PRINCIPALS DIFERÈNCIES ENTRE ARQUEGES I BACTERIS - BIOLOGIA - 2025

Les principals diferències entre arqueges i bacteris es basen en aspectes moleculars-estructurals i metabòlics que desenvoluparem a continuació. El domini Archaea agrupa taxonòmicament a microorganismes unicel·lulars que posseeixen morfologia cel·lular procariota (sense membrana nuclear, ni membranes d'orgànuls citoplasmàtics), característiques que els s'assembla als bacteris.

No obstant això, també hi ha trets que els separen, ja que els arqueobacteris estan dotades de mecanismes d'adaptació molt particulars que els permeten viure en ambients de condicions extremes.

Figura 1. Bacteri Escherichia coli. Font: NIAID, via Wikimedia Commons

El domini bacteri conté a les formes més abundants de bacteris trucades eubacteris, o veritables bacteris. Aquestes són també organismes unicel·lulars, microscòpics, procariotes, que viuen en qualsevol ambient de condicions moderades.

Evolució de la taxonomia d'aquests grups

Al segle IV aC, els éssers vius es classificaven en només dos grups: animals i plantes. Van Leeuwenhoek, al segle XVII, utilitzant un microscopi que ell mateix havia construït, va poder observar microorganismes que fins aquell moment havien estat invisibles i va descriure sota la denominació de "animáculos" a protozoaris i bacteris.

Al segle XVIII s'incorporen els "animals microscòpics" a les classificacions sistemàtiques de Carlos Linneo. A meitat de segle XIX, un nou regne agrupa els bacteris: Haeckel va postular una sistemàtica fonamentada en tres regnes; regne Plantae, regne Animalia i regne Protista, que agrupava microorganismes amb nucli (algues, protozoarios i fongs) i organismes sense nucli (bacteris).

Des d'aquesta data, diversos biòlegs han proposat diferents sistemes de classificació (Chatton el 1937, Copeland el 1956, Whittaker el 1969) i els criteris per classificar els microorganismes, inicialment fonamentats en diferències morfològiques i en diferències en tinció (tinció de Gram), van passar a basar-se en diferències metabòliques i bioquímiques.

El 1990, Carl Woese aplicant tècniques moleculars de seqüenciació en àcids nucleics (ARN ribosòmic, ARNr), descobreix que entre els microorganismes agrupats com bacteris, hi havia diferències filogenètiques molt grans.

Aquest descobriment va evidenciar que els procariotes no són un grup monofilètic (amb un ancestre comú) i Woese va suggerir llavors tres dominis evolutius que va denominar: Archaea, Bacteri i Eukarya (organismes de cèl·lules nucleades).

Característiques diferencials d'Archaea i Bacteria

Els organismes d'Archaea i Bacteria, tenen característiques comunes en el fet que tots dos són unicel·lulars lliures o agregats. No posseeixen nucli definit ni orgànuls, tenen mida cel·lular entre 1 a 30μm de mitjana.

Presenten diferències significatives pel que fa a la composició molecular d'algunes estructures i en la bioquímica de les seves metabolismes.

hàbitat

Les espècies de Bacteri, viuen en una àmplia gamma d'hàbitats: han colonitzat aigües salobres i dolços, mitjans freds i calents, terrenys pantanosos, sediments marins i fissures en roques, i també poden viure en l'aire atmosfèric .

Poden conviure amb altres organismes dins de tubs digestius d'insectes, mol·luscs i mamífers, cavitats orals, vies respiratòries i urogenitals de mamífers, i sang de vertebrats.

Figura 2. Fonts termals, hàbitats extrems on habiten organismes de el grup Archaea, els quals solen donar-li vius colors. Font: CNX OpenStax via wikipedia

També els microorganismes pertanyents a Bacteri poden ser paràsits, simbionts o comensals de peixos, arrels i tiges de plantes, de mamífers; poden associar-se amb fongs de líquens i amb protozoaris. També poden ser contaminants d'aliments (carn, ous, llet, marisc, entre d'altres).

Les espècies de el grup Archaea, posseeixen mecanismes d'adaptació que fan possible la seva vida en ambients de condicions extremes; poden viure a temperatures per sota de 0 ° C i per sobre dels 100 ° C (temperatura que no suporten els bacteris), en pH alcalins o àcids extrems i concentracions salines molt més grans que les d'l'aigua de mar.

