Sistema de tres dominios

Un árbol filogenético basado en datos del RRNA, enfatizando la separación de bacterias, arqueas y eucariotas, como propuso Carl Woese, George E. Fox et al. en 1990

El sistema de tres dominios es una clasificación biológica introducida por Carl Woese, Otto Kandler y Mark Wheelis en 1990 que divide las formas de vida celular en tres dominios, a saber, arqueas, bacterias y eucariotas. La diferencia clave con las clasificaciones anteriores, como el sistema de dos imperios y la clasificación de cinco reinos, es la separación de Archaea de las bacterias como organismos completamente diferentes. Ha sido desafiado por el sistema de dos dominios que divide a los organismos en bacterias y arqueas únicamente, ya que los eucariotas se consideran un grupo de arqueas.

Antecedentes

Woese argumentó, sobre la base de las diferencias en los genes del ARNr 16S, que las bacterias, las arqueas y los eucariotas surgieron por separado de un ancestro con una maquinaria genética poco desarrollada, a menudo llamado progenota. Para reflejar estas líneas primarias de descendencia, trató a cada uno como un dominio, dividido en varios reinos diferentes. Originalmente, su división de los procariotas fue en Eubacteria (ahora Bacteria) y Archaebacteria (ahora Archaea). Woese utilizó inicialmente el término "reino" para referirse a los tres grupos filogenéticos primarios, y esta nomenclatura fue ampliamente utilizada hasta que el término "dominio" fue adoptado en 1990.

La aceptación de la validez de la clasificación filogenéticamente válida de Woese fue un proceso lento. Destacados biólogos, incluidos Salvador Luria y Ernst Mayr, se opusieron a su división de los procariotas. No todas las críticas hacia él se restringieron al nivel científico. Una década de laboriosa catalogación de oligonucleótidos le dio una reputación de "chiflado", y Woese pasaría a ser apodado "el revolucionario cicatrizado de la microbiología". por un artículo de noticias impreso en la revista Science en 1997. La creciente cantidad de datos de apoyo llevó a la comunidad científica a aceptar Archaea a mediados de la década de 1980. Hoy en día, muy pocos científicos aún aceptan el concepto de un Prokarya unificado.

Clasificación

El sistema de tres dominios incluye la Archaea (representada por Sulfolobus, izquierda), Bacterias (representadas por Staphylococcus aureus, medio) y Eukaryotes (representados por la rana de árbol verde australiano, derecha).

El sistema de tres dominios agrega un nivel de clasificación (los dominios) "por encima de" los reinos presentes en los sistemas de cinco o seis reinos utilizados anteriormente. Este sistema de clasificación reconoce la división fundamental entre los dos grupos de procariotas, en la medida en que Archaea parece estar más estrechamente relacionado con los eucariotas que con otros procariotas, organismos parecidos a las bacterias sin núcleo celular. El sistema de tres dominios clasifica los reinos previamente conocidos en estos tres dominios: Archaea, Bacteria y Eukarya.

Dominio Archaea

Las Archaea son procariotas, sin membrana nuclear, pero con bioquímica y marcadores de ARN que son distintos de las bacterias. Los Archaeans poseen una historia evolutiva antigua y única por lo que se les considera algunas de las especies de organismos más antiguas de la Tierra, sobre todo por sus diversos y exóticos metabolismos.

Algunos ejemplos de organismos arqueales son:

• metanos – que producen el metano de gas
• halófilos – que viven en agua muy salada
• termoacidofilos – que prosperan en agua de alta temperatura ácido

Dominio Bacterias

Las Bacterias también son procarióticas; su dominio consiste en células con rRNA bacteriano, sin membrana nuclear, y cuyas membranas poseen principalmente lípidos diéster de diacilglicerol. Tradicionalmente clasificadas como bacterias, muchas prosperan en los mismos ambientes favorecidos por los humanos y fueron las primeras procariotas descubiertas; fueron llamados brevemente Eubacteria o "verdadero" bacterias cuando las Archaea fueron reconocidas por primera vez como un clado distinto.

La mayoría de los organismos procarióticos patógenos conocidos pertenecen a las bacterias (consulte las excepciones). Por esa razón, y debido a que las arqueas suelen ser difíciles de cultivar en laboratorios, las bacterias se estudian actualmente más extensamente que las arqueas.

Algunos ejemplos de bacterias incluyen:

• "Cyanobacteria" – bacterias fotosintetizantes relacionadas con los cloroplastos de plantas eucarísticas y algas
• Spirochaetota – bacterias gramnegativas que incluyen aquellos que causan sífilis y enfermedad de Lyme
• Actinomycetota – bacterias grampositivas incluyendo Bifidobacterium animalis que está presente en el intestino humano grande

Dominio Eucariota

Los eucariotas son organismos cuyas células contienen un núcleo unido a una membrana. Incluyen muchos organismos unicelulares grandes y todos los organismos no microscópicos conocidos. El dominio contiene, por ejemplo:

• Holomycota – hongos y aliados
• Viridiplantae - plantas verdes
• Holozoa - animales y aliados
• Stramenopiles – incluye algas marrones
• Amoebozoa - solitario y social amobae
• Discoba - incluye euglenoides

Nichos

Cada uno de los tres tipos de células tiende a encajar en especialidades o roles recurrentes. Las bacterias tienden a ser los reproductores más prolíficos, al menos en ambientes moderados. Los Archaeans tienden a adaptarse rápidamente a ambientes extremos, como altas temperaturas, altos ácidos, alto contenido de azufre, etc. Esto incluye adaptarse para usar una amplia variedad de fuentes de alimentos. Los eucariotas son los más flexibles con respecto a la formación de colonias cooperativas, como en los organismos multicelulares, incluidos los humanos. De hecho, es probable que la estructura de un eucariota se haya derivado de la unión de diferentes tipos de células, formando orgánulos.

Parakaryon myojinensis (incertae sedis) es un organismo unicelular conocido por ser un ejemplo único. 'Este organismo parece ser una forma de vida distinta de los procariotas y los eucariotas', con características de ambos.

Alternativas

Versiones alternativas de los tres dominios de la phylogeny de la vida

Partes de la teoría de los tres dominios han sido cuestionadas por científicos como Ernst Mayr, Thomas Cavalier-Smith y Radhey S. Gupta.

Un trabajo reciente ha propuesto que Eukaryota en realidad podría haberse separado del dominio Archaea. Según Spang et al. Lokiarchaeota forma un grupo monofilético con eucariotas en análisis filogenómicos. Los genomas asociados también codifican un repertorio ampliado de proteínas de firma eucariotas que sugieren capacidades sofisticadas de remodelación de membranas. Este trabajo sugiere un sistema de dos dominios en oposición al sistema de tres dominios. Exactamente cómo y cuándo se desarrollaron las arqueas, bacterias y eucarya y cómo se relacionan sigue siendo objeto de debate.