Para comprender y estudiar la diversidad de seres vivos que habitan la Tierra se hace necesario utilizar un sistema de clasificación que permita agruparlos en función de determinadas características.
Esta necesidad de clasificación ha originado sistemas de clasificación artificiales, carentes de fundamento científico (por ejemplo un término como gusano agrupa a organismos muy diferentes entre sí) y clasificaciones con fines prácticos (como la clasificación en verduras, frutas, hortalizas, por ejemplo).
A medida que la teoría de la evolución ha sido aceptada y estudiada han empezado a desarrollarse sistemas de clasificación naturales, que se basan en criterios científicos que plasman las relaciones de parentesco entre los distintos grupos.
1. Sistemática, taxonomía y nomenclatura
La sistemática es la disciplina de la biología que se ocupa de la clasificación de los seres vivos en función de su similitud y su historia evolutiva (filogenia). Su objetivo es establecer criterios de clasificación natural que expresen de la mejor manera posible las relaciones de parentesco.
Estas relaciones se representan en árboles filogenéticos.
La taxonomía es una disciplina al servicio de la sistemática que tiene por objeto agrupar a los seres vivos en grupos de amplitud creciente, denominados taxones, en función de sus relaciones de parentesco.
Por lo tanto su objetivo es establecer y definir grupos taxonómicos basándose en sus características anatómicas, funcionales, bioquímicas y genéticas. Aquellas características que sean fundamentales para diferenciar a los miembros de un taxón y los de otro se denominan caracteres taxonómicos.
Su unidad básica de clasificación es la especie y los principales taxones actuales, derivados de los fijados por Linneo, son en orden decreciente: Dominio, Reino, Filo o división, Clase, Orden, Familia, Género y Especie.
La nomenclatura biológica es un conjunto de reglas que se aplican para nombrar los diferentes taxones. Estas reglas tienen sus raíces en el sistema binomial de nomenclatura ideado por Linneo.
Según este sistema el nombre de las especies se escribe en latín y en cursiva (o subrayado) y debe costar de dos palabras: la primera hace referencia al género y su inicial se escribe con mayúscula; la segunda corresponde al nombre específico o epíteto y se escribe con minúscula. Por ejemplo el lobo, que pertenece al género Canis, se denomina Canis lupus.
La especie es el taxón básico y más natural porque comprende a todos los seres vivos que tienen características semejantes y pueden tener descendencia fértil al reproducirse.
2. Clasificación de los seres vivos
En la Tierra existen muchísimos seres vivos diferentes que proceden de la evolución durante miles de millones de años de los seres vivos más primitivos.
A la diversidad de seres vivos que encontramos en la Tierra (o en un sitio más pequeño del que estemos hablando) se le llama biodiversidad y es una fuente de riqueza que debemos proteger y conservar. Todos los seres vivos están relacionados y el daño o desaparición de cualquiera de ellos afecta a todos de formas que no podemos predecir.
Existen muchas clasificaciones diferentes de los seres vivos (podéis leer sobre algunas en el libro) pero este curso vamos a usar la clasificación tradicional de los cinco reinos creada por Whittaker y Margulis por adaptarse mejor a los contenidos que vamos a estudiar y ser más sencilla.
Las claves de identificación que recogen las características más visibles de los organismos y sirven para clasificarlos se denominan claves dicotómicas.
Una clave dicotómica consta de un conjunto de descripciones breves de los organismos, que permiten identificar lo que estamos buscando mediante sucesivas opciones presentadas de dos en dos, de manera que en cada paso se elige una (la que coincide con las características del organismo que se pretende identificar).
La opción elegida en cada paso remite, a su vez, a otras dos posibilidades, y así sucesivamente, hasta llegar a la que coincide con las características buscadas.
Para manejar estas claves, es necesario conocer las características que nos permitirán identificar a un ser vivo.
A la hora de elaborar una clave dicotómica con la que clasificar objetos, animales, minerales, etc., debes elegir primeramente un criterio que te permita separar todos los elementos en dos grupos.
3. Formas acelulares: los virus
La palabra virus significa veneno. Antiguamente se utilizaba para designar a todo aquello que producía enfermedad. Actualmente, se utiliza para referirse a estructuras microscópicas que no son retenidas por filtros para bacterias y que son patógenos para todo tipo de seres vivos. La observación de los virus sólo puede hacerse mediante el uso del microscopio electrónico, debido a su pequeño tamaño.
