Los siete reinos de los seres vivos ¿Incluimos a los virus y a las computadoras?
La clasificación más reciente de los seres vivos data del 2015 y presenta 7 reinos que iré nombrando empezando por los que primero aparecierons sobre la Tierra: Archaebacteria, Eubacteria, Protozoa, Chromista como grupos unicelulares. Dentro de los pluricelulares tenemos tres grupos Fungi, Animalia y Plantae. En la figura 1 estos 7 reinos están en negrilla
Fig. 1. Clasificación de la vida. La línea de tiempo va desde la izquierda a la derecha, siendo la izquierda hace 4500 millones de años y la derecha el momento actual. Las interacciones competitivas tienen lugar al comienzo de los tiempos. Cuando coexisten virus y bacterias las relaciones parasíticas fueron un autentico motor de evolución. Durante la aparición de la célula eucariota las relaciones simbióticas cobraron gran relevancia. La aparición de los organismos pluricelulares, como hongos, animales y plantas implicaron el desarrollos de una nueva estrategia que se basó en alienar células idénticas para que trabajasen en beneficio de las únicas células con la posibilidad de vivir: las células sexuales. Autor: Esteban Fernández
Más abajo podéis leer sobre los cromista, que es un reino creado en 1998 y que agrupa a las algas unicelulares. De los otros seis reinos contamos con innumerables ejemplos con los que estamos familiarizados. En la figura 1 he querido incluir a los organismos sin una membrana celular, los virus, a los que considero organismos vivos como ya he argumentado en este blog.
He introducido a los robots, computadores, inteligencias artificiales, como entidades vivas que no dependen de una código basado en ácidos nucleicos sino en un código binario basado en apagados, los ceros, y encendidos, los unos.
¿Cómo interpretamos esta clasificación de la vida?
Hace 4500 millones de años, cuando aparecen los primeros ribozimas, la competencia era, presumiblemente, la relación entre individuos más importante. La competencia por dejar más descendencia en esa sopa de moléculas que era la Tierra por aquel entonces. Cuando aparecieron las primeras células, las arqueobacterias, los virus comenzaron a parasitarlas. El parasitismo se unió a la competencia como un mecanismo de relación de los virus con las células, de los virus respecto a otros virus y de las bacterias frente a otras bacterias. En el próximo capítulo veremos como la bacteria X (se llama así, no es broma) cuando se cultiva con amebas acaba viviendo en el interior de estos protozoos y si se eliminan con un antibiótico la ameba se muere, probando de esta manera que han llegado a establecer una relación de dependencia mutua. La simbiosis es un tipo de relación entre individuos de distintas especies. Es una relación complicada como veremos. Vamos a ver brevemente el caso de los líquenes como un ejemplo de simbiosis.
Un grupo de investigadores españoles y alemanes han publicado un artículo muy interesante sobre el líquen Cetraria aculeata. Este líquen puede vivir en sitios muy muy distintos tales como las costas del Mediterraneo, las llanuras heladas de la Antártida, regiones áridas del Asia Central o la Patagonia. La mayor parte de los organismos que viven en la Antártida son incapaces de vivir en sitios calidos y soleados como el Mediterraneo.
Esta capacidad sorprendente de adaptación se debe a la habilidad del líquen para secuestrar o para reclutar a nuevos simbiontes que les permitan vivir en los nuevos hábitats. Muchos líquenes son capaces de crear estructuras para mantener distintas cianobacterias aisladas porque quizás juntas no se lleven bien. Para ello crean unas estructuras llamadas cefalodios. En este sentido el líquen más que funcionar como una comuna funcionaría como una pensión en donde cada huesped tendría su propia habitación. Estos investigadores descubrieron que C. aculeata cambia de simbiontes según el área geográfica en donde viva. No hay fidelidad sino puras relaciones de conveniencia.
La habilidad de los líquenes para eliminar bacterias simbióticas como compañeras de viaje e incorporar a otras bacterias recuerda la habilidad del Mr Potato para cambiar de piezas. Esto le permite al líquen conquistar ambientes muy distintos. Este tipo de interacciones ha animado a algunos investigadores a crear una nueva teoría sintética: la Teoría Hologenómica de la Evolución.
