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¿Por qué existen diferentes especies de bacterias?

¿Por qué existen diferentes especies de bacterias?


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La explicación habitual (secundaria o introducción a la biografía) para la diversificación de especies proviene de organismos multicelulares, generalmente que se reproducen sexualmente, y parece estar estrechamente relacionada con el concepto de especie biológica. Es que una vez que los organismos sean lo suficientemente diferentes, no podrán intercambiar genes y, por lo tanto, gradualmente se volverán más distantes.

Esto no es realmente aplicable a las especies de bacterias que pueden intercambiar genes a través de la transferencia horizontal de genes (obviamente, no todas pueden, pero muchas pueden). Me parece que si las tasas de HGT son bajas en relación con las tasas de mutación, podría tener lugar el mismo proceso de diversificación. Sin embargo, si son altas (y aleatorias), parece que cualquiera de las especies no existiría como entidades discretas o existiría solo porque el entorno solo era favorable para colecciones específicas de genes.

¿Existe una razón comúnmente aceptada por la cual las especies deberían existir entre las especies que tienen transferencias de genes horizontales (es decir, hay una razón para esperar que las tasas de HGT usualmente sean muy bajas), en lugar de las bacterias que existen como un gradiente continuo?


La microbiología surgió en gran parte a través de estudios de bacterias. Los experimentos de Louis Pasteur en Francia, Robert Koch en Alemania y otros a fines del siglo XIX establecieron la importancia de los microbios para los humanos. Como se indicó en la sección Antecedentes históricos, la investigación de estos científicos proporcionó pruebas para la teoría de los gérmenes de la enfermedad y la teoría de los gérmenes de la fermentación. Fue en sus laboratorios donde se idearon técnicas para el examen microscópico de muestras, el cultivo (crecimiento) de microbios en el laboratorio, el aislamiento de cultivos puros de poblaciones de cultivos mixtos y muchas otras manipulaciones de laboratorio. Estas técnicas, originalmente utilizadas para el estudio de bacterias, se han modificado para el estudio de todos los microorganismos, de ahí la transición de la bacteriología a la microbiología.

Los organismos que constituyen el mundo microbiano se caracterizan como procariotas o eucariotas; todas las bacterias son procariotas, es decir, organismos unicelulares sin un núcleo unido a la membrana. Su ADN (el material genético de la célula), en lugar de estar contenido en el núcleo, existe como un hilo largo y doblado sin una ubicación específica dentro de la célula.

Hasta finales de la década de 1970, se aceptaba generalmente que todas las bacterias estaban estrechamente relacionadas en el desarrollo evolutivo. Este concepto fue desafiado en 1977 por Carl R. Woese y coinvestigadores de la Universidad de Illinois, cuya investigación sobre el ARN ribosómico de un amplio espectro de organismos vivos estableció que dos grupos de bacterias evolucionaron por vías separadas de una forma ancestral común y antigua. Este descubrimiento dio como resultado el establecimiento de una nueva terminología para identificar los principales grupos distintos de microbios, a saber, las eubacterias (las bacterias tradicionales o "verdaderas"), las arqueas (bacterias que se separaron de otras bacterias en una etapa temprana de la evolución y son distintas de las eubacterias) y las eukarya (las eucariotas). Hoy en día, las eubacterias se conocen simplemente como las verdaderas bacterias (o las bacterias) y forman el dominio Bacterias. Sin embargo, las relaciones evolutivas entre varios miembros de estos tres grupos se han vuelto inciertas, ya que las comparaciones entre las secuencias de ADN de varios microbios han revelado muchas similitudes desconcertantes. Como resultado, la ascendencia precisa de los microbios actuales es muy difícil de resolver. Incluso los rasgos que se cree que son característicos de distintos grupos taxonómicos se han observado inesperadamente en otros microbios. Por ejemplo, en 1999 se aisló por primera vez un oxidante anaeróbico de amoníaco, el "eslabón perdido" en el ciclo global del nitrógeno. Se descubrió que esta bacteria (un miembro aberrante del orden Planctomycetales) tenía estructuras internas similares a las de los eucariotas, una pared celular con rasgos arqueos y una forma de reproducción (gemación) similar a la de las células de levadura.

Las bacterias tienen una variedad de formas, incluidas esferas, varillas y espirales. Las celdas individuales generalmente tienen un ancho de 0,5 a 5 micrómetros (μm millonésimas de metro). Aunque unicelulares, las bacterias suelen aparecer en pares, cadenas, tétradas (grupos de cuatro) o agrupaciones. Algunos tienen flagelos, estructuras externas en forma de látigo que impulsan al organismo a través de medios líquidos, algunos tienen cápsula, una capa externa de la célula, algunos producen esporas, cuerpos reproductores que funcionan de manera similar a las semillas entre las plantas. Una de las principales características de las bacterias es su reacción a la tinción de Gram. Dependiendo de la composición química y estructural de la pared celular, algunas bacterias son grampositivas y adquieren el color púrpura de la tinción, mientras que otras son gramnegativas.

A través de un microscopio, las arqueas se parecen mucho a las bacterias, pero existen diferencias importantes en su composición química, actividades bioquímicas y entornos. Las paredes celulares de todas las bacterias verdaderas contienen la sustancia química peptidoglicano, mientras que las paredes celulares de los arqueos carecen de esta sustancia. Muchos arqueos se destacan por su capacidad para sobrevivir en entornos inusualmente hostiles, como altos niveles de sal o ácido o altas temperaturas. Estos microbios, llamados extremófilos, viven en lugares como salares, piscinas termales y respiraderos de aguas profundas. Algunos son capaces de una actividad química única: la producción de gas metano a partir de dióxido de carbono e hidrógeno. Las arqueas productoras de metano viven solo en ambientes sin oxígeno, como el lodo de los pantanos o los intestinos de rumiantes como el ganado vacuno y ovino. Colectivamente, este grupo de microorganismos exhibe una enorme diversidad en los cambios químicos que trae a sus ambientes.


TIPOS DE MEDIOS CULTURALES

Medios de cultivo (singular: medio) son medios o preparaciones nutritivas que sustentan y permiten que los microorganismos se propaguen en el laboratorio para su posterior estudio. Son un medio de crecimiento artificial que apoya el crecimiento de microbios fuera de su anfitrión o entorno natural. Los medios de cultivo aportan todos los nutrientes y factores de crecimiento necesarios que favorecen el desarrollo del organismo inoculado en él. Los microorganismos generalmente se introducen en los medios de cultivo (que pueden ser sólidos, líquidos o semisólidos) a través de un proceso conocido como inoculación, y las placas o el medio inoculados se incuban a la temperatura óptima y luego se observan para detectar el crecimiento microbiano conocido como cultura.

Un cultivo en microbiología se refiere a colonias de microorganismos (bacterias en particular) que crecen y se multiplican en o sobre un medio de cultivo. Los medios de cultivo microbiológicos artificiales proporcionan todos los requisitos ambientales y nutricionales esenciales de los organismos a cultivar porque prácticamente todos los microorganismos patógenos y algunos comensales son quimioorganoheterótrofos en su modo de nutrición y rara vez producen su propio alimento. La peptona, el extracto de levadura, el extracto de carne, el agua y el agar son algunos de los componentes principales de la mayoría de los medios de cultivo artificiales microbiológicos.

Hay varios medios de cultivo disponibles para la propagación de microorganismos, así como para el transporte y almacenamiento de microbios en el laboratorio de microbiología. La elección del tipo de medio de cultivo a utilizar suele estar influenciada por muchos factores que incluyen, entre otros, los requisitos nutricionales del microorganismo, el hábitat natural del microbio y la experiencia o necesidad particular de los científicos. tabla 1 muestra algunos de los medios de cultivo básicos comúnmente utilizados para diversas investigaciones bacteriológicas y micológicas en el laboratorio de microbiología.

Tabla 1. Ilustración de algunos medios de cultivo microbiológicos

Los medios de cultivo microbiológicos, especialmente los destinados a estudios bacteriológicos y micológicos, se clasifican en diferentes categorías y se destacarán en esta sección.

