Diversidad y clasificación de los procariontes

Esta filogenia (árbol evolutivo) ilustra las relaciones evolutivas entre los tres dominios de la vida: Eukarya, Archaea y Bacteria. Cada uno de los dos dominios procariontes (Archaea y Bacteria) comprende varios grupos taxonómicos más pequeños. Dentro de Archaea encontramos los grupos euryarchaeota, crenarchaeota, nanoarchaeota y korarchaeota. Dentro de Bacteria encontramos a las proteobacterias, clamidias, espiroquetas, cianobacterias y bacterias grampositivas.

Se describen las características de los cinco filos de bacterias. El primer filo descrito es Proteobacteria, que incluye cinco clases: alfa, beta, gama, delta y epsilon. La mayoría de las especies de proteobacterias alfa son fotoautotróficas, aunque algunas son simbiontes de plantas y animales, y hay otras que son patógenas. Se cree que las mitocondrias de eucariontes se derivan de bacterias de este grupo. Las bacterias representativas incluyen Rhizobium, un endosimbionte fijador de nitrógeno asociado a las raíces de legumbres, y Rickettsia, un parásito intracelular obligado que causa el tifo y la fiebre maculosa de las Montañas Rocallosas (aunque no el raquitismo, que es causado por una deficiencia de vitamina D). Una micrografía muestra a Rickettsia rickettsi, con forma de bastón, dentro de una célula eucarionte mucho más grande.

Las proteobacterias beta son un grupo diverso de bacterias. Algunas especies tienen un papel importante en el ciclo del nitrógeno. Las especies representativas incluyen Nitrosomonas, que oxida el amoniaco en nitrato, y Spirillum minus, causante de la fiebre por mordedura de rata. Se muestra una micrografía de Spirillum minus con forma de espiral.

Las proteobacterias gama incluyen muchos simbiontes benéficos que habitan el intestino humano, así como algunos patógenos humanos comunes. Algunas especies de este subgrupo oxidan compuestos sulfurosos. Entre las especies representativas se incluyen Escherichia coli, un microbio normalmente benéfico, pero con algunas cepas que causan enfermedad; Salmonella, algunas de cuyas cepas causan intoxicación por alimentos y fiebre tifoidea; Yersinia pestis, agente causante de la peste bubónica; Pseudomonas aeruganosa que provoca infecciones pulmonares; Vibrio cholera, el agente causante del cólera; y Chromatium, bacterias que oxidan el azufre y producen H2S. La micrografía muestra Vibrio cholera con forma de bastón, que tiene una longitud de cerca de 1 micra.

Algunas especies de proteobacterias delta generan un cuerpo fructífero que forma esporas en condiciones adversas. Otras reducen el azufre y los sulfatos. Las especies representativas incluyen mixobacterias, las cuales generan cuerpos fructíferos formadores de esporas en condiciones adversas, y Desulfovibrio vulgaris, una bacteria anaeróbica que reduce el azufre. La micrografía muestra una bacteria Desulfovibrio vulgaris con forma de bastón doblado con un largo flagelo.

Las proteobacterias epsilon incluyen muchas especies que habitan el tracto digestivo de animales como simbiontes o patógenos. Se han encontrado bacterias de este grupo en hábitats de respiraderos hidrotermales del fondo marino y emanaciones frías.

El siguiente filo descrito es Chlamydia. Todos los miembros de este grupo son parásitos obligados intracelulares de células animales. Sus paredes celulares carecen de peptidoglucano. La micrografía muestra un papanicolau de células infectadas con Chlamydia trachomatis. La infección por clamidia es la enfermedad de transmisión sexual más común y puede llevar a la ceguera.

Todos los miembros del filo Spirochetes tienen células con forma de espiral. La mayoría son anaerobios de vida libre, pero algunos son patógenos. Los flagelos corren longitudinalmente en el espacio periplásmico entre la membrana externa e interna. Las especies representativas incluyen el agente causante de la sífilis y Borrelia burgdoferi, el organismo que causa la enfermedad de Lyme. La micrografía muestra Trepanema pallidum con forma de sacacorchos, de cerca de 1 micra de ancho.

Las bacterias del filo Cyanobacteria, también conocidas como algas verde-azules, obtienen su energía a través de la fotosíntesis. Son ubicuas, por lo que se encuentran en ambientes terrestres, marinos y de agua dulce. Se piensa que los cloroplastos de eucariontes se derivaron de bacterias de este grupo. Se cree que la cianobacteria Prochlorococcus es el organismo fotosintético más abundante sobre la Tierra, responsable de generar la mitad del oxígeno del mundo. La micrografía muestra una especie con forma de bastón delgado llamada Phormidium.

