La Importancia Y Clasificaacion De Los Mo 193y4h

LA IMPORTANCIA DE LA IDENTIFICACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS En la búsqueda de organismos para ayudar en un proceso técnico o para producir metabolitos inusuales, cada vez que un nuevo organismo puede ser colocado dentro de un género predicciones bien estudiadas, fuerte y fácilmente comprobable pueden hacerse sobre muchos de su bioquímica genética, y las características fisiológicas (Recuadro 1.2). CLASIFICACION Y FILOGENIA Los sistemas taxonómicos de organismos biológicos son jerárquicos. La unidad más inclusiva de la clasificación es un reino (o dominio), seguido de filo (o división), clase, orden, familia, género, especie y subespecie. Por convención, los nombres científicos de géneros y especies de organismos que se escriben en cursiva o se subrayan (Tabla 1.4). Un rango adicional por debajo del nivel de subespecie - patovar, serovar, o biotipo - se añade cuando se desea para distinguir una cepa por un carácter especial que posee. Por ejemplo, el rango de un patovar (o patotipo) se aplica a un organismo con propiedades patógenas para un host determinado o hosts, como se ejemplifica por Xanthomonas campestris pv vesicatoria, el agente causal de la mancha bacteriana del pimiento y el tomate. Serovariedad (serotipo o) se refiere a las propiedades antigénicas distintivos, y biovar (o biotipo) se aplica a cepas con especiales propiedades bioquímicas o fisiológicas. Taxonomía (la ciencia de la clasificación) a menudo infravalorado como una forma glorificada de presentación - con cada especie en su carpeta, como un sello en su lugar correspondiente en un álbum, pero la taxonomía es una ciencia fundamental y dinámica, dedicada a la exploración de las causas de relaciones y similitudes entre los organismos. Las clasificaciones son las teorías sobre la base del orden natural, no aburridos catálogos compilados sólo para evitar el caos "Fuente:. Gould, SJ (1989). Wonderful Life. El Burgess Shale y la naturaleza de la

En principio, cualquier grupo de organismos pueden ser clasificados de acuerdo con cualquier conjunto de criterios, siempre que los resultados del esquema en la identificación de nuevas cepas reproducible. Sin embargo, un esquema de clasificación basado en criterios totalmente arbitrarios es probable que sea de uso práctico muy limitado. Así taxónomos podrán agruparse aparentemente similares, presumiblemente relacionados con especies en un género y géneros relacionados presumiblemente en una familia con la esperanza de que esta clasificación refleja con precisión las relaciones evolutivas o filogenéticas entre los diversos organismos. Una clasificación jerárquica de este tipo todavía estaba siendo utilizada por la autoridad reconocida en la taxonomía procariota, Manual Bergey de Bacteriología Determinativa (novena edición), en 1994.

Pero, ¿cómo construir un esquema taxonómico? Para clasificar un microorganismo de esta manera, uno primero debe obtener una población uniforme grande de individuos, un cultivo puro. En los métodos tradicionales de taxonomía, uno a continuación, examina los caracteres fenotípicos del organismo - es decir, las propiedades que resultan de la expresión de su genotipo, que se define como el conjunto completo de genes que posee. Fenotipo incluye características morfológicas tales como el tamaño y la forma de las células individuales y su disposición en grupos multicelulares, la ocurrencia y la disposición de los flagelos, y la naturaleza de la membrana y las capas de la pared celular; características de comportamiento tales como la motilidad y la quimiotaxis o respuestas fototácticas, y culturales las características de forma y tamaño de la colonia, temperatura óptima de crecimiento y rango de pH, tolerancia a la presencia de oxígeno y de altas concentraciones de sales, y la capacidad de resistir condiciones adversas por la formación de esporas. La gama

de compuestos que soportan el crecimiento de un organismo dado, la forma en que estos compuestos se degradan, y la naturaleza de los productos finales (incluyendo la implicación de oxígeno en el proceso) representan un importante conjunto de caracteres fenotípicos.

