La biodiversidad invisible

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Los seres vivos sorprenden por su gran variedad. Formas y colores extravagantes tatúan la piel viva de la Tierra. En una pequeña parcela de selva tropical podemos encontrar, de un vistazo, cientos de organismos diferentes, plantas y animales. Si, además, descendemos al mundo microscópico, observaremos miles y miles de criaturas de formas y actividades desconocidas. De las especies actualmente clasificadas, se estima que se han descrito cerca del 90% de las plantas y animales vertebrados, menos del 5% de los hongos y menos del 1% de las «especies» de procariotas.

La sugerencia de Emile Zuckerkandl y Linus Pauling, en 1965, de que la historia de la vida podría quedar reflejada en las secuencias de ácidos nucleicos y proteínas fue una revolución para la taxonomía, en especial para la microbiana. Carl Woese, en 1977, utilizó como herramienta filogenética de clasificación de los organismos la secuencia de bases de la molécula de RNA ribosómico 16S (18S en los eucariotas), que está en la subunidad pequeña del ribosoma. En 1991, dividió los seres vivos en tres grandes dominios: Bacteria, Archaea y Euka­rya. Los microorganismos corresponden principalmente a los dos primeros dominios (los procariotas), pero también hay muchos microbios eucariotas. Ahora, por primera vez, la microbiología estaba dentro un marco filogenético, en el que el estudio de la diversidad microbiana pasaba de una mera colección de aislados al estudio más profundo de sus relaciones en la historia evolutiva.

Recientemente, la utilización de técnicas moleculares en general, y en especial de las «ómicas» (genómica-metagenómica, proteómica-metaproteómica, transcriptómica-metatranscriptómica o metabolómica), han abierto perspectivas insospechadas en la detección, la identificación y el estudio funcional de una gran variedad de microorganismos de los cuales, hasta hace poco, solamente se sabía que eran escasos, inconspicuos e indetectables. 

Se han descrito más de 55 filos, o divisiones, de Bacteria y cinco filos de Archaea, aunque eso tan solo es el principio. Se ha descrito la diversidad (conocida) en diferentes hábitats: la diversidad de los tapices microbianos es muy alta, 42 filos de Bacteria; el suelo puede contener más de 20 filos; y aproximadamente 12 filos en el mar de los Sargazos. En la boca de una persona podemos encontrar hasta 700 especies de bacterias. En todo el cuerpo humano hay unos 100 billones (1014) de células bacterianas, diez veces más que de células del propio cuerpo. Pese a la dificultad de definir qué es una especie en los procariotas, para facilitar la ordenación y la descripción aún se utiliza este concepto. 

Desde la aparición de la secuenciación completa del genoma de una bacteria (Haemophilus influenzae), en julio de 1995, hasta noviembre de 2010 se han publicado los genomas de 1.259 miembros de Bacteria, 94 de Archaea y 134 de Eukarya. En el caso de especies microbianas, la genómica ha revelado las diferencias entre microorganismos estrechamente relacionados y la variabilidad en el contenido genético. Una media del 40% del genoma de los procariotas contiene elementos móviles, como profagos, plasmidios, secuencias de inserción y transposones. La secuencia total del genoma nos ayuda a comprender cuál es el repertorio completo de genes de una especie bacteriana determinada. Este conjunto de genes de la especie se ha denominado pangenoma e incluye los genes centrales (core), presentes en todas las cepas, y los genes variables (disposable), que pueden cambiar de una cepa a otra (muchos de ellos en plasmidios, en bacteriófagos, en transposones, etc.). Si examinamos los genomas de tres cepas secuenciadas de Escherichia coli, con aproximadamente 6.000 genes cada una, las tres comparten 2.996 genes (genoma central), pero el 58% de sus genes pueden encontrarse solo en una o dos cepas (genoma variable). En cambio, en Bacillus anthracis, en cuatro cepas estudiadas, el pangenoma tiene 3.800 genes, y los genes centrales son la mayoría, 3.600, hecho que podría ser consecuencia de la reciente emergencia de esta especie. El estudio de los genomas en un marco evolutivo ha demostrado ser útil para comprender el funcionamiento de los organismos, sin olvidar que el ambiente es donde evoluciona y funciona el patrimonio genético de los organismos, y de él dependen, en último extremo, la supervivencia, la organización y modulación del genoma de las poblaciones, y la respuesta del propio sistema a las variaciones constantes del entorno.

Ricard Guerrero. Departamento de Microbiología, Universitat de Barcelona.
Mercè Berlanga. Dep. de Microbiología y Parasitología Sanitarias, Universitat de Barcelona
Carles Puche. Ilustrador, Barcelona.
© Mètode 68, Invierno 2010/11.

 

Microorganismos
1 Achromatium
2 Spirogyra
3 Caulobacter
4 Saccharomyces cerevisiae
5 Diatomea
6 Aspergillus flavus
7 Spirulina maxima
8 Diatomea
9 Penicillium
10 Virus de la grip
11 Paramecium
12 Trypanosoma brucei
13 Vorticella
14 Microcoleus
15 Giardia
16 Closterium
17 Protist
18 Trypanosoma cruzi
19 Euglena
20 Diatomea
21 Mixobacteris
22 Spirulina
23 Chromatium
24 Trichomonas vaginalis
25 Virus
26 Lyngbya
27 Protist
28 Giardia lamblia
29 Protist

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El año 2010 fue el año de la microbiodiversidad.

© Mètode 2011 - 68. Después de la crisis - Número 68. Invierno 2010/11