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Los microorganismos en la escala biológica

 

Según la teoría celular la célula es la unidad fundamental del ser vivo. Se llegó a la conclusión: .- Todos los seres vivos tienen una composición química común, con un flujo informativo DNA RNA Proteínas.
.- Todas las células tienen un sistema enzimático que les permite llegar a cabo respuestas metabólicas, (rutas catabólicas y anabólicas). .- Las células surgen de células preexistentes por división celular.

PROPIEDADES DE LOS SERES VIVOS. 1.- Nutrición, toman sustancias del ambiente y las emplean para obtener enegía, biosíntesis y deshecho. 2.- Autorreplicación. 3.- Diferenciación celular, en algún momento cambian de forma y función. (bacterias?esporas). Transformación de estructuras que requiere un abanico genético. 4.- Circuitos de señalización química, ya que ineractúan con el ambiente. Esto es total en pluricelulares. Comunicación. 5.- Evolución por cambios al azar, siéndo filtrados por la selección natural, (mutación y selección).

MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR.1.- Unicelulares. Células indiferenciadas 2.- Multicelulares Células diferenciadas, Tejidos, Órganos 3.- Cenocítica. (Un citoplasma plurinucleado aumenta de tamaño sin división celular, pasa en hongos y algunas algas).

SITUACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS A LO LARGO DE LA HISTORIA. La tierra surgió hace 4000-4500 millones de años a una alta temperatura. Por radiología se sabe que las rocas más antiguas son de 3800 millones de años, son rocas: sedimentarias, volcánicas o carbonatadas. Las más importantes son las rocas sedimentarias porque prueban que existía agua líquida lo que favorecía la existencia de seres vivos.
Estudiando en Australia las formaciones rocosa se han descubierto rocas de hace 3500-3000 millones de años. Warrawoona. Y en Sudáfrica se han visto otras formaciones llamadas Swaziland, donde se aprecia fósiles. Así pues existía microorganismos. Estos microfósiles recuerdan a las bacterias verdes y púrpuras filamentosas actuales. Estas formaciones recuerdan a los estomatolitos actuales que son capas de células dispuestas unas sobre otras. Cuando se descubrieron sólo existían dos reinos: el Animalia (animales móviles) y reino Plantae (inmóviles y fotosintetizadores). Hace 3000 millones de años surgieron los organismos procariotas. Con el tiempo aparecieron los eucariotas. Los primeros se datan en 1500 millones de años. Antes de la aparición de procariotas hubo una evolución prebiótica que supuso: la formación de moléculas orgánicas, monómeros y luego polímeros por pérdida de moléculas de agua. Esta condensación se dio sobre las arcillas o piritas existentes. Se condensan los monómeros y dan las macromoléculas que se engloban por vesículas y empieza un metabolismo muy primitivo. Los primeros procariotas eran heterótrofos, comían compuestos orgánicos. Posteriormente aparecen los pigmentos fotosintéticos y con ellos los fotosintetizadores que son autótrofos anoxigéncios ya que no existía oxígeno. Cuando aparece el oxígeno debido a estos últimos organismos aparecen también los autótrofos oxigénicos. En 1859 Darwin habla de posibles formas intermedias esperadas por la evolución. En 1866 Haekel propone la creación de un reino para los microorganismos ya que los había móviles y con fotosintetización y no podían estar en ninguno de los otros dos reinos, a ese nuevo reino se le llamo reino Protista, son organismos con organización simple y sin tejidos. A lo largo del S. XX se vio que las células eran Eucariotas y Procariotas. Se propusieron 5 reinos: .- Reino Animalia. Organización Eucariota.
.- Reino Plantae. Organización Eucariota. .- Reino Protista . Organización Eucariota. .- Reino Fungi. Organización Eucariota. Microorganismos. .- Reino Procariota Organización Procariota.

