ELS 3 DOMINIS EN BIOLOGIA (CLASSIFICACIÓ DE WOESE) - BIOLOGIA - 2025

Els tres dominis de la biologia o sistema de tres dominis és una classificació proposada pel biòleg Carl Woese a la fi dels anys 70, que divideix els éssers orgànics en els dominis Bacteri, Archaea i Eukaryota.

Aquesta classificació en "dominis" és superior a el sistema tradicional de divisió en cinc o sis regnes, amb el qual estem més familiaritzats. La divisió fonamental dels dominis és dividir els procariotes en dos dominis, on els arqueobacteris estan més relacionades amb els eucariotes, que amb l'altre grup de procariotes - bacteris.

Font: Rock 'n Roll, from Wikimedia Commons

Aquesta ordenació filogenètica és àmpliament acceptada per la majoria dels biòlegs. No obstant això, amb el desenvolupament de les eines bioinformàtiques i estadístiques, alguns autors han proposat noves relacions entre els éssers vius, que desafia la classificació de Woese.

Història de la classificació

Divisió en dos regnes: Animalia i Plantae

Abans de la publicació dels treballs de Woese i els seus col·legues, els biòlegs usaven una classificació "tradicional", usant una dicotomia senzilla i intuïtiva que dividia les plantes dels animals - formalment Animalia i Plantae.

En aquesta divisió, tots els bacteris, fongs i protists fotosintètics eren considerats "plantes", mentre que els protozoaris s'agrupaven juntament amb els animals.

Amb l'avanç de la ciència, el desenvolupament de metodologies modernes i una anàlisi més a fons dels éssers orgànics, es va fer evident que la divisió en plantes i animals no s'ajustava a la veritable història evolutiva d'aquests. De fet, era una simplificació "rústica" i inconsistent de les relacions entre ells.

Divisió en tres regnes:

Amb l'objectiu d'esmenar aquesta situació, el famós biòleg evolutiu i ornitòleg Ernst Haeckel va afegir un nou regne a la llista: el Regne Protista.

Aquesta classificació va aconseguir una divisió més clara de formes que, evidentment, no havien d'estar agrupades. No obstant això, la classificació seguia sent alarmantment problemàtica.

Divisió en cinc regnes

El 1969 l'ecòleg nord-americà Robert Harding Whittaker va proposar l'esquema de divisió en cinc regnes: Animalia, Plantae, Fungi, Monera i Prostista.

Aquest sistema es basa principalment en els tipus cel·lulars que composen als organismes. Els integrants de Monera són éssers unicel·lulars i procariotes, mentre que els protistas també són unicel·lulars, però eucariotes.

Els tres regnes restants - Animalia, Plantae i Fungi - es classifiquen en termes de la seva manera d'adquisició de nutrients. Les plantes tenen les capacitats fotosintètics, els fongs secreten enzims a l'mig, seguit de l'absorció de nutrients, i els animals consumeixen els seus aliments, amb una digestió interna o externa.

La divisió dels organismes en cinc regnes va ser àmpliament acceptada pels sistemàtics de l'època, ja que consideraven que la classificació s'ajustava cada vegada més a les relacions evolutives reals dels éssers vius.

Divisió en tres dominis

En els anys 70, el professor de la Universitat d'Illinois, Carl Woese, va començar a trobar evidència de cert grup desconegut d'organismes unicel·lulars molt cridaners. Aquests vivien en ambients amb condicions extremes de temperatura, salinitat i pH, on es pensava que la vida no podia mantenir-se.

A primera vista, aquests organismes es van classificar com bacteris, i es van denominar arqueobacteris. No obstant això, una visió més profunda i detallada dels arqueobacteris va deixar en clar que les diferències amb els bacteris eren tan notòries que no podien ser classificades dins el mateix grup. De fet, la semblança era merament superficial.

D'aquesta manera, l'evidència molecular va permetre a aquest grup d'investigadors establir un sistema de classificació de tres dominis: Bacteria, Archaea i Eukaryota.

Proposar noves relacions genealògiques entre els organismes, va marcar un esdeveniment de gran importància en la biologia moderna. Aquest important descobriment va portar a Woese a guanyar l'any 2000 la Medalla nacional de Ciències.

Els tres dominis de la vida

L'arbre de la vida proposat per Carl Woese estableix les relacions genealògiques possibles entre els éssers orgànics, suggerint l'existència de tres dominis de la vida.

Aquesta hipòtesi va ser proposada gràcies a l'anàlisi de l'ARN ribosomal 16S - abreujat com 16S ARNr.

Aquest marcador és un component de la subunitat 30S de l'ribosoma dels procariotes. Després dels treballs de Woese, ha estat àmpliament utilitzat per a la inferència filogenètica. Avui dia és molt útil per establir la classificació i identificació dels bacteris.

A continuació descriurem les característiques més notables de cada un dels membres que conformen els tres dominis de la vida:

domini Archaea

Archaea

Les arqueobacteris són organismes que es caracteritzen principalment per habitar ambients amb condicions extremes de temperatura, acidesa, pH entre d'altres.

D'aquesta manera, s'han trobat en aigües amb concentracions salines significativament elevades, ambients àcids i aigües termals. A més, algunes arqueobacteris també habiten regions amb condicions "mitjana", com el sòl o el tracte digestiu d'alguns animals.

Des del punt de vista cel·lular i estructural, les arqueges es caracteritzen per: no posseeixen membrana nuclear, els lípids de les membranes estan units per enllaços èter, presenten paret cel·lular - però aquesta no està composta de peptidoglicà, i l'estructura dels gens és similar als eucariotes en cromosomes circulars.