Els organismes metanogènics (que produeixen metà, CH ₄) també pertanyen a l'domini Archaea.

membrana plasmàtica

L'embolcall de les cèl·lules procariotes, en general està formada per la membrana citoplasmàtica, la paret cel·lular i la càpsula.

La membrana plasmàtica dels organismes de el grup Bacteri, no conté colesterol, ni altres esteroides, sinó àcids grassos lineals units a l'glicerol per unions tipus èster.

La membrana dels membres d'Archaea pot estar constituïda per una bicapa o per una monocapa lipídica, que mai contenen colesterol. Els fosfolípids de la membrana estan constituïts per hidrocarburs de cadena llarga, ramificats i units a l'glicerol per unions tipus èter.

Paret cel·lular

En els organismes de el grup Bacteri, la paret cel·lular està formada per peptidoglicà o mureïna. Els organismes d'Archaea posseeixen parets cel·lulars que contenen pseudopéptidoglucano, glucoproteïnes o proteïnes, com adaptacions a les extremes condicions ambientals.

Addicionalment poden presentar una capa externa de proteïnes i glucoproteïnes, recobrint a la paret.

ARN ribosòmic (ARNr)

L'ARNr és un àcid nucleic que participa en la síntesi proteica -producció de les proteïnes que requereix la cèl·lula per complir les seves funcions i per a la seva desenvolupament-, dirigint els passos intermedis d'aquest procés.

Les seqüències de nucleòtids en els àcids ribonucleicos ribosómicos són diferents en els organismes Archaea i Bacteria. Aquest fet va ser descobert per Carl Woese en els seus estudis de 1990, que van donar lloc a la separació en dos grups diferents a aquests organismes.

Producció de endosporas

Alguns integrants de el grup Bacteri poden produir estructures de supervivència trucades endòspores. Quan les condicions de l'mig són molt adverses, les endosporas poden mantenir per anys la seva viabilitat, amb un metabolisme pràcticament nul.

Aquestes espores resisteixen extraordinàriament la calor, els àcids, la radiació i agents químics diversos. En el grup Archaea no s'han reportat espècies que formin endòspores .

moviment

Alguns bacteris posseeixen flagels que els proporcionen mobilitat; les espiroquetes tenen un filament axial per mitjà de qual es poden moure en mitjans líquids, viscosos com llots i humus.

Alguns bacteris porpres i verds, cianobacteris i Archaea posseeixen vesícules de gas que els permeten moviment per flotació. Les espècies Archaea conegudes no presenten apèndixs com flagels o filaments.

Figura 3. Riu Negre, un ambient extrem a Huelva, Espanya on es desenvolupen les arqueges dels gèneres Metallosphaera i Sulfolobus. Font: Riotinto2006, from Wikimedia Commons

fotosíntesi

Dins el domini Bacteri, hi ha espècies de cianobacteris que poden efectuar fotosíntesi oxigènica (que produeix oxigen), ja que posseeixen clorofil·la i ficobilinas com pigments accessoris, compostos captadors de la llum solar.

També aquest grup conté organismes que realitzen fotosíntesi anoxigènica (que no produeix oxigen) a través d'bacterioclorofilas que absorbeixen la llum solar, com són: els bacteris vermelles o purpúries de l'sofre i vermelles no sulfúreas, els bacteris verds de l'azufre i verds no sulfúreas.

En el domini Archaea, no s'han reportat espècies fotosintètiques, però el gènere Halobacterium, de halòfites extremes, és capaç de produir adenosín trifosfat (ATP), amb ús de llum solar sense clorofil·la. Posseeixen el pigment porpra retinal, el qual s'uneix a proteïnes de la membrana i forma un complex denominat bacteriorrodopsina.

El complex bacteriorrodopsina absorbeix energia de la llum solar i als el alliberar pot bombar ions H ⁺ a l'exterior cel·lular i promoure la fosforilació de l'ADP (difosfat d'adenosina) a ATP (adenosina trifosfat), d'on s'obté energia el microorganisme.

referències

1. Barraclough TG and Nee, S. (2001). Phylogenetics and speciation. Trends in Ecology and Evolution. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Phylogenetic classification and the universal tree. Science. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. and Raoult, D. (2018). Phylogenomic Analysis of β-Lactamase in Archaea and Bacteri Enables the Identification of Putative New Members. Genome Biology and Evolution. 10 (4): 1106-1114. Genome Biology and Evolution. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). New concepts of kingdoms of organisms. Science. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. and Wheelis, ML (1990). Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteri and Eukarya. Proceedings of Natural Sciences Academy. USA. 87: 45-76.