  • MEDIOS DE PROPÓSITO GENERAL:El medio de uso general o medio básico es un medio de cultivo de rutina que se utiliza para el cultivo de microorganismos en el laboratorio de microbiología. Los medios de uso general también pueden denominarse medios de cultivo simples o basales. Básicamente se utilizan para el cultivo de bacterias que no necesitan nutrientes adicionales para el crecimiento y no son de naturaleza exigente. Los medios de uso general apoyan el crecimiento de una amplia variedad de bacterias y no contienen ninguna sustancia inhibidora del crecimiento. Los medios de uso general de uso general en el laboratorio de microbiología incluyen agar nutritivo, caldo nutritivo, agua de peptona, caldo de soja tríptico, agar de soja tríptico, caldo Mueller-Hinton y agar Mueller-Hinton, entre otros. El agar Mueller-Hinton (MH) es el mejor medio para realizar pruebas de susceptibilidad antimicrobiana (AST) en el laboratorio de microbiología (Figura 1).
Figura 1. Ilustración de placas de agar Mueller-Hinton inoculadas con bacterias de prueba y discos de antibióticos individuales antes de la incubación para la prueba de susceptibilidad a los antimicrobianos (AST). Foto cortesía: https://www.microbiologyclass.com
  • ENRIQUECIMIENTO Y MEDIOS ENRIQUECIDOS:Los medios de enriquecimiento suelen ser medios líquidos o caldos que apoyan el crecimiento de una bacteria en particular mientras inhiben el crecimiento de bacterias no deseadas. Un ejemplo típico de medio de enriquecimiento es el medio de cultivo en caldo Selenite F que se utiliza para el cultivo de muestras fecales. El caldo de selenito F inhibe el crecimiento de comensales o bacterias no clínicamente relevantes en muestras fecales antes de su subcultivo en placas de medio de cultivo sólido. El agua de peptona alcalina es otro ejemplo de medio de enriquecimiento y los medios de enriquecimiento se utilizan generalmente para recuperar patógenos de muestras fecales. Medios enriquecidos son medios de cultivo que también contienen nutrientes de crecimiento adicionales (por ejemplo, sangre, suero y yema de huevo) como medios de enriquecimiento para el cultivo y aislamiento de bacterias exigentes pero, a diferencia de los medios de enriquecimiento, los medios enriquecidos son principalmente medios de cultivo sólidos y generalmente se utilizan para cultivar bacterias exigentes p.ej Estreptococo especies y Haemophilus especies. El agar sangre y el agar chocolate son ejemplos de medios de cultivo enriquecidos.
  • MEDIOS SELECTIVOS:Los medios selectivos son medios de cultivo que promueven el crecimiento de cierto tipo de bacterias mientras inhiben el crecimiento de organismos no deseados. Dichos medios de cultivo contienen sustancias inhibidoras tales como colorantes, sales y antibióticos que evitan el crecimiento de microorganismos no deseados suprimiéndolos de modo que solo crezcan los microbios deseados. Los medios selectivos utilizados en el laboratorio de microbiología para el cultivo de microbios incluyen agar sal manitol (que contiene NaCl que inhibe algunas bacterias), agar MacConkey (que contiene sales biliares y violeta cristal que inhiben el crecimiento de bacterias grampositivas), agar Sabouraud dextrosa (que contienen antibióticos que inhiben el crecimiento bacteriano) y medio Telurito (que contiene telurito de potasio que inhibe muchas bacterias, excepto Corynebacterium difteria). Otro ejemplo de un medio selectivo utilizado para la investigación bacteriológica es el medio de Lowenstein-Jensen (que contiene yema de huevo) utilizado para el aislamiento de Tuberculosis micobacteriana de cultivos o muestras mixtas. El agar Sabouraud dextrosa (SDA) y el agar Salmonella-Shigella (SSA) son medios selectivos utilizados para el cultivo y aislamiento de hongos y patógenos entéricos (p. Ej. Shigella y Salmonela) respectivamente. El SDA es selectivo porque contiene cicloheximida y cloranfenicol que inhiben el crecimiento de hongos y bacterias saprofitos respectivamente, mientras que solo permiten que crezcan los hongos de interés.
  • MEDIOS DIFERENCIALES:Los medios diferenciales son medios de crecimiento que permiten que ciertas bacterias tengan colonias distintas en los medios de cultivo. Los organismos que crecen en medios diferenciales producen colonias características que los diferencian de otros grupos de microbios. También se les conoce como medios indicadores porque contienen ciertos indicadores (por ejemplo, rojo neutro, productos químicos y colorantes) que cambian de color, especialmente cuando el organismo definido (es decir, el organismo de interés) está presente en la muestra que se está cultivando. A diferencia de los medios selectivos que solo fomentan el crecimiento de microbios particulares, los medios diferenciales diferencian entre diferentes grupos de bacterias y algunos medios de cultivo pueden servir como medios tanto selectivos como diferenciales. Los medios diferenciales o medios indicadores también se utilizan para la identificación presuntiva de algunas bacterias. Por ejemplo, el agar MacConkey (MAC) es un medio diferencial que ayuda a los microbiólogos a diferenciar bacterias fermentadoras de lactosa (p.ej. Escherichia coli) que fermenta lactosa para producir colonias rosadas en MAC a partir de bacterias no fermentadoras de lactosa (p.ej. Salmonela) que no fermenta lactosa y, por lo tanto, aparecen como colonias pálidas o incoloras en el medio de crecimiento. Ejemplos de medios diferenciales son medios deficientes en cisteína lactosa electrolítica (CLED), agar sal manitol (MSA), agar MacConkey y agar sangre, entre otros.
  • MEDIOS DE TRANSPORTE:Los medios de transporte se utilizan para transportar muestras o microorganismos de un lugar a otro. Se utilizan principalmente en los casos en que las muestras recolectadas no se cultivarán inmediatamente después de la recolección. Los medios de transporte proporcionan todos los nutrientes y factores ambientales necesarios para preservar las muestras y / o los organismos en ruta al laboratorio donde se llevará a cabo la investigación formal. Lo más importante es el hecho de que los medios de transporte evitan el crecimiento excesivo de comensales o contaminantes en las muestras recolectadas. Ejemplos de medios de transporte incluyen el medio Amies y el medio Cary-Blair.
  • MEDIOS DE ALMACENAMIENTO:Los medios de almacenamiento que pueden incluir medios básicos o de uso general, como agar nutritivo en tubos inclinados o tubos, se utilizan para conservar y almacenar cultivos microbianos durante un período prolongado hasta que se necesiten para investigaciones de laboratorio formales o posteriores. El caldo de carne cocida con tiza y el medio salino de huevo son ejemplos típicos de medios de almacenamiento utilizados para almacenar cultivos bacterianos en el laboratorio de microbiología. Existen varias razones para almacenar o preservar microorganismos y mantenerlos durante muchos días, semanas, meses o años en el laboratorio en condiciones controladas antes de revivirlos nuevamente para uso futurista. Los microorganismos que incluyen bacterias, hongos, protozoos y virus pueden conservarse de diferentes formas y en diferentes tipos de medios para estudiarlos en el futuro o utilizarlos para la investigación. Los microbios se conservan con fines epidemiológicos, microbiológicos, educativos y clínicos, especialmente para el diagnóstico de enfermedades infecciosas. Los microorganismos también se pueden conservar con fines comerciales, en los que cepas únicas de microbios se mantienen en estados inactivos pero viables para venderlas con fines de investigación y otros usos industriales, todos ellos orientados a mejorar los trabajos de investigación en el campo de la microbiología. Existen varias organizaciones que se especializan en el almacenamiento de microorganismos con fines comerciales y estas empresas sirven como fuentes para la obtención de importantes cepas de microbios que orientan la investigación microbiológica en la industria, hospitales e instituciones educativas. los Colección americana de cultivos tipo (ATCC) y el Colección Nacional de Cultivos Tipo (NCTC) son ejemplos típicos de empresas de este tipo que mantienen a los microbios en un estado inactivo pero viable con fines comerciales y también con otros fines de investigación. Uno de los métodos más sencillos de mantener la viabilidad de los microorganismos, especialmente las bacterias, en el laboratorio de microbiología es mediante un subcultivo periódico de las bacterias en medios de cultivo recién preparados, preferiblemente en agar nutritivo inclinados hechos en botellas McCartney o Bijou. En esta cruda técnica de conservación de microbios en el laboratorio de microbiología, las bacterias que se van a conservar se subcultivan de una placa de medio de cultivo en la inclinación de una botella de agar nutritivo y el organismo se subcultiva en inclinaciones de agar nutritivo recién preparadas semanalmente o mensualmente, mientras que asegurando que otras condiciones ambientales como la temperatura y la presión se mantengan en niveles óptimos para el crecimiento del organismo que se está preservando. Sin embargo, este método, aunque barato y menos engorroso, puede dar lugar a que se produzcan mutaciones en el organismo que se subcultiva a intervalos. Para contrarrestar este problema, existen varios medios de cultivo comerciales de mantenimiento o preservación microbiana en el mercado abierto que permiten a los microbiólogos preservar sus cultivos durante ciertos períodos de tiempo. Estos procesos, como se describió anteriormente, solo conservan los microbios para fines a corto plazo. Para la preservación a largo plazo de microbios, el proceso de liofilización (liofilización) es muy recomendable para la conservación de microorganismos y otros importantes materiales de trabajo de laboratorio durante muchos años. El concepto de liofilización o liofilización se utiliza para el almacenamiento a largo plazo de microorganismos y elimina sustancias volátiles como el agua del material que se almacena y el material conservado se mantiene a alto vacío en líquidos liofilizados como nitrógeno líquido. Los cultivos bacterianos se mantienen a muy baja temperatura y en estado seco mediante la técnica de liofilización. Cuando se requiere un cultivo para cualquier propósito microbiológico después de la liofilización, simplemente se reconstituye con caldo nutritivo o agua destilada, lo que resucita al organismo latente pero viable para que comience a crecer nuevamente.

Otras lecturas

Brooks G.F., Butel J.S y Morse S.A (2004). Microbiología médica, 23ª edición. Editores de McGraw Hill. ESTADOS UNIDOS.

Goldman E y Green L.H (2008). Manual práctico de microbiología, segunda edición. CRC Press, Taylor and Francis Group, Estados Unidos.

Madigan M.T., Martinko J.M., Dunlap P.V y Clark D.P (2009). Brock Biology of Microorganisms, 12ª edición. Pearson Benjamin Cummings Inc, Estados Unidos.

Mahon C. R, Lehman D.C y Manuselis G (2011). Libro de texto de microbiología diagnóstica. Cuarta edición. Editores Saunders, Estados Unidos.

Patrick R. Murray, Ellen Jo Baron, James H. Jorgensen, Marie Louise Landry, Michael A. Pfaller (2007). Manual de Microbiología Clínica, 9ª ed .: Sociedad Americana de Microbiología.

Wilson B. A, Salyers A.A, Whitt D.D y Winkler M.E (2011). Patogenia bacteriana: un enfoque molecular. Tercera edicion. Prensa de la Sociedad Estadounidense de Microbiología, EE. UU.

Woods GL y Washington JA (1995). El clínico y el laboratorio de microbiología. Mandell GL, Bennett JE, Dolin R (eds): Principios y práctica de las enfermedades infecciosas. 4ª ed. Churchill Livingstone, Nueva York.


Contenido

La palabra bacterias es el plural del nuevo latín bacteria, que es la latinización del griego βακτήριον (bakterion), [17] el diminutivo de βακτηρία (bakteria), que significa "bastón, bastón", [18] porque los primeros en ser descubiertos tenían forma de varilla. [19] [20]

Los antepasados ​​de las bacterias modernas fueron microorganismos unicelulares que fueron las primeras formas de vida que aparecieron en la Tierra, hace unos 4 mil millones de años. Durante unos 3.000 millones de años, la mayoría de los organismos fueron microscópicos y las bacterias y las arqueas fueron las formas de vida dominantes. [21] [22] Aunque existen fósiles bacterianos, como los estromatolitos, su falta de morfología distintiva impide que se utilicen para examinar la historia de la evolución bacteriana o para fechar el momento del origen de una especie bacteriana en particular. Sin embargo, las secuencias de genes se pueden utilizar para reconstruir la filogenia bacteriana, y estos estudios indican que las bacterias divergieron primero del linaje archaeal / eucariota. [23] El antepasado común más reciente de las bacterias y arqueas fue probablemente un hipertermófilo que vivió hace entre 2.500 y 3.200 millones de años. [24] [25] La vida más temprana en la tierra pudo haber sido bacterias hace unos 3.220 millones de años. [26]

Las bacterias también participaron en la segunda gran divergencia evolutiva, la de las arqueas y los eucariotas. Aquí, los eucariotas resultaron de la entrada de bacterias antiguas en asociaciones endosimbióticas con los antepasados ​​de las células eucariotas, que posiblemente estaban relacionadas con las arqueas. [27] [28] Esto implicó la absorción por las células proto-eucariotas de simbiontes alfaproteobacterianos para formar mitocondrias o hidrogenosomas, que todavía se encuentran en todos los Eukarya conocidos (a veces en forma muy reducida, por ejemplo, en antiguos protozoos "amitocondriales"). Más tarde, algunos eucariotas que ya contenían mitocondrias también envolvieron organismos similares a las cianobacterias, lo que llevó a la formación de cloroplastos en algas y plantas. Esto se conoce como endosimbiosis primaria. [29] [30]

Las bacterias muestran una amplia diversidad de formas y tamaños, llamadas morfologías. Las células bacterianas tienen aproximadamente una décima parte del tamaño de las células eucariotas y típicamente miden entre 0,5 y 5,0 micrómetros de longitud. Sin embargo, algunas especies son visibles a simple vista, por ejemplo, Thiomargarita namibiensis mide hasta medio milímetro de largo [31] y Epulopiscium fishelsoni alcanza 0,7 mm. [32] Entre las bacterias más pequeñas se encuentran miembros del género Micoplasma, que miden solo 0,3 micrómetros, tan pequeños como los virus más grandes. [33] Algunas bacterias pueden ser incluso más pequeñas, pero estas ultramicrobacterias no están bien estudiadas. [34]