Los virus son estructuras acelulares que son inertes fuera de las células. En el interior celular son capaces de controlar la maquinaria metabólica, utilizándola para su replicación. Por ello, los virus no tienen función de nutrición ni de relación (solo de reproducción) y muchos científicos no les consideran seres vivos.
Debido a que solo pueden reproducirse en el interior de las células decimos que son parásitos obligados y siempre causan enfermedades (patógenos).
Esto no significa que no tengan aspectos positivos: al pasar material genético de unos seres vivos a otros promueven la variabilidad genética y la evolución. También son muy útiles a los científicos para estudiar y manipular el ADN o pueden usarse para atacar a bacterias que nos causan enfermedades.
3.1 Estructura de los virus
Un virus, fuera de una célula, presenta las siguientes partes:
a) Un ácido nucleico enrollado.
b) Cápsida: una cubierta de proteínas que protege y aísla el ácido nucleico.
3.2. Clasificación de los virus
a) Virus helicoidales: cápsidas alargadas, donde los capsómeros se disponen de forma helicoidal en torno al ácido nucleico. Estos virus infectan mayoritariamente a células vegetales.
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b) Virus (poliédricos) icosaédricos: cápsidas redondeadas con capsómeros triangulares. Estos virus infectan mayoritariamente a células animales.
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c) Virus mixtos, o complejos: cápsidas con una zona icosaédrica, seguida de otra zona helicoidal. Estos virus infectan bacterias y suelen llamarse fagos o bacteriófagos.
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3.3. Ciclos de infección de los virus
Los virus pueden causar infecciones agudas que cursan muy deprisa matando a las células que infectan y liberando muchísimos virus de golpe (ciclo lítico) o pueden integrarse en el ADN de las células e ir produciendo virus de forma lenta (ciclo lisogénico) sin matar a la célula a la que infectan.
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4. Reino Monera
Vamos a meter en este reino a todos los seres vivos cuya organización celular es procariota (como vimos en el primer tema sus células no tienen membranas internas ni un núcleo definido). En realidad hay dos grupos que son MUY distintos y deberían ir separados (el dominio Arquea y el dominio Bacteria) pero este curso solo vamos a estudiar a las segundas que son MUCHO más abundantes e importantes hoy en día. Los que tengáis interés en las Arqueas este año podéis ver el vídeo de ampliación.
Esta notable diversidad de funciones convierte a las bacterias en organismos indispensables para el mantenimiento del equilibrio ecológico, ya que, como se verá más adelante, contribuyen al mantenimiento de los ciclos biogeoquímicos que permiten el reciclaje de la materia en la biosfera.
4.1. Tipos de bacterias
La mayor parte de las bacterias adoptan formas características. Son unicelulares, pero también aparecen agrupadas cuando se mantienen unidas tras la bipartición. Entre las formas más comunes destacan las siguientes:
a) Cocos; de aspecto redondeado, que aparecen aislados o en grupos. Las bacterias con forma de cocos son muy pequeñas y se transmiten por el aire. Suelen ser patógenas: Streptococcus, Staphylococcus, etc.
b) Bacilos; alargados y cilíndricos, en forma de bastón; a veces se presentan en cadenas lineales o ramificadas. Son de mayor tamaño que los cocos y no pueden transmitirse por el aire (necesitan líquidos o gotitas). Pueden vivir en el agua o sitios muy húmedos y alimentarse libremente o causar enfermedades. Los más grandes (Baccillus y Clostridium) desarrollan endosporas para resistir los períodos de condiciones precarias (por eso no sirve hervir el agua o la leche del campo una sola vez para poder beberla).
c) Espirilos; con forma de hélice o espiral. Su diámetro es muy pequeño, lo que hace que puedan atravesar las mucosas (entre las células); por ejemplo: Treponema pallidum, causante de la sífilis. Son más sensibles a las condiciones ambientales que los bacilos, por eso cuando son patógenas se transmiten por contacto directo (vía sexual) o mediante vectores, normalmente artrópodos hematófagos.
d) Vibrios; son muy cortos y curvados (en forma de coma). Como los espirilos viven en medios viscosos, son de pequeño diámetro y atraviesan fácilmente las mucosas. Aquellas que son patógenas se contagian por contacto directo, elagua o los alimentos, o vectores animales (por ejemplo: Vibrio cholerae).
