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Marco general (por qué “tres dominios”)

Origen del esquema: basado en comparaciones del rRNA (Woese & Fox). Separó a los procariontes en Bacteria y Archaea, y a los organismos con núcleo en Eukarya.

Criterios de separación: composición de membranas, pared celular, maquinaria genética (ARN polimerasas, ribosomas, iniciador de traducción), y metabolismos exclusivos (p.ej., metanogénesis).

Microbios hay en los tres dominios: bacterias y arqueas (procariontes), y eucariotas microscópicos (hongos, protistas, algas).

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Dominio Bacteria:

Rasgos celulares

Tamaño típico: 0.5–5 µm; formas: cocos, bacilos, espirilos, vibriones; biopelículas frecuentes.

Envoltura celular:

Gram+: capa gruesa de peptidoglucano + ácidos teicoicos.

Gram−: delgada capa de peptidoglucano + membrana externa con LPS (endotoxina), periplasma.

Excepciones: Mycoplasma (sin pared), Mycobacterium (ácidos micólicos).

Membrana: fosfolípidos con enlaces éster; pueden tener hopanoides (estabilizan).

Genética: cromosoma circular (a veces >1), plásmidos; ribosoma 70S; 1 ARN polimerasa; operones; iniciador: N-formilmetionina; intrones raros.

Metabolismo y fisiología:

Es el dominio metabólicamente más diverso:

Quimioorganótrofos (la mayoría), quimiolitótrofos (oxidación de NH₃, Fe²⁺, H₂, S²⁻), fotótrofos.

Fotosíntesis oxigénica en cianobacterias (liberan O₂); anoxigénica en bacterias púrpuras y verdes del azufre.

Respiración aerobia/anaerobia, fermentación, desnitrificación, sulfato-reducción, fijación de N₂.

Supervivencia: esporas (p.ej., Bacillus, Clostridium).

Ecología y relevancia

Ubiquas: suelos, océanos, intestino humano (microbioma), aguas termales, hielo.

Ciclos biogeoquímicos: C, N, S, Fe; simbiosis (rizobios, rumiantes).

Biotecnología: antibióticos (p.ej., Streptomyces), enzimas, CRISPR-Cas (origen bacteriano).

Patógenos (ejemplos): Mycobacterium tuberculosis, Vibrio cholerae, Streptococcus pneumoniae, E. coli patógenas, Salmonella.

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Dominio Archaea:

Al igual que las bacterias, las arqueas son organismos unicelulares procariotas. Sin embargo, a pesar de sus similitudes superficiales, las diferencias genéticas y bioquímicas son tan grandes que justifican su propio dominio.

Las arqueas poseen las siguientes características:

Las arqueas son células procariotas.

A diferencia de las bacterias y los eucariotas , las arqueas tienen membranas compuestas de cadenas de hidrocarburos ramificadas (muchas de las cuales también contienen anillos dentro de las cadenas de hidrocarburos) unidas al glicerol mediante enlaces éter

Metabolismo: Al igual que las bacterias, tienen una amplia gama de metabolismos. Una de las características distintivas es su capacidad para producir metano.

Aunque no se conocen arqueas patógenas para los humanos, desempeñan roles ecológicos vitales, especialmente en los ciclos biogeoquímicos de la Tierra.

Rasgos celulares

Membrana con lípidos de isopreno unidos por enlaces éter al glicerol (glicerol-1-fosfato; quiralidad opuesta a Bacteria).

Pared celular: sin peptidoglucano; pueden tener pseudomureína (con N-acetiltalosaminurónico), S-layer o polisacáridos proteicos.

Genética: ribosoma 70S pero con proteínas y factores de transcripción similares a Eukarya (TBP, TFIIB); ARN polimerasa compleja (tipo eucariótica); iniciador: metionina (sin formilo).

División: fisión binaria; en varios grupos, maquinaria de ESCRT-III (parecida a eucariotas).

Metabolismo y fisiología

Metanogénesis (exclusiva de Archaea): reducción de CO₂/acetato a CH₄ (p.ej., Methanobrevibacter en rumiantes).

Fototrofía basada en bombas de protones (p. ej., bacteriorrodopsina en halófilas; no clorofila).

Quimiolitotrofía frecuente; oxidación de amonio (p. ej., Thaumarchaeota marinas).

Muchos extremófilos (termófilos, acidófilos, halófilos), pero también mesófilos abundantes en océanos y suelos.

Ecología y relevancia

Océanos: altísima abundancia (p. ej., arqueas amonio-oxidantes contribuyen al ciclo del N).

Sedimentos y intestinos (metanógenos); salinas, géiseres.

Salud humana: no hay patógenos confirmados hasta la fecha; interacción con microbiomas en estudio.

Biotecnología: enzimas termoestables (p. ej., ADN polimerasas arqueales para PCR de alta fidelidad), biorremediación en ambientes extremos.

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Dominio Eukarya (microbios eucariotas):

Rasgos celulares

Núcleo con cromosomas lineales y histonas; organelos (mitocondrias y, en fotosintéticos, cloroplastos).

Ribosoma 80S; intrones abundantes; ARN polimerasas I/II/III; citoesqueleto complejo (actina, microtúbulos).

Pared variable: hongos (quitina), algas (celulosa; sílice en diatomeas), protozoos sin pared (membrana y glicocálix).

Grandes grupos microbianos

Hongos:

Levaduras (Saccharomyces, Candida) y filamentosos (Aspergillus, Penicillium).

Heterótrofos por absorción; descomponedores y simbiontes (micorrizas).

Patógenos oportunistas (candidiasis, aspergilosis).

Uso industrial: panificación, fermentación alcohólica, antibióticos.

Algas (microalgas):

Diatomeas, dinoflagelados, algas verdes; productoras primarias en océanos; ciclo del C y del O₂.

Pigmentos y rutas fotosintéticas diversas (clorofilas a/b/c, carotenoides, ficobilinas).

Mareas rojas (toxinas en algunos dinoflagelados).

Protistas “protozoos”:

Ameboides, ciliados, flagelados; ingestión por fagocitosis o citostoma.

Patógenos: Plasmodium (malaria), Trypanosoma (Chagas/sueño), Leishmania, Giardia, Entamoeba.

Simbiosis (endosimbiontes en insectos; mixotrofía en algunas líneas).

Evolución y endosimbiosis

Endosimbiosis primaria: origen de mitocondrias (alfa-proteobacteria) y cloroplastos (cianobacteria).

Endosimbiosis secundaria/terciaria: explica plastidios en varios grupos de algas.

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Impacto en salud, ambiente y tecnología (resumen útil para cierre)

Salud: patógenos bacterianos y protistas; disbiosis del microbioma; resistencia antimicrobiana.

Ambiente: producción de O₂ marino (microalgas y cianobacterias), ciclos de N y C (nitrificación, metanogénesis, metanotrofía).

Industria: fermentaciones, enzimas termoestables (arqueas), bioplásticos, biorremediación, CRISPR, síntesis de fármacos.