Las bacterias grampositivas tienen una pared celular gruesa y carecen de membrana externa. Los miembros de este subgrupo que habitan el suelo descomponen materia orgánica. Algunas especies causan enfermedades. Las especies representativas incluyen Bacillus anthracis, que causa ántrax; Clostridium botulinum, que causa el botulismo; Clostridium difficile, que provoca diarrea durante la terapia con antibióticos; Streptomyces, de la cual se derivan muchos antibióticos, incluyendo la estreptomicina; Mycoplasmas, la bacteria conocida más pequeña sin pared celular. Algunas son de vida libre, y otras son patógenas. La micrografía muestra Clostridium difficile, que tiene forma de bastón y unas 3 micras de largo.

Se describen las bacterias clamidia, espiroquetas, cianobacterias, y bacterias grampositivas en esta tabla

Clamidias: todos los miembros de este grupo son parásitos intracelulares obligados de células animales. Las paredes celulares carecen de peptidoglucano. Organismo representativo; Chlamydia trachomatis, enfermedad de transmisión sexual común que puede llevar a la ceguera. Micrografía representativa: en este papanicolau, Chlamydia trichomatis aparece como inclusiones de color rosa dentro de las células.

Espiroquetas: la mayoría de los miembros de esta especie, que tiene células en forma de espiral, son anaerobios de vida libre, pero algunos son patógenos. Los flagelos corren a lo largo dentro del espacio periplásmico entre la membrana interior y la exterior. Organismos representativos: Treponema pallidum, el agente que causa la sífilis, y Borrelia burgdoferi, la causa de la enfermedad de Lyme. Micrografía representativa: Treponema pallidum, una bacteria en forma de sacacorchos.

Cianobacterias: también conocidas como algas verde-azules, estas bacterias obtienen su energía a través de la fotosíntesis. Son ubicuas y se encuentran en ambientes terrestres, marinos y de agua dulce. Se cree que los cloroplastos eucariontes se derivaron de bacterias de este grupo. Organismo representativo: Prochlorococcus, que se considera el organismo fotosintético más abundante de la Tierra, responsable de generar la mitad del oxígeno del mundo. Micrografía representativa: Phormidium, una bacteria larga y delgada, en forma bastón.

Bacterias grampositivas: los miembros de este grupo que habitan el suelo descomponen la materia orgánica. Algunas especies causan enfermedades. tienen una pared celular gruesa y carecen de membrana externa. Especies representativas: Bacillus anthracis, causante del ántrax; Clostridium botulinium, que causa el botulismo; Clostridium difficile que causa diarrea durante la terapia con antibióticos; Streptomyces, de la que se derivan mucho antibióticos, como la estreptomicina; y Mycoplasmas, bacterias muy pequeñas, las más pequeñas que se conocen, carecen de pared celular. Algunas son de vida libre y otras son patógenas. Micrografía representativa: Clostridium difficile, bacteria con forma de bastón.

Se describen las características de los cuatro filos de arqueas. Euryarchaeotes incluye metanógenos que producen metano como producto de desecho del metabolismo, y halobacterias, que vienen en medios salinos extremos. Los metanógenos producen flatulencia en los humanos y otros animales. Las halobacterias pueden crecer en grandes proliferaciones que tienen apariencia roja, debido a la presencia de bacteriorrodopsina en la membrana. La bacteriorrodopsina está relacionada con el pigmento retiniano rodopsina. La micrografía muestra Halobacterium en forma de bastón. Los miembros del filo ubicuo Crenarchaeotes juegan un papel importante en la fijación del carbono. Muchos miembros de este grupo son extremófilos dependientes de azufre. Algunos son termófilos o hipertermófilos. La micrografía muestra Sulfolobus, un género que crece en manantiales volcánicos entre 75° y 80°C y a un pH de 2 a 3. El filo Nanoarchaeotes actualmente solo incluye una especie, Nanoarchaeum equitans, que ha sido aislada del fondo del océano Atlántico, y de una fuente hidrotermal en el Parque Nacional de Yellowstone. Es un simbionte obligado con Ignococcus, otra especie de archaeabacteria. La micrografía muestra dos pequeñas células de N. equitans pegadas a una célula de Ignococcus más grande. Las korarchaeotes se consideran una de las formas más primitivas de vida, y hasta ahora solo se han encontrado en Obsidian Pool, una fuente termal en el Parque Nacional de Yellowstone. La micrografía muestra una variedad de especímenes de este grupo con diversas formas.

Se muestran dos placas de bacterias con agar rojo. Ambas placas están cubiertas de colonias de bacterias. En la placa de la derecha, que contiene las bacterias hemolíticas, el agar rojo se ha aclarado donde crecen las bacterias. En la placa izquierda, que contiene bacterias no hemolíticas, el agar no es transparente.