La mayoría de las especies bacterianas son esféricas, llamadas cocos (coccus singular, del griego kókkos, grano, semilla), o en forma de varilla, llamado bacilos (cantar. bacilo, del latín báculo, palo). [35] Algunas bacterias, llamadas vibrio, tienen forma de varillas ligeramente curvadas o en forma de coma, otras pueden tener forma de espiral, llamadas espirilla, o bien enrollado, llamado espiroquetas. Se ha descrito una pequeña cantidad de otras formas inusuales, como bacterias en forma de estrella. [36] Esta amplia variedad de formas está determinada por la pared celular bacteriana y el citoesqueleto, y es importante porque puede influir en la capacidad de las bacterias para adquirir nutrientes, adherirse a superficies, nadar a través de líquidos y escapar de los depredadores. [37] [38]

Muchas especies bacterianas existen simplemente como células individuales, otras se asocian en patrones característicos: Neisseria formar diploides (pares), Estreptococo formar cadenas, y Estafilococo se agrupan en racimos de "racimos de uvas". Las bacterias también pueden agruparse para formar estructuras multicelulares más grandes, como los filamentos alargados de Actinobacterias, los agregados de Mixobacterias, y las hifas complejas de Streptomyces. [39] Estas estructuras multicelulares a menudo solo se ven en ciertas condiciones. Por ejemplo, cuando carecen de aminoácidos, las Myxobacteria detectan las células circundantes en un proceso conocido como detección de quórum, migran entre sí y se agregan para formar cuerpos fructíferos de hasta 500 micrómetros de largo y que contienen aproximadamente 100,000 células bacterianas. [40] En estos cuerpos fructíferos, las bacterias realizan tareas separadas, por ejemplo, aproximadamente una de cada diez células migran a la parte superior de un cuerpo fructífero y se diferencian en un estado latente especializado llamado mixospora, que es más resistente al secado y a otros efectos ambientales adversos. condiciones. [41]

Las bacterias a menudo se adhieren a las superficies y forman densas agregaciones llamadas biopelículas y formaciones más grandes conocidas como esteras microbianas. Estas biopelículas y esteras pueden variar desde unos pocos micrómetros de espesor hasta medio metro de profundidad, y pueden contener múltiples especies de bacterias, protistas y arqueas. Las bacterias que viven en biopelículas presentan una disposición compleja de células y componentes extracelulares, formando estructuras secundarias, como microcolonias, a través de las cuales existen redes de canales que permiten una mejor difusión de los nutrientes. [42] [43] En entornos naturales, como el suelo o la superficie de las plantas, la mayoría de las bacterias se unen a las superficies en biopelículas. [44] Las biopelículas también son importantes en medicina, ya que estas estructuras a menudo están presentes durante infecciones bacterianas crónicas o en infecciones de dispositivos médicos implantados, y las bacterias protegidas dentro de las biopelículas son mucho más difíciles de matar que las bacterias aisladas individuales. [45]

Estructuras intracelulares

La célula bacteriana está rodeada por una membrana celular, que está compuesta principalmente de fosfolípidos. Esta membrana encierra el contenido de la célula y actúa como una barrera para contener nutrientes, proteínas y otros componentes esenciales del citoplasma dentro de la célula. [46] A diferencia de las células eucariotas, las bacterias generalmente carecen de grandes estructuras unidas a membranas en su citoplasma, como un núcleo, mitocondrias, cloroplastos y otros orgánulos presentes en las células eucariotas. [47] Sin embargo, algunas bacterias tienen orgánulos unidos a proteínas en el citoplasma que compartimentan aspectos del metabolismo bacteriano, [48] [49] como el carboxisoma. [50] Además, las bacterias tienen un citoesqueleto de componentes múltiples para controlar la localización de proteínas y ácidos nucleicos dentro de la célula y para gestionar el proceso de división celular. [51] [52] [53]

Muchas reacciones bioquímicas importantes, como la generación de energía, ocurren debido a gradientes de concentración a través de las membranas, creando una diferencia de potencial análoga a una batería. La falta general de membranas internas en las bacterias significa que estas reacciones, como el transporte de electrones, ocurren a través de la membrana celular entre el citoplasma y el exterior de la célula o periplasma. [54] Sin embargo, en muchas bacterias fotosintéticas, la membrana plasmática está muy plegada y llena la mayor parte de la célula con capas de membrana que capta la luz. [55] Estos complejos de captación de luz pueden incluso formar estructuras encerradas en lípidos llamadas clorosomas en bacterias verdes de azufre. [56]

Las bacterias no tienen un núcleo unido a la membrana y su material genético es típicamente un cromosoma bacteriano circular único de ADN ubicado en el citoplasma en un cuerpo de forma irregular llamado nucleoide. [57] El nucleoide contiene el cromosoma con sus proteínas y ARN asociados. Como todos los demás organismos, las bacterias contienen ribosomas para la producción de proteínas, pero la estructura del ribosoma bacteriano es diferente a la de los eucariotas y arqueas. [58]

Algunas bacterias producen gránulos de almacenamiento de nutrientes intracelulares, como glucógeno, [59] polifosfato, [60] azufre [61] o polihidroxialcanoatos. [62] Las bacterias, como las cianobacterias fotosintéticas, producen vacuolas de gas internas, que utilizan para regular su flotabilidad, lo que les permite moverse hacia arriba o hacia abajo en capas de agua con diferentes intensidades de luz y niveles de nutrientes. [63]

Estructuras extracelulares

Alrededor del exterior de la membrana celular se encuentra la pared celular. Las paredes de las células bacterianas están hechas de peptidoglicano (también llamado mureína), que está hecho de cadenas de polisacáridos reticuladas por péptidos que contienen D-aminoácidos. [64] Las paredes de las células bacterianas son diferentes de las paredes de las plantas y los hongos, que están hechos de celulosa y quitina, respectivamente. [65] La pared celular de las bacterias también es distinta de la de Archaea, que no contiene peptidoglicano. La pared celular es esencial para la supervivencia de muchas bacterias y el antibiótico penicilina (producido por un hongo llamado Penicillium) es capaz de matar bacterias inhibiendo un paso en la síntesis de peptidoglicano. [sesenta y cinco]

En términos generales, hay dos tipos diferentes de pared celular en las bacterias, que clasifican a las bacterias en bacterias Gram positivas y Gram negativas. Los nombres provienen de la reacción de las células a la tinción de Gram, una prueba de larga data para la clasificación de especies bacterianas. [66]

Las bacterias grampositivas poseen una pared celular gruesa que contiene muchas capas de peptidoglicano y ácidos teicoicos. Por el contrario, las bacterias Gram negativas tienen una pared celular relativamente delgada que consta de unas pocas capas de peptidoglicano rodeadas por una segunda membrana lipídica que contiene lipopolisacáridos y lipoproteínas. La mayoría de las bacterias tienen la pared celular Gram-negativa, y solo Firmicutes y Actinobacteria (anteriormente conocidas como bacterias Gram-positivas de baja G + C y alta G + C, respectivamente) tienen la disposición alternativa de Gram-positivas. [67] Estas diferencias en la estructura pueden producir diferencias en la susceptibilidad a los antibióticos, por ejemplo, la vancomicina puede matar solo bacterias Gram-positivas y es ineficaz contra patógenos Gram-negativos, como Haemophilus influenzae o Pseudomonas aeruginosa. [68] Algunas bacterias tienen estructuras de pared celular que no son clásicamente grampositivas ni gramnegativas. Esto incluye bacterias clínicamente importantes como Micobacterias que tienen una pared celular de peptidoglicano gruesa como una bacteria Gram-positiva, pero también una segunda capa externa de lípidos. [69]

En muchas bacterias, una capa S de moléculas de proteína dispuestas de forma rígida cubre el exterior de la célula. [70] Esta capa proporciona protección química y física para la superficie celular y puede actuar como una barrera de difusión macromolecular. Las capas S tienen funciones diversas pero en su mayoría poco conocidas, pero se sabe que actúan como factores de virulencia en Campylobacter y contienen enzimas de superficie en Bacillus stearothermophilus. [71]

Los flagelos son estructuras proteicas rígidas, de unos 20 nanómetros de diámetro y hasta 20 micrómetros de longitud, que se utilizan para la motilidad. Los flagelos son impulsados ​​por la energía liberada por la transferencia de iones por un gradiente electroquímico a través de la membrana celular. [72]

Las fimbrias (a veces llamadas "pili de unión") son finos filamentos de proteína, generalmente de 2 a 10 nanómetros de diámetro y hasta varios micrómetros de longitud. Se distribuyen sobre la superficie de la célula y se asemejan a pelos finos cuando se observan con el microscopio electrónico. Se cree que las fimbrias están involucradas en la unión a superficies sólidas u otras células, y son esenciales para la virulencia de algunos patógenos bacterianos. [73] Pili (cantar. pilus) son apéndices celulares, un poco más grandes que las fimbrias, que pueden transferir material genético entre células bacterianas en un proceso llamado conjugación donde se denominan pili de conjugación o pili sexuales (ver genética bacteriana, más abajo). [74] También pueden generar movimiento donde se les llama pili tipo IV. [75]

El glicocálix es producido por muchas bacterias para rodear sus células y varía en complejidad estructural: desde una capa mucosa desorganizada de sustancias poliméricas extracelulares hasta una cápsula muy estructurada. Estas estructuras pueden proteger a las células del engullido por células eucariotas como los macrófagos (parte del sistema inmunológico humano). [76] También pueden actuar como antígenos y participar en el reconocimiento celular, así como ayudar a la adhesión a las superficies y la formación de biopelículas. [77]

El ensamblaje de estas estructuras extracelulares depende de los sistemas de secreción bacteriana. Estos transfieren proteínas del citoplasma al periplasma o al entorno alrededor de la célula. Se conocen muchos tipos de sistemas de secreción y estas estructuras a menudo son esenciales para la virulencia de los patógenos, por lo que se estudian intensamente. [78]

Endosporas

Ciertos géneros de bacterias Gram-positivas, como Bacilo, Clostridium, Sporohalobacter, Anaerobacter, y Heliobacteria, puede formar estructuras latentes altamente resistentes llamadas endosporas. [79] Las endosporas se desarrollan dentro del citoplasma de la célula, generalmente una sola endospora se desarrolla en cada célula. [80] Cada endospora contiene un núcleo de ADN y ribosomas rodeado por una capa de corteza y protegido por una capa rígida de múltiples capas compuesta de peptidoglicano y una variedad de proteínas. [80]