Es costumbre para examinar docenas de personajes; en el método basado en ordenador de la taxonomía numérica, cientos de caracteres pueden ser examinados. Para la identificación de bacterias, armados con esta información, se podría consultar la novena edición del Manual de Bergey de Bacteriología Sistemática. La identificación de una bacteria es así relativamente sencillo. Sin embargo, algunos presentan dificultades cuando se quiere deducir relaciones filogenéticas entre organismos sobre la base del esquema de clasificación que se presenta en edición del Manual de Bergey. Una serie de comentarios paralelos a los procariotas hechos relativos se pueden hacer sobre la clasificación de los hongos. Al basar un sistema de clasificación de caracteres fenotípicos un taxónomo debe decidir qué caracteres son más fundamentales y útiles tanto para dividir a los organismos en grupos grandes, familias, y que los personajes son más variables y por lo tanto adecuado para dividir los grupos grandes para los más pequeños, tales como las especies. En taxonomía tradicional, la forma de la célula bacteriana, por ejemplo, se ha utilizado para dividir las bacterias en grandes grupos. Así, de las bacterias del ácido láctico (que, como veremos más adelante, característicamente obtener energía mediante la fermentación de hexosas en ácido láctico más veces etanol y dióxido de carbono), aquellos con células redondas y los que tienen forma de varilla células fueron colocadas en dos grupos completamente diferentes en la novena edición del Manual de Bergey. Información cuantitativa más reciente sobre las relaciones filogenéticas entre organismos se ha convertido en disponible a través de la comparación de sus secuencias de ADN. Porque el mundo procariota es tan diverso, sin embargo, este método sólo es útil para comparar las especies de bacterias que están muy estrechamente relacionados. De lo contrario, las secuencias de ADN será tan diferentes que no hay datos de importancia será obtenido. Así, fue el uso de secuencias de rRNA para la comparación, por primera vez por Carl Woese en la década de 1970, que ha revolucionado el campo. rRNA está presente y realiza una función idéntica en cada organismo celular, y más importante, su secuencia ha cambiado muy lentamente durante el curso de la evolución. Es por lo tanto un marcador ideal para la comparación de organismos lejanamente relacionadas. Secuencias características de nucleótidos, o secuencias de "firma", puede ser conservado durante mucho tiempo en una determinada rama del árbol filogenético y permitir a los científicos para asignar los organismos en las diferentes ramas con gran confianza. Volviendo a la clasificación de bacterias de ácido láctico, aunque las bacterias en forma redondos se coloca lejos de las forma de varilla en el 1994 Bergey Manual, sus secuencias de rRNA

muestran que están estrechamente relacionados. Ahora hemos entrado en la era de los sistemas filogenéticos de clasificación. La edición de 2001 del Manual de Bergey de Bacteriología Determinativa (segunda edición) "sigue un marco filogenético, basado en el análisis de la secuencia de nucleótidos del ARN subunidad ribosómica pequeña, en lugar de una estructura fenotípica." Debemos tener siempre en cuenta la escala de tiempo extenso se trata de si tenemos en cuenta la evolución de las bacterias. Incluso las bacterias que se cree que estar estrechamente relacionado filogenéticamente puede estar muy lejanas en la escala de tiempo evolutivo, en relación con los cambios que han tenido lugar entre los organismos superiores. Por lo tanto, Si nosotros estamos buscando a las características que cambian rápidamente durante el curso de la evolución, entonces la relación filogenética no puede ofrecer mucha ayuda. Sin embargo, ciertamente nos ayudará en el estudio de los personajes cambiando poco a poco. Un ejemplo es la organización y regulación de la biosíntesis de las vías . Porque el mundo procariota es tan diversa, vías diferentes se observan en la biosíntesis de estos compuestos incluso comunes como aminoácidos. La distribución y el mecanismo de control de estas vías, es lo que necesitamos saber para poder utilizar las bacterias para producir aminoácidos (véase el capítulo 9), siguen claramente los 16S rRNA líneas filogenéticas. CONTENIDO DE LA INFORMACIÓN 16S rRNA El ARNr 16S es un componente de la subunidad ribosómica pequeña (subunidad ribosomal 30S) y se refiere a veces es SSUrRNA. La estructura secundaria predicha de ARN 16S se muestra en la figura 1,5. Esta estructura se basó en el análisis de aproximadamente 7000 secuencias de 16S de ARN y se encontraba en aproximadamente 98% de acuerdo a su estructura de el 16SRNA la estructura cristalina de alta resolución de la subunidad ribosomal 30S. Así, un núcleo común de las estructuras de orden secundario o superior se conserva durante la evolución, con un 67% de las bases implicadas en la formación de hélice por apareamiento de bases intramolecular. Los roles funcionales del RNA 16S, conservado durante la evolución, sin duda dictar este alto nivel de conservación de la estructura. Varios sitios web proporcionan bases de datos alineados ribosoma lDNA 16S (ADNr) secuencias (ver referencias al final de este capítulo). Las relaciones filogenéticas se infieren a partir del número y el carácter de las diferencias de posición entre las secuencias alineadas (véase el recuadro 1.3). Estos datos primarios son luego sometidos a análisis por uno de varios árboles de fomento de algoritmos. Un árbol se construye desde los resultados de dicho estudio, en el que los nodos de terminal (las secuencias de 16S rDNA) representan un organismo particular y los nodos internos (los inferidos 16S rDNA secuencias antepasado común) están conectados por ramas. El patrón de ramificación indica el camino de la evolución, y las longitudes combinadas de las ramas periféricas e internas que conectan dos nodos terminales son una medida de la distancia filogenética entre dos secuencias de ADNr 16S que sirven como sustitutos de los organismos. Sobre la base del análisis de las relaciones entre las secuencias genéticas del ARN 16S, dos phyla se reconocen dentro de Archaea y 23 phyla dentro de las bacterias. Las relaciones evolutivas entre estos filos se ilustran en la Figura 1.6. El grupo de las arqueas en dos filos, y Crenarchaeota Euryarcheota. El grupo phyla bacteriana en tres grandes grupos: muy arraigados grupos de bacterias termófilas, en particular, las bacterias gram negativas, y las bacterias Gram positivas. La Figura 1.7 muestra la relación entre estos filos y los principales grupos fenotípicos de procariotas seleccionados como la base de la clasificación en la versión anterior del Manual de Bergey de Bacteriología Sistemática (novena edición). La comparación ilustra vívidamente la clasificación

