MICROBIOLOGIA

martes, 19 de abril de 2011

UNIDAD N° 7 ESTUDIO SISTEMÁTICO DE LOS MICROORGANISMOS








ESTUDIOS FILOGENÉTICOS DE LOS MICROORGANISMOS

Inicialmente, los microbiólogos se fascinaron por la diversidad de microorganismos que encontraron en la naturaleza. Sin embargo, de 1950 a 1980, el campo de la microbiología fue dominado por el concepto del "microorganismo paradigma". La idea de que pocos microbios podrían servir como buenos modelos para el estudio de los procesos básicos perduró, pero lo que hace más fascinantes a los microorganismos es lo extraordinario de los arreglos de reacciones metabólicas que catalizan. A partir de los años 1990 el concepto de biodiversidad volvió a ser considerado, pero de una forma nueva y excitante, gracias en parte a los microbiólogos ambientales, quienes guardaron viva la flama de la biodiversidad durante los años de los "microorganismos paradigma". Pero, ¿por qué la diversidad es un tópico de actualidad? La revolución molecular nos ha demostrado cuán diversos son los microbios, y nos ha indicado un reto que no hemos sido capaces de superar -lo limitado de los microorganismos cultivables-; sólo sabemos cultivar alrededor de 5,000 especies, lo que representa 1% o menos de la población total. Igualmente relevante es la evidencia de la presencia de microbios en hábitats tan extremos como la profundidad de los océanos, los polos del globo terráqueo, los vientos hidrotermales, etcétera. Pero la biodiversidad no es el campo único de los microbiólogos ambientales, las infecciones emergentes aparecen en ambientes hospitalarios donde no se ha solucionado el problema de la resistencia a los antibióticos por bacterias que producen infecciones recalcitrantes. Enfermedades tan diversas como la arteroesclerosis, la artritis reumatoide, los autismos, entre otras, están siendo reconsideradas en su probable relación causal con los microorganismos.
¿Cuál fue la metodología que permitió constatar tales aseveraciones? En los años setenta, Carl Woese analizó una molécula de distribución universal a nivel molecular, el ácido ribonucléico ribosomal (RNAr ), la región que codifica para el RNAr de la subunidad pequeña del ribosoma (SSUrRNA); el cual tiene las características de presentar un grado alto de conservación en su secuencia; aunque contiene regiones pequeñas muy divergentes, es refractario a la transferencia horizontal de genes, de gran tamaño, y puede ser aislado fácilmente. Woese obtuvo un sistema adecuado para definir la relación evolutiva de los microorganismos. El análisis de la secuencia proporciona la posibilidad de cuantificar las distancias genéticas entre los organismos a nivel de nucleótidos y provee un medio para la identificación taxonómica de los organismos. Woese esperaba que las secuencias de los organismos se ubicaran en dos grupos fundamentales; sin embargo, esto no fue así, encontrándose tres grupos. Para explicar esta aparente discrepancia, propuso que hay tres líneas primarias de evolución descendente o dominios, llamados Archaea (Arquibacterias), (eu)Bacteria y Eucarya (Eucariotes), en lugar de la clásica división Procariotes y Eucariotes. Estudios posteriores con otros genes han confirmado definitivamente esta hipótesis. En pocos años, el análisis de SSUrRNA de secuencias amplificadas por PCR directamente de muestras ambientales, ha cambiado nuestra percepción de la bioesfera. Los estudios realizados han indicado que los microorganismos que son cultivados fácilmente, no son representativos de la población de un hábitat dado. De hecho, los microorganismos que tienden a ser más abundantes en un ambiente, típicamente son recalcitrantes a los esfuerzos de su cultivo. Este fracaso se ha atribuido al fenómeno de sintropismo (la interdependencia de dos o más microorganismos). Mavin Bryant y Ralph Wolfe, en 1960, describieron varias especies que transfieren hidrógeno y cada una se localiza en una cadena, de tal manera que no es posible aislarlas independientemente sino en forma de consorcio o grupo de microorganismos. La sintropía es probablemente una característica común en los ecosistemas microbianos. La biología molecular proporciona las vías de estudio de los microorganismos de diversos entornos sin necesidad de cultivarlos. Desde 1987, los investigadores han catalogado al menos 13 nuevas divisiones filogenéticas en el dominio de las bacterias y más de una tercera parte son microorganismos conspicuos y no cultivados. También se han propuesto dos reinos en las arquibacterias: Crenarchaeota y Euryarchaeota. Además, se propone un tercer candidato, Koarchaeota, en donde se agrupan varios filotipos hipertermófilos (figura 2). Más recientemente estos estudios se han aplicado a microorganismos picoeucariotes (de tamaño pequeño, 1-2 _m) localizados en el plancton, en diferentes regiones de los océanos. Varios de los filotipos (secuencia SSUrRNA ambiental representando un linaje no cultivado) de la zona fótica (la región donde la luz solar penetra, máxima profundidad 200m), se afilian en grupos fotosintéticos de una amplia diversidad y muchos de esos filotipos (secuencia de SSUrRNA ambiental representando un linaje no cultivado) aparecen en regiones geográficas distintas. Estos estudios iniciales sugieren que una amplia diversidad de microorganismos eucariotes serán descubiertos y no sólo en los océanos, sino también en otros ecosistemas.