La reproducció d'aquests procariotes és asexual, i s'ha evidenciat transferència horitzontal de gens.

Classificació de les arqueges

Es classifiquen en metanògens, halòfiles i termoacidófilas. El primer grup fa servir diòxid de carboni, hidrogen i nitrogen per produir energia, produint gas metà com a producte de rebuig. La primera arqueja en ser seqüenciada pertany a aquest grup.

El segon grup, les halòfiles són "amants de la sal". Per al seu desenvolupament, cal que l'ambient compti amb una concentració salina unes 10 vegades més gran que la de l'oceà. Algunes espècies poden tolerar concentracions fins a 30 vece grans. Aquests microorganismes es troben en el mar mort i en basses evaporades.

Finalment, els termoacidófilas són capaços de suportar temperatures extremes: majors a 60 graus (algunes poden tolerar més 100 graus) i menors a el punt de congelació de l'aigua.

Cal aclarir que aquestes són les condicions òptimes per a la vida d'aquests microorganismes - si els exposem a temperatura ambient és bastant possible que morin.

domini Bacteria

Bacteris Mycobacterium tuberculosi

El domini bacteri comprèn un ampli grup de microorganismes procariotes. De manera general, solem associar-los amb malalties. Res més allunyat de la realitat que aquest malentès.

Si bé és cert que certs bacteris causen malalties mortals, moltes d'elles són beneficioses o viuen al nostre cos establint relacions de comensalisme, formant part de la nostra flora normal.

Els bacteris no tenen membrana nuclear, no tenen orgànuls pròpiament dits, la seva membrana cel·lular està integrada per lípids amb enllaços de l'tipus èster i la paret està composta per peptidoglicà.

Es reprodueixen de manera asexual, i s'ha evidenciat esdeveniments de transferència horitzontal de gens.

Classificació dels bacteris

Tot i que la classificació dels bacteris és realment complexa, aquí tractarem les divisions fonamentals de l'domini, en cianobacterias i eubacteris.

Els integrants de les cianobacteris són els bacteris fotosintètics verd blaus que produeixen oxigen. Segons el registre fòssil, van aparèixer fa uns 3.2 milions d'anys i van ser les responsables de l'canvi dràstic des d'un ambient anaeròbic a un ambient aeròbic (ric en oxigen).

Les eubacteris, per la seva banda, són els bacteris veritables. Aquestes es presenten en variades morfologies (cocos, bacils, vibrions, helicoïdals, entre d'altres) i presenten estructures modificades per a la seva mobilitat, com cilis i flagels.

domini Eukarya

Representació de cèl·lula humana eucariota. Es pot apreciar el nucli

Els eucariotes són organismes que es distingeixen primordialment per la presència d'un nucli ben definit, delimitat per una membrana biològica complexa.

En comparació amb els altres dominis, la membrana presenta varietat d'estructura i els lípids exhibeixen enllaços de el tipus èster. Presenten organel·les veritables, delimitades per membranes, l'estructura de l'genoma és similar a les arqueges, i s'organitza en cromosomes lineals.

La reproducció de grup és extraordinàriament variades, exhibint modalitats tant sexual com asexual, i molts integrants de el grup són capaços de reproduir-se per les dues vies - no són mútuament excloents.

Classificació dels eucariotes

Inclou quatre regnes amb formes molt variades i heterogènies: els protists, fungi, pantas i animals.

Els Protistas són eucariotes unicel·lulars, com les euglenas i els paremecios. Els organismes que comunament coneixem com fongs són els integrants de el regne Fungi. Existeixen formes uni i pluricel·lulars. Són elements claus en els ecosistemes per degradar la matèria orgànica morta.

Les plantes estan integrats per organismes fotosintètics amb paret cel·lular formada de cel·lulosa, principalment. La seva característica més conspícua és la presència de l'pigment fotosintètic: la clorofil·la.

Comprèn les falgueres, les molses, les falgueres, les gimnospermes i les angiospermes.

Els animals comprenen un grup d'éssers orgànics pluricel·lulars heteròtrofs, la majoria amb capacitat de moviment i desplaçament. Es divideixen en dos grans grups: els invertebrats i els invertebrats.

Els invertebrats estan formats pels porífers, cnidaris, nematodes, mol·luscs, artròpodes, equinoderms i altres petits grups. De la mateixa manera, els vertebrats són els peixos, amfibis, rèptils, aus i mamífers.

Els animals han aconseguit colonitzar virtualment tots els ambients, incloent els oceans i els ambients aeris, exhibint un complex joc d'adaptacions per a cada un.

referències

1. Forterre P. (2015). The universal tree of life: an update. Frontiers in microbiology, 6, 717.
2. Koonin EV (2014). Carl Woese s vision of cellular evolution and the domains of life. RNA biology, 11 (3), 197-204.
3. Margulis, L., & Chapman, MJ (2009). Kingdoms and domains: an illustrated guide to the phyla of life on Earth. Academic Press.
4. Sapp, J. (2009). The new foundations of evolution: on the tree of life. Oxford University Press.
5. Sapp, J., & Fox, GE (2013). The singular quest for a universal tree of life. Microbiology and molecular biology reviews: MMBR, 77 (4), 541-50.
6. Staley JT (2017). Domain Cell Theory supports the independent evolution of the Eukarya, Bacteria and Archaea and the Nuclear compartment Commonality hypothesis. Open biology, 7 (6), 170.041.