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Anteriormente… vimos cómo Whittaker pareció dar con la solución más acertada para clasificar a los seres vivos. Estaban distribuidos en 5 reinos: Fungi, Animalia, Plantae, Monera y Protista (o Protoctista).
Las clasificaciones hasta la de Whittaker buscaban diferencias morfológicas, bioquímicas, ecológicas y fisiológicas… pero, ¿y las genéticas?
La era del ADN (y ARN)
Desde la década de 1950, el ser humano conoce que las dos moléculas que poseen la información necesaria para hacernos ser lo que somos y lo que serán nuestros descendientes son el ADN y el ARN (y sus derivados, para no enfadar a nadie).
Sucesivos experimentos se hicieron para conocer con más detalle estas moléculas: el descubrimiento de la doble hélice de ADN (apoyado por los trabajos de Rosalind Franklin), del código genético, de los transposones o «genes saltarines» por la mente brillante de Barbara McClintock… y no solo se profundizó en conocer cómo funciona el material genético, sino en descubrir algunas de las numerosas aplicaciones de este: la secuenciación, el análisis genético, técnicas como la PCR, Northern-Blot, Western-Blot
¿Cómo se puedo entonces aprovechar esta cantidad desmesurada de información genética para clasificar a los seres vivos? Carl Woese dio con la respuesta en el ADN…
Breve recordatorio sobre la Biología Molecular (prometido que ni 2 minutos)
Diagrama en el que se representa el flujo de información entre el ADN, el ARN y las proteínas
El ADN hace copias de sí mismo durante el proceso de replicación, se transcribe a ARN y de este, bien se generan nuevos transcritos (como los ribozimas, moléculas de ARN que poseen esta capacidad catalítica), bien se puede retrotranscribir a ADN o bien traducir a proteínas.
Este último proceso, la traducción, se lleva a cabo en unos complejos supramoleculares denominados ribosomas.
Imagen modificada de «Ribosome», por Redondoself (CC BY 2.0). Se pueden observar las dos subunidades (grande arriba y pequeña abajo). Las proteínas que forman el ribosoma están representadas en color azul y el ARNr en color beige. El punto verde representa el centro que cataliza la reacción para la unión de aminoácidos durante la traducción.
Son estructuras formadas por proteínas y por ARN (llamado en este caso ARN ribosomal o simplemente ARNr). Están formadas por dos subunidades (como dos rebanadas de pan, pero una más grande que la otra) en las que se leen las instrucciones contenidas en las moléculas de ARN (formadas a partir de las de ADN) para que puedan sintetizarse las proteínas según un código conocido y descifrado desde 1960 (antes ocurría el proceso, solo que no se sabía cómo).
También se conocía que el ARNr que formaba los ribosomas era distinto según fuera de bacterias o de eucariotas:
- En bacterias, los ARNr de la subunidad mayor (la rebanada grande) son el 5S, el 23S; el ARNr de la subunidad pequeña es el 16S.
- En eucariotas, los ARNr de la subunidad mayor son el 5S (casi el mismo que en bacterias), pero también el 5.8S y el 28S; el ARNr de la subunidad pequeña es el 18S.
[La «S» hace referencia a las unidades Svedberg que miden la sedimentación de un partícula al ser sometida a un proceso de centrifugación]
¿Por qué son importantes los ribosomas? Porque uno de sus constituyentes va a ser utilizado como criterio para clasificar a los seres vivos…
El cronómetro molecular
Se entiende por cronómetro molecular no un reloj que lleven los genes para transcribirse (había que hacer algún «chiste»…), sino cualquier molécula de distribución universal que, aún habiendo sufrido cambios a lo largo del tiempo, es capaz de reflejar dichos cambios en su secuencia sin que se hayan perdido sus funciones y que presenta regiones inalteradas desde su origen.
Hoy en día hay tres moléculas que cumplen estos requisitos: ADN, ARN y proteínas. Una de ellas fue utilizada por Carl Woese, un microbiólogo neoyorquino que sentó las bases para una nueva clasificación de los seres vivos.
En concreto, Woese, Kandler y Wheelis usaron el ADN que codifica para ARNr de la subunidad pequeña (16S en procariotas y 18S en eucariotas) como cronómetro molecular y descubrieron un sorprendente hallazgo: existe otro grupo de seres que, aún siendo procariotas no eran bacterias, sino algo aún más primitivo… algo a lo que denominaron «arqueobacterias«.
«Las arqueas»… ¿qué les hace diferentes?
Woese y sus colaboradores se dieron cuenta no solo de la presencia de un ARNr distinto, sino que además de vivir en condiciones extremas, como en ambientes muy salinos o con elevadas temperaturas (de ahí que sean llamados extremófilos; -filo: amigo de), también presentan algunas diferencias en la pared celular (sin el peptidoglicano característico de las bacterias) y en su metabolismo.
De hecho, hablando de su metabolismo, algunos géneros de arqueas son los únicos microorganismos capaces de producir de forma natural metano (arqueobacterias metanógenas). Se encuentran en el rumen de rumiantes, en termitas, en fumarolas oceánicas…
[Por curiosidad, se piensa que la aparición de cráteres en Siberia en los últimos meses de 2020 se puede deber a la emanación de gases como el metano liberados por tanto, de estas arqueobacterias que permanecían ocultas en el permafrost, hasta que el cambio climático las ha reactivado… Todavía queda dar mucha más luz al respecto]
Además, son muy utilizadas para tratar aguas residuales, producir biogás, ¡o incluso sin ellas no se podrían hacer PCR! Ya lo explicaremos en otro episodio…
En definitiva, tales eran las peculiaridades de este grupo que en 1977, Carl Woese organiza a los seres vivos en 3 superreinos (luego denominados dominios): Bacteria, Archaea y Eucarya.
Detalle de la clasificación de los seres vivos en 3 dominios propuesta por Woese, Kandler y Wheelis en Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya
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