Las endosporas no muestran metabolismo detectable y pueden sobrevivir a tensiones físicas y químicas extremas, como altos niveles de luz ultravioleta, radiación gamma, detergentes, desinfectantes, calor, congelación, presión y desecación. [81] En este estado latente, estos organismos pueden permanecer viables durante millones de años, [82] [83] [84] y las endosporas incluso permiten que las bacterias sobrevivan a la exposición al vacío y la radiación en el espacio, posiblemente las bacterias podrían distribuirse por todo el Universo por polvo espacial, meteoroides, asteroides, cometas, planetoides o vía panspermia dirigida. [85] [86] Las bacterias formadoras de endosporas también pueden causar enfermedades: por ejemplo, el ántrax puede contraerse mediante la inhalación de Bacillus Anthracis endosporas y contaminación de heridas punzantes profundas con Clostridium tetani las endosporas provocan el tétanos. [87]

Las bacterias exhiben una variedad extremadamente amplia de tipos metabólicos. [88] La distribución de rasgos metabólicos dentro de un grupo de bacterias se ha utilizado tradicionalmente para definir su taxonomía, pero estos rasgos a menudo no se corresponden con las clasificaciones genéticas modernas. [89] El metabolismo bacteriano se clasifica en grupos nutricionales sobre la base de tres criterios principales: la fuente de energía, los donantes de electrones utilizados y la fuente de carbono utilizada para el crecimiento. [90]

Las bacterias obtienen energía de la luz mediante la fotosíntesis (denominada fototrofia) o mediante la descomposición de compuestos químicos mediante la oxidación (denominada quimiotrofia). [91] Los quimiótrofos utilizan compuestos químicos como fuente de energía al transferir electrones de un donante de electrones dado a un aceptor de electrones terminal en una reacción redox. Esta reacción libera energía que puede usarse para impulsar el metabolismo. Los quimiótrofos se dividen además por los tipos de compuestos que utilizan para transferir electrones. Las bacterias que utilizan compuestos inorgánicos como el hidrógeno, el monóxido de carbono o el amoniaco como fuentes de electrones se denominan litótrofos, mientras que las que utilizan compuestos orgánicos se denominan organótrofos. [91] Los compuestos utilizados para recibir electrones también se utilizan para clasificar las bacterias: los organismos aeróbicos utilizan oxígeno como aceptor de electrones terminal, mientras que los organismos anaeróbicos utilizan otros compuestos como nitrato, sulfato o dióxido de carbono. [91]

Muchas bacterias obtienen su carbono de otro carbono orgánico, llamado heterotrofia. Otras, como las cianobacterias y algunas bacterias violetas, son autótrofas, lo que significa que obtienen carbono celular mediante la fijación de dióxido de carbono. [92] En circunstancias inusuales, las bacterias metanotróficas pueden utilizar el gas metano como fuente de electrones y como sustrato para el anabolismo del carbono. [93]

Tipos nutricionales en el metabolismo bacteriano.
Tipo nutricional Fuente de energía Fuente de carbono Ejemplos de
Fotótrofos Luz del sol Compuestos orgánicos (fotoheterótrofos) o fijación de carbono (fotoautótrofos) Cianobacterias, bacterias verdes de azufre, cloroflexi o bacterias púrpuras
Litotrofos Compuestos inorgánicos Compuestos orgánicos (litoheterótrofos) o fijación de carbono (litoautótrofos) Termodesulfobacterias, Hydrogenophilaceaeo Nitrospirae
Organótrofos Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos (quimioheterótrofos) o fijación de carbono (quimioautótrofos) Bacilo, Clostridium o Enterobacterias

En muchos sentidos, el metabolismo bacteriano proporciona rasgos que son útiles para la estabilidad ecológica y para la sociedad humana. Un ejemplo es que algunas bacterias tienen la capacidad de fijar gas nitrógeno utilizando la enzima nitrogenasa. Este rasgo de importancia ambiental se puede encontrar en bacterias de la mayoría de los tipos metabólicos enumerados anteriormente. [94] Esto conduce a los procesos ecológicamente importantes de desnitrificación, reducción de sulfato y acetogénesis, respectivamente. [95] [96] Los procesos metabólicos bacterianos también son importantes en las respuestas biológicas a la contaminación, por ejemplo, las bacterias reductoras de sulfato son en gran parte responsables de la producción de formas altamente tóxicas de mercurio (metil y dimetilmercurio) en el medio ambiente. [97] Los anaerobios no respiratorios utilizan la fermentación para generar energía y poder reductor, secretando subproductos metabólicos (como el etanol en la elaboración de cerveza) como desechos. Los anaerobios facultativos pueden cambiar entre fermentación y diferentes aceptores de electrones terminales dependiendo de las condiciones ambientales en las que se encuentren. [98]

A diferencia de los organismos multicelulares, los aumentos en el tamaño de las células (crecimiento celular) y la reproducción por división celular están estrechamente vinculados en los organismos unicelulares. Las bacterias crecen hasta un tamaño fijo y luego se reproducen mediante fisión binaria, una forma de reproducción asexual. [99] En condiciones óptimas, las bacterias pueden crecer y dividirse extremadamente rápido, y las poblaciones bacterianas pueden duplicarse tan rápido como cada 9,8 minutos. [100] En la división celular, se producen dos células hijas clonadas idénticas. Algunas bacterias, aunque todavía se reproducen asexualmente, forman estructuras reproductivas más complejas que ayudan a dispersar las células hijas recién formadas. Los ejemplos incluyen la formación de cuerpos fructíferos por Mixobacterias y la formación de hifas aéreas por Streptomyces, o en ciernes. La gemación implica que una célula forma una protuberancia que se desprende y produce una célula hija. [101]

En el laboratorio, las bacterias generalmente se cultivan utilizando medios sólidos o líquidos. Los medios de crecimiento sólidos, como las placas de agar, se utilizan para aislar cultivos puros de una cepa bacteriana. Sin embargo, los medios de cultivo líquidos se utilizan cuando se requiere la medición del crecimiento o grandes volúmenes de células. El crecimiento en medios líquidos agitados se produce como una suspensión celular uniforme, lo que hace que los cultivos sean fáciles de dividir y transferir, aunque es difícil aislar bacterias individuales de medios líquidos. El uso de medios selectivos (medios con nutrientes específicos agregados o deficientes, o con antibióticos agregados) puede ayudar a identificar organismos específicos. [103]

La mayoría de las técnicas de laboratorio para el crecimiento de bacterias utilizan altos niveles de nutrientes para producir grandes cantidades de células de forma económica y rápida. Sin embargo, en ambientes naturales, los nutrientes son limitados, lo que significa que las bacterias no pueden continuar reproduciéndose indefinidamente. Esta limitación de nutrientes ha llevado a la evolución de diferentes estrategias de crecimiento (ver teoría de selección r / K). Algunos organismos pueden crecer extremadamente rápido cuando los nutrientes están disponibles, como la formación de floraciones de algas (y cianobacterias) que a menudo ocurren en los lagos durante el verano.[104] Otros organismos tienen adaptaciones a entornos hostiles, como la producción de múltiples antibióticos por Streptomyces que inhiben el crecimiento de microorganismos competidores. [105] En la naturaleza, muchos organismos viven en comunidades (por ejemplo, biopelículas) que pueden permitir un mayor suministro de nutrientes y protección contra el estrés ambiental. [44] Estas relaciones pueden ser esenciales para el crecimiento de un organismo o grupo de organismos en particular (sintrofia). [106]

El crecimiento bacteriano sigue cuatro fases. Cuando una población de bacterias ingresa por primera vez a un ambiente rico en nutrientes que permite el crecimiento, las células necesitan adaptarse a su nuevo ambiente. La primera fase de crecimiento es la fase de retraso, un período de crecimiento lento en el que las células se adaptan al entorno rico en nutrientes y se preparan para un crecimiento rápido. La fase de retraso tiene altas tasas de biosíntesis, ya que se producen las proteínas necesarias para un crecimiento rápido. [107] [108] La segunda fase de crecimiento es la fase logarítmica, también conocida como fase exponencial. La fase logarítmica está marcada por un rápido crecimiento exponencial. La velocidad a la que las células crecen durante esta fase se conoce como tasa de crecimiento (k), y el tiempo que tardan las células en duplicarse se conoce como tiempo generacional (gramo). Durante la fase de registro, los nutrientes se metabolizan a máxima velocidad hasta que uno de los nutrientes se agota y comienza a limitar el crecimiento. La tercera fase de crecimiento es la fase estacionaria y es causado por el agotamiento de nutrientes. Las células reducen su actividad metabólica y consumen proteínas celulares no esenciales. La fase estacionaria es una transición de un crecimiento rápido a un estado de respuesta al estrés y hay una mayor expresión de genes involucrados en la reparación del ADN, el metabolismo antioxidante y el transporte de nutrientes. [109] La fase final es la fase de muerte en la que las bacterias se quedan sin nutrientes y mueren. [110]

La mayoría de las bacterias tienen un solo cromosoma circular que puede variar en tamaño desde solo 160,000 pares de bases en las bacterias endosimbióticas. Carsonella ruddii, [111] a 12,200,000 pares de bases (12.2 Mbp) en las bacterias que habitan en el suelo Sorangium cellulosum. [112] Hay muchas excepciones, por ejemplo, algunas Streptomyces y Borrelia especies contienen un solo cromosoma lineal, [113] [114] mientras que algunos Vibrio las especies contienen más de un cromosoma. [115] Las bacterias también pueden contener plásmidos, pequeñas moléculas extracromosómicas de ADN que pueden contener genes para diversas funciones útiles, como la resistencia a los antibióticos, las capacidades metabólicas o varios factores de virulencia. [116]

Los genomas de las bacterias suelen codificar entre unos cientos y unos miles de genes. Los genes en los genomas bacterianos suelen ser un solo tramo continuo de ADN y, aunque existen varios tipos diferentes de intrones en las bacterias, estos son mucho más raros que en los eucariotas. [117]

Las bacterias, como organismos asexuales, heredan una copia idéntica de los genomas de los padres y son clonales. Sin embargo, todas las bacterias pueden evolucionar mediante la selección de cambios en el ADN de su material genético causados ​​por recombinación genética o mutaciones. Las mutaciones provienen de errores cometidos durante la replicación del ADN o de la exposición a mutágenos. Las tasas de mutación varían ampliamente entre diferentes especies de bacterias e incluso entre diferentes clones de una sola especie de bacteria. [118] Los cambios genéticos en los genomas bacterianos provienen de una mutación aleatoria durante la replicación o de una "mutación dirigida por estrés", donde los genes involucrados en un proceso particular que limita el crecimiento tienen una tasa de mutación aumentada. [119]

