser definida objetivamente la categoría de especie? ¿qué características pueden ser consideradas como diagnósticas? ¿cuánta diferenciación debe existir entre dos poblaciones antes de que éstas sean reconocidas como especies independientes? • Especie, homología mayor de 70% DNA-DNA [Bergey's Manual, 1984]. Taxonomía: el arte de la clasificación biológica Funciones: Identificar y describir la unidad taxonómica básica o especie. Divisar la forma apropiada de catalogar esas unidades. – Taxonomía numérica - forma para evaluar datos fenotípicos (organismos vs. caracteres). – Taxonomía polifásica - fenotipos y genotipos. 1. Clasificación - el arreglo ordenado de unidades a grupos. 2. Nomenclatura - rotular o nombrar unidades definidas por clasificación. 3. Identificación - aplicación práctica del arte de clasificación y nomenclatura. …taxonomía • Clasificació Clasificación fené fenética - sistema basado en semejanzas generales (e.d., morfología). • Clasificació Clasificación filogené filogenética - sistema basado en relaciones evolutivas (desarrollo evolutivo de la especie; valor en términos de predicción). Clasificación Clasificación Fenética Fenética What do we need? What biomolecules can we work with? Methodology that identifies specific molecules in a complex mixture to identify specific groups of microorganisms without the need to culture. Microbial Life-’02 Perry et al. Clasificación Filogenética Metodología Organismo Aislación DNA cromosomal Aislación de DNA ribosomal (PCR) Secuenciación DNA Aliniación con Banco de Datos Análisis Representación: Arbol Filogenético Ribosomal Data Project Cultivo “Sulfur Reducing Bacteria” aislado por Natalia Ramos de sedimentos de Vieques con RDX, TNT, HMZ GTCTCCTTCGGGAGATGAGTAGAGCGGCGCACGGGTGAGTAACGCGTGGGT GACCTACCCAGACGACTGGGATAACAGATGGAAACGTCTGCTAATACCGGA TACTCTTCATATTTAACTTTATGAGGGAAAGGTGGCCTCTATTTATAAGCT ACCACGTTTGGATGGGCCCGCGTTTCATTAGCTAGATGGTGGGGTAACGGC TCACCATGGCTACGATGAATAGCTGGTCTGAGAGGATGATCAGCCACACTG GAACTGAAACACGGTCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTG CGCAATGGGGGAAACCCTGACGCAGCGACGCCGCGTGCGGGAAGAAGGCTT TCGGGTCGTAAACCGCTGTCAGGAGGGAAGAAACTGTTAGGTTCGAATAGG GCCTTTCACTGACGGTACCTCCAGAGGAAGCACCGGCTAACTCCGTGCCAG CAGCCGCGGTAATACGGAGGGTGCAAGCGTTAATCGGAATCACTGGGCGTA AAGCGTACGTAGGCGGCGCGGCAAGTCAGAAGTGAAAGCCCTCGGCTCAAC CGAGGAATTGCTTTTGAAACTGCCGTGCTTGAGTCTCGGAGAGGTTGGCGG AATTCCAGGTGTAGGAGTGAAATCCGTAGATATCTGGAGGAACACCAGTGG CGAAGGCGGCCAACTGGACGAGTACTGACGCTGAGGTA http://rdp.cme.msu.edu/ Análisis Filogenético 16S RNA Ribosomal • Función universal • Distribución universal • Estimado: 1-2% variación en la secuencia cada 50 millones de años • Fácil de aislar y caracterizar • Estructura secundaria conocida • Regiones conservadas y otras variables • Secuencia comparable con otros organismos • Banco de datos (RDP, ribosomal data project); http://rdp.cme.msu.edu/ Resultados: (características de un cronómetro evolutivo) • Posición evolutiva relativa (distancia evolutiva). • Tres linajes distintivos (2 Prokarióticos/1 Eucariótico) Arquea, Bacteria & Eucaria. • La raiz del árbol de la vida representa una forma ancestral común. • Arquea & Eucaria son evolutivamente más relacionados. • Las Arqueas están evolutivamente más cercanas a la forma ancestral (más primitivos). • Eucariotas están más distanciados de la forma ancestral (menos primitivos). • Origen termofílico de los seres orgánicos. Phylum Categorías Reino Filo Clase Orden Familia Género & Especie Tres Tres SUPERDOMINIOS SUPERDOMINIOS (superREINOS): (superREINOS): • Arquea: • Crenarqueota (hipertermofílicas/acidofílicas) • Euryarqueota (termofílicas, metanogénicas y halofílicas) • Korarqueota (no-cultivables hasta el momento) Tres SUPERDOMINIOS (superREINOS): • Arquea: • Crenarqueota (hipertermofílicas/acidofílicas) • Euryarqueota (termofílicas, metanogénicas y halofílicas) • Korarqueota (no-cultivables hasta el momento) • Bacteria: • 17 linajes distintivos Brock 2000 9th Edition Décima Edició Edición Brock: Biology of Microorganisms Phylums: Proteobacterias (5 subdiviciones) Bacterias Gram Positivas (Low GC/High GC) Cianobacterias Clamidias Planctomicetos/Pirellula Verrucomicrobia Flavobacteria Citofagales Bacterias verdes sulfurosas Espiroquetas Deinococcales Bacterias verdes no-sulfurosas Termofílicas (Thermatoga, Thermodesulfobacterium, Aquifex) Nitrospira Deferribacter Tres SUPERDOMINIOS (superREINOS): • Arquea: • Crenarqueota (hipertermofílicas/acidofílicas) • Euryarqueota (termofílicas, metanogénicas y halofílicas) • Korarqueota (no-cultivables hasta el momento) • Bacteria: • 12 linajes distintivos • Eucaria: • • • • Protistas Hongos Plantas Animales Características utilizadas en taxonomía microbiana • Características morfológicas i. forma ii. tamaño iii. motilidad (mótil, no-mótil); flagelo (posición, número, etc); 'gladding' iv. inclusiones celulares v. color vi. morfología de la colonia vii. características ultraestructurales viii. tinciones • Características fisiológicas y metabólicas i. composición de la membrana ii. composición y estructura de la pared celular (LPS) iii. metabolismo energético básico iv. caracteres nutricionales y metabólicos v. requisitos nutricionales especiales vi. susceptibilidad a bacteriófagos • Características ecológicas • Análisis genéticos • Características moleculares i. comparación de proteínas, enzimas, polyaminas ii. composición de ácidos nucleícos (%G+C) iii. hibridización de ácidos nucleícos iv. secuencia de ácidos nucleícos