4.2. Morfología de las bacterias
Las bacterias y las arqueas son los seres vivos que más variedad de nutrición tienen. Por eso aparecen en TODOS los lugares de la Tierra y son fundamentales en TODOS los ecosistemas y ciclos biológicos. Como ya estudiamos en el primer tema hay dos tipos fundamentales de nutrición:
4.3.1 BACTERIAS AUTÓTROFAS
Existen muchas bacterias que se alimentan de materia inorgánica y la convierten en materia orgánica (autótrofas). Dependiendo de donde obtengan la energía podemos distinguir:
a) Bacterias fotoautótrofas; obtienen la energía de la luz del Sol gracias a la fotosíntesis. Por ejemplo las cianobacterias.
b) Bacterias quimiolitotrofas; obtienen la energía de la oxidación de compuestos inorgánicos reducidos. Por ejemplo las bacterias nitrificantes que son muy importantes para producir los nitratos que sirven de abono a las plantas.
4.3.2 BACTERIAS HETERÓTROFAS
Como todos todos los seres vivos heterótrofos, deben tomar sus nutrientes directamente de la materia orgánica producida por otros organismos. Podemos distinguir:
a) Bacterias saprófitas, son de vida libre y viven sobre materia orgánica muerta. Son muy importantes porque descomponen los restos de los seres vivos y los transforman en nutrientes para las plantas.
b) Bacterias comensales, viven en relación estrecha con otros organismos a los que no causan ningún daño.
c) Bacterias parásitas, viven en relación estrecha con otros organismos a los que causan daño (producen enfermedades: patógenas).
d) Bacterias simbiontes, viven en relación estrecha con otros organismos a los que causan algunos beneficios. El ejemplo conocido es el de las bacterias que forman nuestra microbiota, o flora, intestinal y que nos ayudan a hacer la digestión y a mantenernos sanos.
4.3.3 RELACIÓN DE LAS BACTERIAS CON EL OXÍGENO (O2)
Independientemente del tipo de nutrición, las bacterias pueden necesitar el oxígeno atmosférico (bacterias aerobias) o no (bacterias anaerobias).
Para algunas bacterias anaerobias el oxígeno es un gas venenoso (anaerobias estrictas), otras lo utilizan cuando está presente, aunque pueden vivir sin él (anaerobias facultativas).
Las bacterias son seres sencillos y unicelulares pero eso no significa que no sean sensibles a cambios del ambiente. Tienen receptores sensoriales en la superficie celular que son capaces de captar información del medio externo (luz, cambios de temperatura, sustancias químicas, ...).
La respuesta más generalizada ante estos estímulos consiste en movimientos de acercamiento o distanciamiento respecto a la fuente de los estímulos llamados taxias y que suelen realizarse gracias a la presencia de los flagelos con los que pueden nadar.
Siempre hablamos de taxias + cuando la bacteria se acerca al estímulo (estímulo apetitivo) y taxias – cuando se aleja del mismo (estímulo aversivo).
Además de con movimientos, las bacterias responden a un número elevado de estímulos ambientales diversos mediante modificaciones de su actividad metabólica o de su comportamiento.
Ciertas clases, ante estímulos adversos del ambiente, provocan la formación de esporas de resistencia, que, al ser intracelulares, se denominan endosporas.
Las endosporas bacterianas son estructuras destinadas a proteger el ADN y el resto del contenido protoplasmático. En condiciones favorables germinan y dan lugar a una nueva bacteria.
Como ya dijimos antes, estas estructuras permiten "revivir" a las bacterias tras hervir el agua o la leche y por eso hay que hervirlas dos veces, con un descanso de 15-20 minutos, para asegurarnos de eliminarlas antes de beberlas.
4.5. Función de reproducción de las bacterias
Las bacterias solo tienen reproducción asexual. Cada bacteria se divide cada pocas horas formando dos bacterias hijas idénticas entre si y a la bacteria madre original (aunque más pequeñas, claro).
Esta división ocurre por el eje transversal de la bacteria y se denomina bipartición.
Las bacterias hijas suelen quedar pegadas unas a las otras formando una colonia más o menos circular y se les denomina clones (pues son todas iguales).
El proceso es muy rápido lo que provoca que las bacterias proliferen muy rápido si se encuentran en un medio con comida y espacio. Esto hace a las enfermedades infecciosas causadas por bacterias muy peligrosas porque pueden sobrepasar a las defensas del ser vivo si no son contenidas a tiempo.
Ya hemos dicho que las bacterias NO tienen reproducción sexual pero pueden intercambiar información genética entre ellas mediante los pili (filamentos huecos) en la conjugación. No se considera una reproducción sexual porque el intercambio es entre bacterias adultas y no genera descendientes distintos.
Este fenómeno es muy importante y explica por ejemplo como muchas bacterias se transmiten características tan importantes como la resistencia a los antibióticos.
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