Algunas bacterias también transfieren material genético entre células. Esto puede ocurrir de tres formas principales. Primero, las bacterias pueden absorber ADN exógeno de su entorno, en un proceso llamado transformación. [120] Muchas bacterias pueden absorber ADN del medio de forma natural, mientras que otras deben ser modificadas químicamente para inducirlas a absorber ADN. [121] El desarrollo de la competencia en la naturaleza generalmente se asocia con condiciones ambientales estresantes y parece ser una adaptación para facilitar la reparación del daño del ADN en las células receptoras. [122] La segunda forma en que las bacterias transfieren material genético es por transducción, cuando la integración de un bacteriófago introduce ADN extraño en el cromosoma. Existen muchos tipos de bacteriófagos, algunos simplemente infectan y lisan sus bacterias huésped, mientras que otros se insertan en el cromosoma bacteriano. [123] Las bacterias resisten la infección por fagos mediante sistemas de modificación por restricción que degradan el ADN extraño, [124] y un sistema que utiliza secuencias CRISPR para retener fragmentos de los genomas del fago con los que las bacterias han entrado en contacto en el pasado, lo que les permite bloquear la replicación del virus a través de una forma de interferencia de ARN. [125] [126] El tercer método de transferencia de genes es la conjugación, mediante el cual el ADN se transfiere a través del contacto celular directo. En circunstancias normales, la transducción, conjugación y transformación implican la transferencia de ADN entre bacterias individuales de la misma especie, pero ocasionalmente puede producirse una transferencia entre individuos de diferentes especies bacterianas y esto puede tener consecuencias importantes, como la transferencia de resistencia a los antibióticos. [127] [128] En tales casos, la adquisición de genes de otras bacterias o del medio ambiente se denomina transferencia de genes horizontal y puede ser común en condiciones naturales. [129]

Movimiento

Muchas bacterias son móviles (capaces de moverse por sí mismas) y lo hacen utilizando una variedad de mecanismos. Los mejor estudiados son los flagelos, largos filamentos que son activados por un motor en la base para generar un movimiento similar a una hélice. [130] El flagelo bacteriano está compuesto por unas 20 proteínas, con aproximadamente otras 30 proteínas necesarias para su regulación y ensamblaje. [130] El flagelo es una estructura giratoria impulsada por un motor reversible en la base que utiliza el gradiente electroquímico a través de la membrana para obtener energía. [131]

Las bacterias pueden utilizar los flagelos de diferentes formas para generar diferentes tipos de movimiento. Muchas bacterias (como E. coli) tienen dos modos distintos de movimiento: movimiento hacia adelante (natación) y volteretas. El dar vueltas les permite reorientarse y hace que su movimiento sea un paseo aleatorio tridimensional. [132] Las especies bacterianas difieren en el número y la disposición de los flagelos en su superficie, algunas tienen un solo flagelo (monotricho), un flagelo en cada extremo (anfítrico), grupos de flagelos en los polos de la célula (lophotrichous), mientras que otros tienen flagelos distribuidos por toda la superficie de la célula (peritrico). Los flagelos de un grupo único de bacterias, las espiroquetas, se encuentran entre dos membranas en el espacio periplásmico. Tienen un cuerpo helicoidal distintivo que gira a medida que se mueve. [130]

Otros dos tipos de movimiento bacteriano se denominan motilidad espasmódica que se basa en una estructura denominada pilus tipo IV [133] y motilidad deslizante, que utiliza otros mecanismos. En la motilidad espasmódica, el pilus en forma de varilla se extiende hacia afuera de la célula, se une a algo de sustrato y luego se retrae, tirando de la célula hacia adelante. [134]

Las bacterias móviles son atraídas o repelidas por ciertos estímulos en conductas llamadas impuestos: estos incluyen quimiotaxis, fototaxis, taxis de energía y magnetotaxis. [135] [136] [137] En un grupo peculiar, las mixobacterias, las bacterias individuales se mueven juntas para formar ondas de células que luego se diferencian para formar cuerpos fructíferos que contienen esporas. [41] Las mixobacterias se mueven solo cuando están en superficies sólidas, a diferencia de E. coli, que es móvil en medios líquidos o sólidos. [138]

Varios Listeria y Shigella las especies se mueven dentro de las células huésped usurpando el citoesqueleto, que normalmente se usa para mover orgánulos dentro de la célula. Al promover la polimerización de actina en un polo de sus células, pueden formar una especie de cola que las empuja a través del citoplasma de la célula huésped. [139]

Comunicación

Algunas bacterias tienen sistemas químicos que generan luz. Esta bioluminiscencia ocurre a menudo en bacterias que viven en asociación con peces, y la luz probablemente sirve para atraer peces u otros animales grandes. [140]

Las bacterias a menudo funcionan como agregados multicelulares conocidos como biopelículas, intercambiando una variedad de señales moleculares para la comunicación entre células y participando en un comportamiento multicelular coordinado. [141] [142]

Los beneficios comunes de la cooperación multicelular incluyen una división celular del trabajo, el acceso a recursos que no pueden ser utilizados eficazmente por células individuales, la defensa colectiva contra los antagonistas y la optimización de la supervivencia de la población mediante la diferenciación en distintos tipos de células. [141] Por ejemplo, las bacterias en las biopelículas pueden tener una resistencia 500 veces mayor a los agentes antibacterianos que las bacterias "planctónicas" individuales de la misma especie. [142]

Un tipo de comunicación intercelular mediante una señal molecular se llama detección de quórum, que sirve para determinar si existe una densidad de población local que sea lo suficientemente alta como para que sea productivo invertir en procesos que solo tienen éxito si hay un gran número de personas similares. los organismos se comportan de manera similar, como excretando enzimas digestivas o emitiendo luz. [143] [144]

La detección de quórum permite a las bacterias coordinar la expresión génica y les permite producir, liberar y detectar autoinductores o feromonas que se acumulan con el crecimiento de la población celular. [145]

La clasificación busca describir la diversidad de especies bacterianas nombrando y agrupando organismos basados ​​en similitudes. Las bacterias se pueden clasificar sobre la base de la estructura celular, el metabolismo celular o las diferencias en los componentes celulares, como el ADN, los ácidos grasos, los pigmentos, los antígenos y las quinonas. [103] Si bien estos esquemas permitían la identificación y clasificación de cepas bacterianas, no estaba claro si estas diferencias representaban variaciones entre especies distintas o entre cepas de la misma especie. Esta incertidumbre se debió a la falta de estructuras distintivas en la mayoría de las bacterias, así como a la transferencia lateral de genes entre especies no relacionadas. [147] Debido a la transferencia lateral de genes, algunas bacterias estrechamente relacionadas pueden tener morfologías y metabolismos muy diferentes. Para superar esta incertidumbre, la clasificación bacteriana moderna hace hincapié en la sistemática molecular, utilizando técnicas genéticas como la determinación de la proporción de citosina de guanina, la hibridación genoma-genoma, así como la secuenciación de genes que no han sufrido una transferencia génica lateral extensa, como el gen rRNA. [148] La clasificación de las bacterias se determina mediante la publicación en la Revista Internacional de Bacteriología Sistemática, [149] y el Manual de Bacteriología Sistemática de Bergey. [150] El Comité Internacional de Bacteriología Sistemática (ICSB) mantiene normas internacionales para la denominación de bacterias y categorías taxonómicas y para la clasificación de las mismas en el Código Internacional de Nomenclatura de Bacterias. [151]

El término "bacteria" se aplicó tradicionalmente a todos los procariotas unicelulares microscópicos. Sin embargo, la sistemática molecular mostró que la vida procariota constaba de dos dominios separados, originalmente llamados Eubacterias y Arqueobacterias, pero ahora llamado Bacterias y Arqueas que evolucionó independientemente de un ancestro común antiguo. [1] Las arqueas y los eucariotas están más estrechamente relacionados entre sí que con las bacterias. Estos dos dominios, junto con Eukarya, son la base del sistema de tres dominios, que actualmente es el sistema de clasificación más utilizado en microbiología. [152] Sin embargo, debido a la introducción relativamente reciente de la sistemática molecular y un rápido aumento en el número de secuencias genómicas disponibles, la clasificación bacteriana sigue siendo un campo cambiante y en expansión. [153] [154] Por ejemplo, Cavalier-Smith argumentó que Archaea y Eukaryotes evolucionaron a partir de bacterias Gram-positivas. [155]

La identificación de bacterias en el laboratorio es particularmente relevante en medicina, donde el tratamiento correcto lo determina la especie bacteriana que causa una infección. En consecuencia, la necesidad de identificar patógenos humanos fue un gran impulso para el desarrollo de técnicas para identificar bacterias. [156]

los Tinción de Gram, desarrollado en 1884 por Hans Christian Gram, caracteriza las bacterias en función de las características estructurales de sus paredes celulares. [66] Las capas gruesas de peptidoglicano en la pared celular "Gram-positivas" se tiñen de púrpura, mientras que la pared celular delgada "Gram-negativa" aparece rosada. Al combinar la morfología y la tinción de Gram, la mayoría de las bacterias se pueden clasificar como pertenecientes a uno de cuatro grupos (cocos grampositivos, bacilos grampositivos, cocos gramnegativos y bacilos gramnegativos). Algunos organismos se identifican mejor mediante tinciones distintas de la tinción de Gram, en particular micobacterias o Nocardia, que muestran solidez a los ácidos en tintes Ziehl-Neelsen o similares. [157] Es posible que sea necesario identificar otros organismos por su crecimiento en medios especiales o por otras técnicas, como la serología. [158]

Las técnicas de cultivo están diseñadas para promover el crecimiento e identificar bacterias particulares, mientras restringen el crecimiento de otras bacterias en la muestra. A menudo, estas técnicas están diseñadas para muestras específicas, por ejemplo, se tratará una muestra de esputo para identificar los organismos que causan neumonía, mientras que las muestras de heces se cultivan en medios selectivos para identificar los organismos que causan diarrea, mientras se previene el crecimiento de bacterias no patógenas. Las muestras que normalmente son estériles, como sangre, orina o líquido cefalorraquídeo, se cultivan en condiciones diseñadas para hacer crecer todos los organismos posibles. [103] [159] Una vez que se ha aislado un organismo patógeno, se puede caracterizar aún más por su morfología, patrones de crecimiento (como crecimiento aeróbico o anaeróbico), patrones de hemólisis y tinción. [160]

Al igual que con la clasificación bacteriana, la identificación de bacterias se utiliza cada vez más mediante métodos moleculares. Los diagnósticos que utilizan herramientas basadas en ADN, como la reacción en cadena de la polimerasa, son cada vez más populares debido a su especificidad y velocidad, en comparación con los métodos basados ​​en cultivos. [161] Estos métodos también permiten la detección e identificación de células "viables pero no cultivables" que son metabólicamente activas pero que no se dividen. [162] Sin embargo, incluso utilizando estos métodos mejorados, el número total de especies bacterianas no se conoce y ni siquiera se puede estimar con certeza. Según la clasificación actual, hay un poco menos de 9.300 especies conocidas de procariotas, que incluyen bacterias y arqueas [163], pero los intentos de estimar el número real de diversidad bacteriana han oscilado entre 10 7 y 10 9 especies en total, e incluso estas diversas estimaciones puede estar desviado en muchos órdenes de magnitud. [164] [165]

Árbol filogenético

Según el análisis filogenético de Zhu (2019), las relaciones podrían ser las siguientes: [166]

A pesar de su aparente simplicidad, las bacterias pueden formar asociaciones complejas con otros organismos. Estas asociaciones simbióticas se pueden dividir en parasitismo, mutualismo y comensalismo. Debido a su pequeño tamaño, las bacterias comensales son ubicuas y crecen en animales y plantas exactamente como crecerán en cualquier otra superficie. Sin embargo, su crecimiento puede verse incrementado por el calor y el sudor, y grandes poblaciones de estos organismos en humanos son la causa del olor corporal. [168]