basada en criterios fenotípicos pueden dividirse en varios grupos de especies que pertenecen a un único grupo filogenético. LIMITACIONES DE LOS 16S rRNA FILOGENIA Todas las clasificaciones biológicas son humanos impuestas por las subdivisiones hasta en la realidad de la escasez de discontinuidades fuertes entre las especies en la naturaleza (recuadro 1.4). Además, una clasificación, basada en un personaje único incluso uno tan rico en información como la secuencia 16S rRNA, está obligado a sufrir de deficiencias de otros también. Esto es evidente a partir de las siguientes observaciones. ■ La divergencia de las actuales secuencias de rRNA nos permite establecer la sucesión de secuencias ancestrales comunes. Sin embargo, no permite una correlación directa con una escala de tiempo. ■ Una similitud en la secuencia 16S rRNA gen entre las cepas que superan el 97% se utiliza para asignar a un mismo género. Sin embargo, los genomas de algunos organismos contienen múltiples copias de secuencias de rRNA. En algunos de estos organismos, un importante grado de divergencia de secuencia existe entre los múltiples genes homólogos. Por ejemplo, el actinomiceto Thermospora bispora contiene dos copias del gen rRNA 16S en el mismo cromosoma en la misma célula que difieren entre sí en el nivel de secuencia en un 6,4%. El archae en Haloarcula marismortui contiene dos operones rRNA, que muestran una divergencia en la secuencia de 5%. Tal situación plantea problemas para la asignación de 16S rRNA gen basados en relaciones de estos organismos. ■ Algunos organismos tienen idénticas secuencias de ARNr 16S, pero difieren más en el nivel de todo el genoma de otros organismos cuyos hacer rRNAs difieren en varias posiciones variables. ■ La secuenciación de genomas completos demuestra que la transferencia lateral de genes (que se examinan más adelante en este capítulo) andrecombination tener playeda papel importante en la evolución de los genomas procariotas. Existe una clara evidencia de bacterias clasificadas en la Bradyrhizobium géneros, Mesorhizobium, y Sinorhizobium que segmentos distintos a lo largo de las secuencias del gen 16S rRNA fueron introducidos por la transferencia lateral de genes seguido por recombinación (Figura 1,8). Esto dio lugar a la topología del árbol incorrecto y asignaciones de género y plantea la posibilidad de que otras colocaciones filogenéticos basados únicamente en la secuencia 16S rRNA gen divergencia puede necesitar ser reevaluado en el futuro a medida que más información genómica disponible. ■ Hay acuerdo general en que 16S rRNA relaciones filogenéticas son de valor limitado para predecir adecuadamente las capacidades fenotípicas de los microorganismos.