La historia de los núcleos celulares antiguos

El concepto de Archaea fue propuesto por Carl Uess y George Fox en 1977 porque se diferencian de otros procariotas en el árbol filogenético del ARNr 16S. Estos dos grupos de procariotas se definieron originalmente como Archaea y Eubacteria. Woese creía que eran dos organismos fundamentalmente diferentes, por lo que los renombró Archaea y Bacteria, que junto con los eucariotas formaron el sistema de los tres reinos de los seres vivos.

A finales de la década de 1970, Voss et al. utilizaron su tecnología original para analizar el ácido ribonucleico ribosomal (ARNr) 16S (o 18S) de más de 200 bacterias y eucariotas (incluidos algunos orgánulos). Como resultado, los organismos se dividieron en tres grupos: eucariotas, eubacterias y arqueas.

Las arqueas incluyen tres tipos diferentes de bacterias: metanógenas, halófilas extremas y termófilas acidófilas. Viven en un entorno ecológico extremadamente especial y tienen un perfil único de oligonucleótidos de ARN ribosómico 16S. Y son diferentes o idénticos a uno solo de los eucariotas y eubacterias a nivel molecular. Por ejemplo, las bacterias halófilas extremas pueden realizar la fotosíntesis, pero su pigmento fotosintético no son moléculas de clorofila, sino rodopsina similar a la rodopsina en las retinas de los animales.

Originalmente se pensaba que sólo dos tipos de organismos tenían formas celulares: las células procarióticas y las células eucariotas. Desde el descubrimiento de las arqueas, los organismos se han dividido en las tres categorías anteriores, lo que ha proporcionado nuevas pistas para explorar el origen de la vida y las células eucariotas. Las arqueas son, en muchos aspectos, cercanas a otros procariotas en términos de estructura celular y metabolismo. Entre los dos procesos centrales de la biología molecular, la transcripción genética no muestra claramente las características de las bacterias, pero está muy cerca de las de los eucariotas. Por ejemplo, la traducción de arqueas utiliza factores de iniciación y alargamiento en eucariotas, y el proceso de traducción requiere la proteína de unión a la caja TATA y TFIIB en eucariotas.

Las arqueobacterias también tienen algunas otras características. A diferencia de la mayoría de las bacterias, tienen una sola membrana celular y no tienen pared celular de peptidoglicano. Además, los lípidos de la mayoría de las membranas de las células bacterianas y eucariotas están compuestos principalmente de ésteres de glicerilo, mientras que los lípidos de la membrana de las arqueas están compuestos de éteres de glicerilo. Estas diferencias pueden ser adaptaciones a ambientes de temperaturas ultraaltas. La composición y el proceso de formación de los flagelos de las arqueas también son diferentes de los de las bacterias.

Un árbol filogenético basado en secuencias de ARNr mostró tres ramas distintas: bacterias, arqueas y eucariotas (1). Morfológicamente, las arqueas tienen células con una geometría plana y en ángulo recto que nunca se ha visto en las eubacterias.

2. Metabolismo, Archaea tiene coenzimas únicas. Por ejemplo, los metanógenos contienen factores F420, F430, COM y B.

3. Existan o no intrones, muchas arqueas tienen intrones.

4. Desde la perspectiva de la estructura y composición de la membrana, la membrana de las arqueas contiene éteres en lugar de ésteres, en los que el glicerol y el hidrocarburo de cadena larga isopreno están conectados mediante enlaces éter en lugar de ácidos grasos mediante enlaces éster.

5. En cuanto al tipo respiratorio, el estrictamente anaeróbico es el principal tipo respiratorio de arqueas.

6. En términos de diversidad metabólica, las Archaea son relativamente simples y no tan diversas como las Eubacteria.

7. En términos de plasticidad molecular, las Archaea tienen más variabilidad que las Eubacteria.

8. En términos de velocidad de evolución, las arqueas son más lentas que las eubacterias y conservan sus características originales.