Depredadores

Algunas especies de bacterias matan y luego consumen otros microorganismos, estas especies se llaman bacterias depredadoras. [169] Estos incluyen organismos como Myxococcus xanthus, que forma enjambres de células que matan y digieren cualquier bacteria que encuentren. [170] Otros depredadores bacterianos se adhieren a sus presas para digerirlas y absorber nutrientes, como Vampirovibrio chlorellavorus, [171] o invadir otra célula y multiplicarse dentro del citosol, como Daptobacter. [172] Se cree que estas bacterias depredadoras evolucionaron a partir de saprófagos que consumían microorganismos muertos, a través de adaptaciones que les permitieron atrapar y matar a otros organismos. [173]

Mutualistas

Ciertas bacterias forman asociaciones espaciales estrechas que son esenciales para su supervivencia. Una de esas asociaciones mutualistas, llamada transferencia de hidrógeno entre especies, se produce entre grupos de bacterias anaeróbicas que consumen ácidos orgánicos, como el ácido butírico o el ácido propiónico, y producen hidrógeno, y arqueas metanogénicas que consumen hidrógeno. [174] Las bacterias en esta asociación no pueden consumir los ácidos orgánicos ya que esta reacción produce hidrógeno que se acumula en su entorno. Solo la asociación íntima con las arqueas que consumen hidrógeno mantiene la concentración de hidrógeno lo suficientemente baja como para permitir que las bacterias crezcan. [175]

En el suelo, los microorganismos que residen en la rizosfera (una zona que incluye la superficie de la raíz y el suelo que se adhiere a la raíz después de una suave agitación) realizan la fijación de nitrógeno, convirtiendo el gas nitrógeno en compuestos nitrogenados. [176] Esto sirve para proporcionar una forma de nitrógeno fácilmente absorbible para muchas plantas, que no pueden fijar nitrógeno por sí mismas. Muchas otras bacterias se encuentran como simbiontes en humanos y otros organismos. Por ejemplo, la presencia de más de 1000 especies bacterianas en la flora intestinal humana normal de los intestinos puede contribuir a la inmunidad intestinal, sintetizar vitaminas, como ácido fólico, vitamina K y biotina, convertir azúcares en ácido láctico (ver Lactobacillus), además de fermentar carbohidratos complejos no digeribles. [177] [178] [179] La presencia de esta flora intestinal también inhibe el crecimiento de bacterias potencialmente patógenas (generalmente a través de la exclusión competitiva) y, en consecuencia, estas bacterias beneficiosas se venden como suplementos dietéticos probióticos. [180]

Patógenos

Si las bacterias forman una asociación parasitaria con otros organismos, se clasifican como patógenos. Las bacterias patógenas son una de las principales causas de muerte y enfermedades humanas y causan infecciones como el tétanos (causado por Clostridium tetani), fiebre tifoidea, difteria, sífilis, cólera, enfermedades transmitidas por alimentos, lepra (causada por Micobacterium leprae) y tuberculosis (causada por Tuberculosis micobacteriana). Una causa patógena de una enfermedad médica conocida solo puede descubrirse muchos años después, como fue el caso de Helicobacter pylori y enfermedad de úlcera péptica. Las enfermedades bacterianas también son importantes en la agricultura, con bacterias que causan manchas foliares, fuego bacteriano y marchitez en las plantas, así como enfermedad de Johne, mastitis, salmonela y ántrax en animales de granja. [181]

Cada especie de patógeno tiene un espectro característico de interacciones con sus huéspedes humanos. Algunos organismos, como Estafilococo o Estreptococo, puede causar infecciones cutáneas, neumonía, meningitis y sepsis, una respuesta inflamatoria sistémica que produce shock, vasodilatación masiva y muerte. [182] Sin embargo, estos organismos también forman parte de la flora humana normal y, por lo general, existen en la piel o en la nariz sin causar ninguna enfermedad.Otros organismos invariablemente causan enfermedades en humanos, como Rickettsia, que son parásitos intracelulares obligados capaces de crecer y reproducirse solo dentro de las células de otros organismos. Una especie de Rickettsia causa tifus, mientras que otra causa la fiebre maculosa de las Montañas Rocosas. Clamidia, otro filo de parásitos intracelulares obligados, contiene especies que pueden causar neumonía o infección del tracto urinario y pueden estar involucradas en enfermedades coronarias. [183] ​​Por último, algunas especies, como Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cenocepacia, y Mycobacterium avium, son patógenos oportunistas y causan enfermedades principalmente en personas que padecen inmunosupresión o fibrosis quística. [184] [185]

Las infecciones bacterianas pueden tratarse con antibióticos, que se clasifican como bactericidas si matan bacterias o bacteriostáticos si solo previenen el crecimiento bacteriano. Hay muchos tipos de antibióticos y cada clase inhibe un proceso que es diferente en el patógeno del que se encuentra en el huésped. Un ejemplo de cómo los antibióticos producen toxicidad selectiva son el cloranfenicol y la puromicina, que inhiben el ribosoma bacteriano, pero no el ribosoma eucariota estructuralmente diferente. [186] Los antibióticos se utilizan tanto en el tratamiento de enfermedades humanas como en la agricultura intensiva para promover el crecimiento animal, donde pueden estar contribuyendo al rápido desarrollo de la resistencia a los antibióticos en las poblaciones bacterianas. [187] Las infecciones se pueden prevenir con medidas antisépticas, como esterilizar la piel antes de perforarla con la aguja de una jeringa y con el cuidado adecuado de los catéteres permanentes. Los instrumentos quirúrgicos y dentales también se esterilizan para evitar la contaminación por bacterias. Los desinfectantes como la lejía se utilizan para matar bacterias u otros patógenos en las superficies para prevenir la contaminación y reducir aún más el riesgo de infección. [188]

Bacterias, a menudo bacterias del ácido láctico, como Lactobacillus y Lactococcus, en combinación con levaduras y mohos, se han utilizado durante miles de años en la preparación de alimentos fermentados, como queso, encurtidos, salsa de soja, chucrut, vinagre, vino y yogur. [189] [190]

La capacidad de las bacterias para degradar una variedad de compuestos orgánicos es notable y se ha utilizado en el procesamiento de desechos y la biorremediación. Las bacterias capaces de digerir los hidrocarburos del petróleo se utilizan a menudo para limpiar los derrames de petróleo. [191] Se agregó fertilizante a algunas de las playas en Prince William Sound en un intento de promover el crecimiento de estas bacterias naturales después de 1989 Exxon Valdez Derrame de petróleo. Estos esfuerzos fueron efectivos en playas que no estaban demasiado cubiertas de petróleo. Las bacterias también se utilizan para la biorremediación de desechos tóxicos industriales. [192] En la industria química, las bacterias son más importantes en la producción de productos químicos enantioméricamente puros para su uso como productos farmacéuticos o agroquímicos. [193]

También se pueden utilizar bacterias en lugar de pesticidas en el control biológico de plagas. Esto comúnmente involucra bacilo turingiensico (también llamada BT), una bacteria Gram-positiva que vive en el suelo. Las subespecies de esta bacteria se utilizan como insecticidas específicos de lepidópteros con nombres comerciales como Dipel y Thuricide. [194] Debido a su especificidad, estos plaguicidas se consideran respetuosos con el medio ambiente, con poco o ningún efecto sobre los seres humanos, la vida silvestre, los polinizadores y la mayoría de los otros insectos beneficiosos. [195] [196]

Debido a su capacidad para crecer rápidamente y la relativa facilidad con la que pueden manipularse, las bacterias son los caballos de batalla de los campos de la biología molecular, la genética y la bioquímica. Al realizar mutaciones en el ADN bacteriano y examinar los fenotipos resultantes, los científicos pueden determinar la función de genes, enzimas y vías metabólicas en las bacterias y luego aplicar este conocimiento a organismos más complejos. [197] Este objetivo de comprender la bioquímica de una célula alcanza su expresión más compleja en la síntesis de enormes cantidades de datos de expresión génica y cinética enzimática en modelos matemáticos de organismos completos. Esto se puede lograr en algunas bacterias bien estudiadas, con modelos de Escherichia coli metabolismo que ahora se está produciendo y probando. [198] [199] Esta comprensión del metabolismo bacteriano y la genética permite el uso de biotecnología para bioingeniería de bacterias para la producción de proteínas terapéuticas, como insulina, factores de crecimiento o anticuerpos. [200] [201]

Debido a su importancia para la investigación en general, las muestras de cepas bacterianas se aíslan y conservan en los Centros de Recursos Biológicos. Esto asegura la disponibilidad de la cepa para los científicos de todo el mundo. [202]

Las bacterias fueron observadas por primera vez por el microscopista holandés Antonie van Leeuwenhoek en 1676, utilizando un microscopio de lente única diseñado por él mismo. [203] Luego publicó sus observaciones en una serie de cartas a la Royal Society de Londres. [204] [205] [206] Las bacterias fueron el descubrimiento microscópico más notable de Leeuwenhoek. Estaban justo en el límite de lo que sus simples lentes podían distinguir y, en una de las pausas más sorprendentes de la historia de la ciencia, nadie más los volvería a ver durante más de un siglo. [207] Sus observaciones también incluyeron protozoos a los que llamó animálculos, y sus hallazgos se analizaron nuevamente a la luz de los hallazgos más recientes de la teoría celular. [208]

Christian Gottfried Ehrenberg introdujo la palabra "bacteria" en 1828. [209] De hecho, su Bacteria era un género que contenía bacterias en forma de bastón que no formaban esporas, [210] a diferencia de Bacilo, un género de bacterias formadoras de esporas en forma de bastón definido por Ehrenberg en 1835. [211]

Louis Pasteur demostró en 1859 que el crecimiento de microorganismos provoca el proceso de fermentación, y que este crecimiento no se debe a la generación espontánea (las levaduras y mohos, comúnmente asociados con la fermentación, no son bacterias, sino hongos). Junto con su contemporáneo Robert Koch, Pasteur fue uno de los primeros defensores de la teoría de los gérmenes de la enfermedad. [212] Antes que ellos, Ignaz Semmelweis y Joseph Lister se habían dado cuenta de la importancia de las manos desinfectadas en el trabajo médico. Las ideas de Semmelweis fueron rechazadas y su libro sobre el tema condenado por la comunidad médica, pero después de que los médicos de Lister comenzaron a desinfectar sus manos en la década de 1870. Si bien Semmelweis, que comenzó con reglas sobre el lavado de manos en su hospital en la década de 1840, fue anterior a la difusión de las ideas sobre los gérmenes mismos y atribuyó las enfermedades a la "materia orgánica animal en descomposición", Lister estuvo activo más tarde. [213]

Robert Koch, pionero en microbiología médica, trabajó sobre el cólera, el ántrax y la tuberculosis. En su investigación sobre la tuberculosis, Koch finalmente demostró la teoría de los gérmenes, por la que recibió un Premio Nobel en 1905. [214] En los postulados de Koch, estableció criterios para probar si un organismo es la causa de una enfermedad, y estos postulados todavía son utilizado hoy. [215]

Se dice que Ferdinand Cohn fue uno de los fundadores de la bacteriología, que estudió las bacterias a partir de 1870. Cohn fue el primero en clasificar las bacterias en función de su morfología. [216] [217]

Aunque se sabía en el siglo XIX que las bacterias son la causa de muchas enfermedades, no se disponía de tratamientos antibacterianos eficaces. [218] En 1910, Paul Ehrlich desarrolló el primer antibiótico, cambiando los tintes que tiñeron selectivamente Treponema pallidum—La espiroqueta que causa la sífilis— en compuestos que matan selectivamente al patógeno. [219] Ehrlich había sido galardonado con un Premio Nobel de 1908 por su trabajo en inmunología y fue pionero en el uso de tinciones para detectar e identificar bacterias, siendo su trabajo la base de la tinción de Gram y la tinción de Ziehl-Neelsen. [220]

Un gran paso adelante en el estudio de las bacterias se produjo en 1977 cuando Carl Woese reconoció que las arqueas tienen una línea separada de descendencia evolutiva de las bacterias. [3] Esta nueva taxonomía filogenética dependía de la secuenciación del ARN ribosómico 16S y dividía a los procariotas en dos dominios evolutivos, como parte del sistema de tres dominios. [1]

Adams, Casey J. Meade, Thomas J. (2021). "Capítulo 15. Bacterias de imágenes con resonancia magnética mejorada por contraste". Iones metálicos en técnicas de bioimagen. Saltador. págs. 425–435. doi: 10.1515 / 9783110685701-021.