¿CÓMO SURGIERON?. Se encontraron restos de fósiles eucariotas multicelulares que datan de hace 700 millones de años, sus mitocondrias y cloroplastos tiene ADN propio, los ribosomas son 70S y poseen un tamaño semejante al de las bacterias. El núcleo ha surgido por autofagia de la región nuclear del procariota, pero no explica datos de la diferencia de la replicación, transcripción y traducción del DNA, esto significa que la célula que aportó el núcleo debía ser diferente. Teoría endosimbiótica: Una célula engulle a otra, y ésta da lugar al núcleo con el material del huésped, mientras que el suyo se pierde. En 1920 se estudiaron los microfósiles, como huellas de bacterias, composición y la presencia de células en división.
La RUBISCO incorpora mejor el C12, por ello los microfósiles que eran ricos en este isótopo tienen su alrededor carbonatado rico en C13. (Ello no es indicativo de que fotosintetizaran). En rocas más modernas, de hace unos 2000 millones de años, vemos mayor diversidad de procariotas, nos informa de una alta tasa de evolución. Tenemos un largo periodo de evolución celular, precedido de un corto periodo de evolución prebiótica. Los fósiles no dicen nada pero la célula puede encerrar las claves de su pasado y lo vemos secuenciado en su DNA. Tenemos información. Los métodos tridimensionales permiten comparar y dar juicios objetivos basados en relaciones matemáticas. Da más información de las relaciones evolutivas que los fósiles, ya que analizamos las moléculas sobre las que actúa la evolución. Estudiamos los relojes evolutivos, son moléculas cuya secuencia cambia al azar y a una velocidad constante, no sometidos a los cambios de presión de la selección: 1.- Están universalmente distribuidos. Están en todos los seres vivos. 2.- Son homólogos funcionales en todos, es decir, cumple igual función en todos los seres vivos estudiados. 3.- Son comparables, tiene una determinada secuencia. 4.- Tienen una velocidad de cambio medible, ni muy lenta ni muy rápida. Estas características las cumplen los ácidos nucleicos (RNA y DNA) y las proteínas. El uso de estas últimas era complicado y el DNA es muy estable por lo que se usa el RNA, más concretamente el RNAr ya que cumple todas las características anteriores. Existen diversos tipos de RNAr: 5S, 16S y 23S, el de 5S es muy pequeño y el de 23S muy grande por lo que se usa el de 16S.
C. Woese en 1990 estableció las relaciones filogenéticas, vio tres ramas independientes y dos de ellas eran procariotas: Dominio Bacteria Eubacterias. Procariotas Dominio Archaea Arqueobacterias. Dominio Eukarya Eucariotas. Para estas relaciones filogenéticas Woese analizó el RNAr 16S y comparó las secuencias de distintos organismos, el RNAr se retrotranscribe por la transcriptasa reversa a DNA monocatenario que es fácilmente secuenciable y así conocemos la secuencia. Con eucariotas se usó el RNAr 18S. Estas moléculas se usan como relojes evolutivos, a mayor diferencia entre las dos moléculas mayor distancia evolutiva existe. Se usó esta molécula por: .- Es universal. .- Tienen función constante a lo largo de la evolución. .- Es fácilmente alineable con otras moléculas de otros organismos. .- Es una molécula altamente conservada, es decir, tiene una tasa de cambio muy limitada. .- Es fácil de secuenciar.
Con esto se ha elaborado distancias evolutivas analizando datos con el ordenador. Dando árboles filogenéticos. Partiendo de un progenote (la célula más primitiva) surgen dos líneas una de bacterias (sin núcleo precariótica o anucleada) y otra de organismos nucleados. Ésta última línea en determinado momento se divide en 2 ramas: surgen arqueobacterias y eucariotas. A este punto se le llamó urcariota o eocito.

SECUENCIACIÓN DE GENOMAS. Comparamos secuencias de proteínas, vemos un árbol que dice que los eucariotas se parecen más a las bacterias. Depende de lo que se estudie tendremos distintos resultados.
2 genes: Informacionales: derivan de Archaea, transmisión de forma clonal, transcripción, transacción.
Operacionales: Encargados del metabolismo, vienen de eubacterias de forma clonal y horizontal.
Eucariotas: fue la quimera de ambas. Surgió por: .- Fagocitosis .- Simbiosis entre proteobacterias fermentativas, y una archaea metanogénica que toma CO2 + H2O. Finalmente se fundieron en una única célula. Horizontal: Transmisión durante largo tiempo, son genes del metabolismo semejantes, importantes en la continua evolución de los organismos, iba admitiendo un genoma diferente hasta un momento que ya no era así.

 

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