Finalmente, llegamos a la cuarta forma de interacción que denomino "estupidizar" que consiste en que una célula crea copias de si misma y hace que esas copias trabajen para el beneficio de unas pocas. Este es el caso de los humanos, como veremos más adelante. Y por último... tenemos la suerte de que en nuestra generación hemos sido testigos de la aparición de la inteligencia artificial. ¿Podrá ser considerada un organismo vivo?
¿Existen bacterias que parasiten a otras bacterias? La teoría endosimbiótica de Mereschkowski
La mitocondria surgió como orgánulo hace 2000 millones de años (pensemos que la Tierra surge hace 4540 millones de años). Poco es lo que sabemos sobre la conversión de una bacteria de vida libre a un simple orgánulo celular de una célula mayor: la célula eucariota que es la célula de los animales, las plantas y los hongos.
Un trabajo publicado por Martín Wu, biólogo de la Universidad de Virginia, plantea el siguiente escenario: las mitocondrias fueron bacterias parásitas y sólo se convirtieron en organismos simbióticos y por tanto beneficiosos cuando cambiaron de "chupar" el ATP a producirlo para el consorcio simbiótico. Es decir, las bacterias Gram negativas que luego dieron lugar a las mitocondrias hacían en un origen exactamente lo contrario que hacen las mitocondrias hoy en día.
La teoría endosimbiótica explica la aparición de la célula eucariota, es decir, con el material hereditario dentro de un núcleo.
Fig. 2. Teoría endosimbiótica. Modificado de un dibujo original de lynn Margulis
Los protozoos son el producto de una simbiosis de una arqueobacteria y una bacteria Gram -
Los protozoos son un grupo de organismos eucariotas unicelulares que, generalmente son heterótrofos y se alimentan de otros seres vivos mediante un proceso de fagocitosis. Todos los protozoos están formados por una única célula. A excepción del grupo de las Euglenas, que realizan la fotosíntesis en distintos hábitats de agua dulce, prácticamente todos los protozoos son heterótrofos. Es decir, por regla general, los protozoos obtienen la materia y la energía que necesitan para vivir de la degradación de la materia orgánica, como los animales y los hongos. Se alimentan por fagocitosis, normalmente se alimentan de otros organismos unicelulares, especialmente bacterias, cromistas e incluso otros protozoos.
El metabolismo de los protozoos es exclusivamente aerobio. A excepción de dos grupos (Metamonada y Archamoebae), que son anaerobios (no toleran el oxígeno), la mayoría de protozoos realizan la respiración aerobia, es decir, requieren de oxígeno para llevar a cabo sus reacciones metabólicas de obtención de energía. No tienen una cobertura celular rígida. A diferencia de los cromistas, que tienen una cobertura rígida los protozoos están desnudos. Gracias a que están "desnudos" pueden realizar la fagocitosis.
Los protozoos también pueden comportarse como patógenos. De hecho, hay importantes parásitos para el ser humano que son protozoos, como por ejemplo Naegleria fowleri, conocida como la ameba comecerebros, Plasmodium, que se alimenta de los glóbulos rojos humanos que causa la malaria, Leishmania, Giardia, Trypanosoma cruzi que causa el mal de Chagas. Los protozoos como reino surge hace 2.500 millones de años. Los protozoos fueron los primeros organismos eucariotas de la Tierra.
Aparecieron hace entre 2.500 y 2.300 millones de años, una época en la que se estaba produciendo la Gran Oxidación, es decir, la oxigenación de la atmósfera terrestre gracias a la acción de las cianobacterias. Por lo tanto, todos los otros organismos eucariotas tienen su origen en estos protozoos.
No forman colonias. A diferencia de los cromistas, que, como las algas, pueden formar agregaciones de células hasta dar lugar a cuerpos visibles a simple vista, los protozoos nunca forman colonias. Siempre viven de forma individual y, pese a que pueden formar comunidades, nunca llegan a agregarse en cuerpos que simulan a un organismo pluricelular.