¿Por qué existen diferentes especies de bacterias? - biología

El mundo microbiano:
Columna de Winogradsky: vida perpetua en un tubo

Producida por Jim Deacon
Instituto de Biología Celular y Molecular, Universidad de Edimburgo

Este es uno de los 10 perfiles sobre el papel de los microorganismos en los procesos ambientales.
Se trata de un sistema modelo simple de ciclo de nutrientes en aguas naturales.

Las bacterias procariotas y arqueas exhiben un asombroso diversidad metabólica, que supera con creces la de animales, plantas, hongos y otros organismos superiores. Los procariotas literalmente mantienen en movimiento nuestro mundo biológico reciclando todos los elementos minerales necesarios para el sustento de la vida.

Dos famosos microbiólogos fueron pioneros en el estudio de estos procesos: Sergio Winogradsky (1856-1953) y Martinus Willem Beijerinck (1851-1931). En contraste con los estudios de cultivo puro de otros microbiólogos pioneros como Louis Pasteur y Robert Koch, estos trabajadores estudiaron las relaciones entre diferentes tipos de microorganismos en comunidades mixtas.

Una simple demostración de laboratorio: el Columna de Winogradsky - ilustra cómo los diferentes microorganismos desempeñan sus funciones interdependientes: las actividades de un organismo permiten que otro crezca y viceversa. Estas columnas son sistemas de reciclaje completos e independientes, ¡impulsados ​​únicamente por la energía de la luz!

Las columnas ( Figura A ) son fáciles de instalar con un tubo de vidrio o metacrilato, de unos 30 cm de alto y 5 cm de diámetro. El lodo del fondo de un lago o río se complementa con celulosa (por ejemplo, periódico), sulfato de sodio y carbonato de calcio, y luego se agrega al tercio inferior del tubo. El resto del tubo se llena con agua del lago o río, y el tubo se tapa y se coloca cerca de una ventana con tiras de luces suplementarias.

Todos los organismos están presentes inicialmente en cantidades reducidas, pero cuando los tubos se incuban durante 2 a 3 meses los diferentes tipos de microorganismos proliferan y ocupan distintas zonas donde las condiciones ambientales favorecen sus actividades específicas.

Regresaremos a las columnas 'verdaderas' más adelante, pero primero usaremos una columna idealizada que se muestra a continuación y enumeraremos algunas de las actividades principales que ocurren.

2. Los únicos organismos que pueden crecer en condiciones anaeróbicas son los que fermentan materia orgánica y los que realizan respiración anaeróbica. Fermentación es un proceso en el que los compuestos orgánicos se degradan de forma incompleta, por ejemplo, las levaduras fermentan los azúcares en alcohol. Respiración anaerobica es un proceso en el que los sustratos orgánicos se degradan completamente a CO2, pero usando una sustancia distinta al oxígeno como aceptor de electrones terminal. Algunas bacterias respiran usando iones de nitrato o sulfato, de la misma manera que usamos oxígeno como aceptor terminal de electrones durante la respiración.

3. Algunos degradante de celulosa Clostridium las especies comienzan a crecer cuando el oxígeno se agota en el sedimento. Todos Clostridium Las especies son estrictamente anaeróbicas porque sus células vegetativas mueren por exposición al oxígeno, pero pueden sobrevivir como esporas en condiciones aeróbicas. Degradan la celulosa a glucosa y luego fermentan la glucosa para obtener energía, produciendo una variedad de compuestos orgánicos simples (etanol, ácido acético, ácido succínico, etc.) como productos finales de fermentación.

Figura B. Este tubo se llenó con medio nutritivo estéril que contenía sulfato, un ácido orgánico y un clavo de hierro. Fue inoculado con un cultivo puro de Desulfovibrio, y después de 10 días el contenido se volvió negro. Desulfovibrio tiene celdas pequeñas en forma de coma. Figura C Una especie de Tiocapsa (bacteria de azufre púrpura) de la columna de Winogradsky (número 2) que se muestra en la Fig. A en la parte superior de esta página. Visto por microscopía de contraste de fase. El color púrpura se puede ver donde las células son muy densas.

5. La difusión de H2S del sedimento a la columna de agua permite bacterias fotosintéticas anaeróbicas crecer. Por lo general, se ven como dos bandas estrechas de colores brillantes inmediatamente encima del sedimento: una zona de bacterias de azufre verde luego una zona de bacterias de azufre púrpura ( Figura C ) .

Las bacterias de azufre verde y púrpura obtienen energía de las reacciones a la luz y producen sus materiales celulares a partir del CO.2 de la misma manera que lo hacen las plantas. Sin embargo, hay una diferencia esencial: no generan oxígeno durante la fotosíntesis porque no usan agua como reductor, sino que usan H2S. Las siguientes ecuaciones simplificadas muestran el paralelo.

6 CO2 + 6 H2S = C6H12O6 + 6 S (fotosíntesis anaeróbica bacteriana)

En realidad, la ecuación balanceada es: 6 CO2 + 12 H2S = C6H12O6 + 6 H20 + 12S

Las bacterias de azufre púrpura suelen tener células grandes y depositan gránulos de azufre dentro de las células. El organismo que se muestra aquí (Fig. C) es una especie de Tiocapsa. Las bacterias verdes del azufre tienen células más pequeñas y típicamente depositan azufre externamente.

El azufre (o sulfato formado a partir de él) producido por las bacterias fotosintéticas regresa al sedimento donde puede ser reciclado por Desulfovibrio - parte de ciclo del azufre en aguas naturales.

Estas bacterias crecen en condiciones anaeróbicas, obteniendo su energía de reacciones a la luz pero utilizando ácidos orgánicos como fuente de carbono para la síntesis celular. Entonces se denominan fotoheterótrofos. Los ácidos orgánicos que utilizan son los productos de fermentación de otras bacterias anaeróbicas (p. Ej. Clostridium especies), pero las bacterias púrpuras sin azufre son intolerantes a los niveles altos de H2Concentraciones de S, por lo que ocurren por encima de la zona donde se encuentran las bacterias de azufre verde y púrpura.

Las columnas que se muestran en la parte superior de esta página (Fig. A) han pasado la etapa en la que estos organismos son comunes porque las columnas de agua se oxigenaron por las cianobacterias ( Fig. D ) .

(i) Cualquier H2S que se difunde en la zona aeróbica puede oxidarse a sulfato por el bacterias oxidantes de azufre. Estas bacterias obtienen energía de la oxidación de H2S, y sintetizan su propia materia orgánica a partir de CO2. Entonces se denominan quimiosintético organismos, o quimioautótrofos. En el suelo se encuentran tipos similares de organismos, que obtienen energía de la oxidación del amonio a nitrato, que luego se filtra del suelo y puede acumularse en los suministros de agua.

(ii) Fotosintético cianobacterias puede crecer en las zonas superiores. Estas son las únicas bacterias que tienen fotosíntesis que genera oxígeno como el de las plantas. De hecho, hay pruebas muy sólidas de que los cloroplastos de las plantas se originaron como cianobacterias (o los antepasados ​​de las cianobacterias actuales) que vivieron como simbiontes dentro de las células de un eucariota primitivo. Del mismo modo, hay pruebas igualmente sólidas de que las mitocondrias de los eucariotas actuales se derivaron de bacterias púrpuras.

Una vez que las cianobacterias comienzan a crecer, pueden oxigenar gran parte del agua. Esto sucedió en la columna 2 (Fig. A) en la parte superior de esta página: toda la columna de agua estaba dominada por una masa de cianobacterias compuestas de filamentos espirales (ver Fig. D).

Vainas estrechas de las bacterias envainadas, tomadas de la zona superior amarillo-naranja de la columna Winogradsky (marcada con 1) en la Fig. A. La mayoría de las vainas estaban vacías. El mismo aumento que se usó para la cianobacteria en la Fig. D.

La columna de Winogradsky es una demostración clásica de la diversidad metabólica de los procariotas. Toda la vida en la tierra se puede clasificar en términos del carbono del organismo y la fuente de energía: la energía se puede obtener a partir de reacciones lumínicas (fotótrofos) o por oxidaciones químicas (de sustancias orgánicas o inorgánicas) (quimiotrofos) el carbono para la síntesis celular se puede obtener del CO2 (autótrofos) o de compuestos orgánicos preformados (heterótrofos). Combinando estas categorías, obtenemos las cuatro estrategias básicas de vida: fotoautótrofos (por ejemplo, plantas), quimioheterótrofos (por ejemplo, animales, hongos), fotoheterótrofos y quimioautótrofos. Solo en las bacterias, y entre las bacterias dentro de una sola columna de Winogradsky, encontramos las cuatro estrategias básicas de vida.

La columna de Winogradsky es también una demostración clásica de cómo los microorganismos ocupan micrositios altamente específicos de acuerdo con sus tolerancias ambientales y sus requerimientos de carbono y energía.

Y, finalmente, la columna nos permite ver cómo se ciclan los elementos minerales en entornos naturales. Nos centramos principalmente en el azufre, pero existen ciclos equivalentes para el nitrógeno, el carbono y otros elementos.


Las bacterias nos rodean, y eso está bien

Desde el aire libre hasta nuestros órganos internos, el mundo está inundado de bacterias invisibles (algunas se ven creciendo en el plato aquí). La mayoría de la gente asume (injustamente) que todos estos gérmenes son peligrosos. Los biólogos lo saben mejor. El estudio de estos microbios poco comprendidos podría revelar mejor cómo funcionan como "la columna vertebral invisible de la vida".

