3. Dominio Bacteria y Archea

Los reinos de la naturaleza

Hasta hace cerca de tres décadas todos los organismos eran agrupados en cinco reinos: monera, protista, fungí, planta y animal. Desde entonces, es cada vez más aceptado el sistema que agrupa a todos los organismos en tres dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya.

Años atrás existían cinco reinos de la naturaleza, actualmente el reino monera desaparece y pasa a dominio Bacteria y Archaea, quedando solo cuatro reinos, el protista, fungí, planta y animal, los cuales tienen todos célula eucariota y hacen parte del domino Eukarya.

En un primer momento, la clasificación de los procariontes (célula procariota) se basó en la utilización de caracteres fenotípicos generales y características de tinción. Luego se obtuvieron árboles de asociaciones entre microorganismos, para lo cual se usaron las capacidades bioquímicas y metabólicas. Para construir estos árboles se tenían en cuenta las vías de obtención de energía y los tipos de nutrición, las condiciones fisicoquímicas de vida y las capacidades para utilizar diferentes fuentes de carbono, nitrógeno y azufre mediante procesos de oxidación o de fermentación.

Carl R. Woese utilizó las similitudes y las diferencias entre secuencias del rRNA 16S para medir la distancia evolutiva entre diferentes grupos de bacterias. De esa manera se pudo establecer, desde el punto de vista filogenético, la existencia de tres dominios: Archaea, Bacteria y Eukarya. Archaea y Bacteria son procariontes, pero en el aspecto molecular son tan diferentes uno de otro como lo son de Eukarya. Las ideas más aceptadas sostienen que los eucariontes surgieron por unión simbiótica de dos o más células procariontes y que la línea de Archaea está más ligada a la de Eukarya que a la de Bacteria.

Dominio Bacteria y Archaea: antes reino mónera

¿Para qué se pueden utilizar las arqueas?

Las arqueas tienen su importancia en la tecnología. Las extremas condiciones en las que estos microorganismos pueden desarrollarse, han sido estudiadas en profundidad, y se ha visto que esto es posible gracias a que estos microorganismos disponen de determinados enzimas que permiten que esto sea posible. Gracias a esto, algunas de estas enzimas se están utilizando hoy en día para realizar reacciones en condiciones extremas. Existen arqueas  metanógenas que son utilizadas para el tratamiento en depuradoras de aguas residuales, al realizar la digestión anaeróbica de los residuos, produciendo biogás, y las enzimas de arqueas extremófilas son capaces de resistir temperaturas elevadas, pudiendo realizar su función a más de 100ºC, con lo que pueden procesarse alimentos a elevadas temperaturas (leche baja en lactosa o suero de leche). Las enzimas de las arqueas termófilas también tienden a ser muy estables en solventes orgánicos, por lo que pueden utilizarse en una amplia gama de procesos respetuosos con el medio ambiente para la síntesis de compuestos orgánicos.

Gracias a la biotecnología, constantemente se están buscando nuevos microorganismos productores de enzimas capaces de resistir las condiciones drásticas de los procesos industriales. Menos del 1% de los microorganismos que existen han sido estudiados, por lo que se estima que existen millones de ellos por descubrir, encontrándose la mayor parte de ellos en ambientes en los que las condiciones de crecimiento son extremas e imposibles para otro tipo de organismos (microorganismos extremófilos, psicrófilos, hipertermófilos, osmófilos, alcalófilos…). Estos microorganismos, constituyen sin lugar a dudas una fuente potencial de enzimas nuevas. Por ejemplo, los psicrófilos sintetizan enzimas con modificaciones bioquímicas que les permiten funcionar a bajas temperaturas, así como moléculas que reducen el punto de congelación del agua dentro de la célula. Una nueva clase de antibióticos potencialmente útiles se derivan de este grupo de organismos. Ocho de esas sustancias ya han sido caracterizadas, pero podría haber muchas más, especialmente en Halobacterias. Estos compuestos son importantes porque tienen una estructura diferente a la de los antibióticos bacterianos, de manera que pueden tener un modo de acción diferente. Además, podrían permitir la creación de nuevos marcadores seleccionables para utilizarlos en la biología molecular arqueobacteriana. El descubrimiento de nuevas sustancias depende de la recuperación de estos organismos del medio ambiente y de su cultivo.

La gran biodiversidad existente entre los microorganismos extremófilos y su capacidad para sintetizar proteínas y enzimas, activas en estas condiciones extremas, ha abierto un prometedor panorama en la biotecnología, ya que gran parte de los procesos industriales ocurren bajo condiciones extremas de temperatura, presión, fuerza iónica, pH y solventes orgánicos. Además, estas enzimas pueden ser usadas como un modelo para diseñar y construir proteínas con nuevas propiedades de interés para determinadas aplicaciones industriales, a través de la manipulación genética de microorganismos.

Las principales industrias que se han visto beneficiadas con el uso de estas extremoenzimas son las productoras de detergente, la alimentaria, la textil, la peletera, la papelera y la farmacéutica. Los termófilos y los hipertermófilos son los grupos de extremófilos más estudiados; las enzimas que han sido aisladas de ellos han sido objeto de diversas investigaciones y aplicaciones industriales y biotecnológicas, ya que son extremadamente termoestables y generalmente resistentes a la acción de desnaturalizantes, detergentes, solventes orgánicos, y a la exposición a valores extremos de pH.