A pesar de que el sexo tal y como lo conocemos fue inventado por los protozoos, la mayoría se reproducen de forma asexual. Es decir, la célula replica su material genético y simplemente se divide en dos aunque también puede hacerlo por gemación, generando así dos clones. La reproducción sexual por fusión de gametos es poco frecuente, pero hay especies que la realizan. Se puede decir por tanto que los protozoos desarrollaron el sexo tal y como lo conocemos los humanos. En estas páginas ya me he referido que de cierta manera, la parte viva de los humanos, es decir, nuestras células sexuales siguen siendo protozoos. Somos protozoos con una dotación cromosómica haploide que viven en un ambiente pluricelular que somos nosotros
Los protozoos son capaces de moverse activamente. Según la Teoría Endosimbiótica Seriada, tal como la proponía Lynn Margulis, los protozoos son eucariotas que proceden de una endosimbiosis adicional con una bacteria Gram negativa similar a las espiroquetas. Al no haber ADN extracromosómico en los protozoos relacionado con estas posibles espiroquetas esta hipótesis no ha sido probada. El movimiento de los protozoos puede ser por flagelos, cilios, o movimimientos ameboides.
El otro gran grupo de eucariotas unicelulares es el de los cromistas
Los cromistas proceden de los protozoos y las cianobacterias y dan origen a las plantas
Fig. 2. Microalga. Autor Esteban Fernández
Debido a su enorme diversidad como grupo, es difícil establecer unas características comunes a todos los cromistas
Fig. 3. Microalga. Autor Esteban Fernández
Los cromistas son unicelulares y también pueden formar colonias. De ahí que las algas tengan tamaños macroscópicos. Y es que distintos cromistas pueden agregarse para formar estructuras visibles a simple vista. Pero como no hay especialización en tejidos, no se trata de un organismo pluricelular. Pese a estar unidas, cada célula es independiente. La mayoría de las especies de cromistas son fotosínteticas. Sus células disponen de las enzimas y pigmentos necesarios para, por una parte, convertir la energía lumínica en energía química y, por otro lado, consumir este combustible para sintetizar materia orgánica a partir de la captación del dióxido de carbono.
Una de las principales características de los cromistas ya que es compartida por todas las especies de este grupo, es la presencia de una cubierta rígida, una especie de exoesqueleto que puede adquirir formas y tamaños muy variados que hace que, bajo el microscopio, resulten asombrosos. Esta armadura les ofrece tanto rigidez como protección. Además, al igual que las plantas, que tienen en los cromistas a sus antepasados, tienen pared celular por en el exterior de la membrana plasmática y por debajo del exoesqueleto. Esta pared celular es rica en celulosa y les otorga, además de rigidez, la posibilidad de comunicarse con el exterior. Por tanto, las plantas proceden de los cromistas. De las algas que vivían a las orillas de los lagos, hace 540 millones de año
Aunque los cromistas son precursores de las plantas, como células unicelulares disponen de sistemas de movilidad. Poseen flagelos o cilios que se prolongan a través del exoesqueleto y que les permiten moverse. ¿Puede que esta movilidad sea resultado de otro evento simbiótico con una bacteria Gram negativa móvil como puede ser una especie de espiroqueta? Esta era una de las hipótesis de trabajo de Lynn Margulis que no ha sido todavía demostrada.
Al igual que las arqueobacterias no existe ninguna especie de cromista patógena para el ser humano si exceptuamos las intoxicaciones alimentarias por toxinas producidas por estas algas. Los afloramientos de algas tóxicas pueden ser perjudiciales para los asentamientos humanos, como ocurrió con los antiguos Mayas y provocar una catástrofe ecológica.
La reproducción es muy diversa entre los cromistas. La mayoría optan por la reproducción asexual, que permite generar muchos invididuos, aunque algunas especies de cromistas, además de esta vía asexual, pueden optar por la reproducción sexual, generando gametos.
Bibliografía
«Mereschkowski (Merezhkowsky), Konstantin Sergejewicz (Constantin) (1854-1921)». JSTOR Global Plants. Consultado el 3 de enero de 2021.
The Endosymbiotic Hypothesis - A Biological Experience - History». Universidad de Colorado en Denver (en inglés). 15 de noviembre de 2012. Consultado el 6 de enero de 2021.
The evolutionary history of symbiotic associations among bacteria and their animal hosts: a model
Margulis, L. (2002). Planeta Simbiótico. Un nuevo punto de vista sobre evolución. España: A&M Grafics.
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