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Victoria Orphan ha amado el océano desde que tiene memoria. Solía ​​hacer snorkel en el Océano Pacífico cerca de la casa de su familia en San Diego, California. Tomaba su máscara y su tubo de snorkel para visitar el mundo oculto de plantas y animales debajo de la superficie del océano. Huérfano fue a la universidad en la Universidad de California en Santa Bárbara a principios de la década de 1990. Allí descubrió algo que cambió su forma de pensar sobre los océanos y la vida en la Tierra.

Otro estudiante le mostró un pequeño frasco de agua de mar. Orphan no pensó que pareciera tan interesante. Era simplemente agua vieja. Luego, el otro estudiante agregó un químico fluorescente al agua y lo iluminó con luz ultravioleta. El tubo se iluminó cuando millones de pequeñas bacterias comenzaron a brillar. Momentos antes, los microbios habían sido invisibles. “Estos pequeños organismos estaban por todos lados”, dice Orphan, “y sin embargo no pudimos verlos. No sabíamos casi nada sobre ellos ".

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Ahora pasa sus días explorando este mundo unicelular oculto. Como geobióloga en Caltech en Pasadena, California, estudia cómo las bacterias y otras formas de vida microscópicas dan forma a las profundidades marinas.

Las bacterias juegan un papel central en muchos ecosistemas. Estos incluyen los océanos, el suelo y la atmósfera. También son una gran parte de la red alimentaria mundial. Las bacterias hacen posible que exista el resto de la vida en la Tierra. Es por eso que los científicos dicen que estos organismos unicelulares son la columna vertebral invisible de toda la vida, al menos en la Tierra.

Sin embargo, hay muchas cosas que no sabemos sobre ellos. Los científicos creen que han identificado menos del uno por ciento de todas las especies bacterianas.Eso ha llevado a Orphan y a otros a explorar los misterios de su mundo unicelular. Sospechan que las bacterias resultarán clave para comprender y proteger los recursos naturales más importantes de la Tierra.

Los comedores de metano

Algunas bacterias comen cosas realmente raras. Los científicos han encontrado bacterias que se alimentan de rocas, aguas residuales e incluso desechos nucleares. Orphan estudia un tipo de bacteria que vive en el fondo del mar y devora metano.

Explicador: CO2 y otros gases de efecto invernadero

El metano es un gas de efecto invernadero. Al igual que el dióxido de carbono y algunos otros gases de efecto invernadero, entra al aire cuando las personas queman petróleo, gas y carbón. También existen fuentes naturales de metano, como el gas natural, la producción de arroz y el estiércol de vaca. Los gases de efecto invernadero atrapan el calor en la atmósfera. Un exceso de estos gases en la atmósfera terrestre ha estado calentando el clima global.

El metano puede filtrarse de la Tierra en el fondo del mar. Algunos científicos dicen que incluso más metano se escaparía a la atmósfera si no fuera por las bacterias marinas. Algunas de esas bacterias se alimentan de metano. Eso permite que los océanos atrapen una gran cantidad de gas. “Estos microorganismos son los guardianes. Evitan que el metano del océano llegue a la atmósfera, donde puede cambiar los niveles de gases de efecto invernadero ”, explica Orphan.

Encontrar organismos unicelulares en el vasto fondo marino puede ser un desafío. A través de la ventana de un submarino, busca racimos de almejas y gusanos de tubo gigantes. Estos organismos indican que allí también viven bacterias marinas invisibles. Dondequiera que vivan esos comedores de metano, crean nuevas moléculas mientras comen. Otros organismos usan esas nuevas moléculas como alimento. Toda una red alimentaria surge en el fondo del océano.

Orphan y su equipo han encontrado bacterias que se alimentan de metano a lo largo de las grietas del fondo del mar, por donde se filtra este gas. Estas grietas a menudo ocurren cuando dos placas tectonicas chocar entre sí.

Algunas bacterias, aprendieron, pueden comer metano solo al asociarse con otros organismos unicelulares llamados arqueas (Ar-KEE-uh). Ese importante detalle podría ayudar a los científicos a predecir mejor la cantidad de metano que se escapa al aire, dice Orphan.

En las trincheras

Los consumidores de metano no son las únicas bacterias de aguas profundas que interesan a los científicos. "Las profundidades marinas son el hogar de algunos microbios muy interesantes", dice Jennifer Biddle. Es microbióloga marina en la Universidad de Delaware en Newark. Biddle estudia las bacterias que viven en las fosas oceánicas profundas.

Estos cañones submarinos son algunos de los lugares menos estudiados de la Tierra. Son increíblemente difíciles de alcanzar. Challenger Deep gana el récord del lugar más profundo conocido del planeta. En el fondo de la Fosa de las Marianas, en el Pacífico occidental, Challenger Deep se encuentra a unos 11 kilómetros (más de 7 millas) por debajo de la superficie del océano. Si el Monte Everest, la montaña más alta del mundo, se asentara en la Fosa de las Marianas, su pico aún estaría a más de una milla por debajo de las olas.

La Fosa de las Marianas es uno de los lugares más difíciles para que la vida sobreviva. La luz del sol cero lo alcanza. Sus temperaturas son gélidas. Los animales grandes, como las ballenas o los peces, no pueden visitarlos porque las intensas presiones allí los aplastarían. No es de extrañar, entonces, que la mayoría de los lugareños sean microscópicos. Han adaptado sus condiciones extremas.

Biddle y otros científicos se unieron a exploradores de las profundidades del océano para enviar un submarino a Challenger Deep. James Cameron piloteó la embarcación. (Es el director de cine famoso por Avatar y Titánico.) Cameron visitó el fondo de Challenger Deep en marzo de 2012 mientras hacía un documental llamado Desafío de aguas profundas 3D. Pero el viaje del submarino no fue solo para obtener un video fascinante para la pantalla grande. El buque también trajo sedimentos del fondo de la zanja.

Biddle y los otros científicos examinaron ese sedimento en busca de ADN. Buscaban genes de bacterias familiares. Aparecieron evidencia de algunas conocidas como parcubacterias.

Explicador: cazadores de ADN

Los científicos ni siquiera sabían que existía este gran grupo de bacterias hasta 2011. En ese entonces, encontraron algunas en el agua subterránea y en la tierra de algunos lugares de la tierra. Pero el grupo de Biddle ahora demostró que también sobrevive en una de las profundidades más inaccesibles del océano.

Aquí, en el suelo de la zanja, los microbios respiraban nitrógeno, no oxígeno (como hacían en tierra). Y eso tiene sentido. Se habían adaptado al nitrógeno desde que su hogar tenía poco acceso al oxígeno.

Cuantos más lugares encontremos bacterias tan poco conocidas, dice Biddle, más podremos aprender sobre lo que hacen por sus ecosistemas.

La historia continúa debajo del video.

En 2012, el director de cine James Cameron viajó al lugar más profundo del océano: Challenger Deep. Allí recogió muestras de agua y sedimentos para que los científicos las estudiaran. Festival Mundial de la Ciencia

Del pan a los biocombustibles

Incluso las bacterias en nuestras cocinas y montones de compost interesan a los científicos.

El pan de masa madre adquiere su sabor agrio único cuando una mezcla de bacterias mastica los azúcares de la harina de pan. Esas bacterias producen dióxido de carbono, ácidos y otros compuestos sabrosos. Pero para funcionar, las bacterias de la masa madre necesitan a sus amigos. Aísle solo una especie bacteriana de la mezcla y no se producirá la reacción química. Sin masa madre.

El microbiólogo Steve Singer vive cerca de San Francisco, una ciudad de California famosa por el pan de masa madre. Trabaja para el Departamento de Energía del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Y sospechaba que podría usar las lecciones de la masa madre para hacer mejores biocombustibles. Estos combustibles de origen vegetal pueden impulsar automóviles o camiones. Se consideran "verdes", es decir, más amigables con la Tierra que los combustibles fósiles.

Para producir biocombustibles, los científicos deben descomponer las plantas en azúcares. Estos azúcares se pueden convertir en combustibles como el etanol (un tipo de alcohol). Las reacciones químicas que descomponen las plantas requieren la ayuda de enzimas. Estas son moléculas que activan o aceleran las reacciones químicas.

Las enzimas que se utilizan actualmente para fabricar biocombustibles son caras. Tampoco funcionan bien, dice Singer. Es por eso que los investigadores de todo el mundo están buscando enzimas que puedan reducir el costo y acelerar la producción de biocombustibles.

Dirigió su búsqueda a la pila de abono. Allí, las comunidades bacterianas trabajaban arduamente para descomponer las frutas y verduras en descomposición.

Singer llevó una pequeña muestra del abono a su laboratorio. Allí, dejó que las bacterias del compost crecieran en un vaso de precipitados. Más tarde, recogió las enzimas que producían estas bacterias y las probó en otros trozos de plantas. Funcionó: las enzimas descompusieron las plantas en azúcares.

Así como las bacterias de la masa madre necesitan a sus amigos para funcionar, Singer descubrió que estos microbios producían las enzimas útiles solo cuando formaban parte de comunidades robustas de diferentes bacterias del compost. Singer ahora está ampliando su proyecto. Su equipo está cultivando bacterias en enormes cubas llamadas biorreactores. Después de producir muchas de las nuevas enzimas, puede probar si funcionan mejor que las existentes para convertir los desechos de las plantas en combustibles.

"Tomar algo del medio ambiente y tratar de averiguar cómo funciona es una de las mejores partes de ser un microbiólogo", dice Singer.

Meta microbios

Singer está estudiando sus nuevas enzimas sin saber qué bacterias las están produciendo. Esto no es tan inusual. Las bacterias son invisibles a simple vista. Incluso con un microscopio, diferenciar dos especies puede ser difícil. No se ven tan diferentes como dos especies de pájaros o flores.

Los científicos necesitaban una forma diferente de diferenciar las bacterias y saber cuándo se encuentran con otras nuevas. La clave de esta investigación: el ADN.

Todos los organismos arrojan un poco de ADN por todo su entorno. "Es como una huella digital. Cada uno es único ”, explica Kelly Ramirez. Estudia bacterias en el Instituto Neerlandés de Ecología en Wageningen.

Limpia la encimera de la cocina y es posible que encuentres ADN humano (de ti y de tus padres). Puede haber algo de ADN vegetal (de las verduras que acaba de cortar) y de uno o dos hongos. Incluso puede haber ADN de perro o gato si tienes una mascota. También obtendrá un montón de ADN bacteriano porque, bueno, ¡hay bacterias en todas partes!

Todos los bits genéticos desechados se conocen como ADN ambiental o eDNA.

Los científicos pueden usar estas huellas genéticas para descubrir nuevas bacterias, señala Ramírez. Solo necesitan llevar un poco de tierra, agua de mar o abono a un laboratorio y comprobar qué contiene.

La suma de todo el material genético en un ambiente se llama metagenoma (MET-uh-GEE-noam). Piense en ello como una sopa de ADN. Todas las moléculas utilizadas para construir los genes de diferentes organismos están mezcladas.

Los científicos usan computadoras para desenredar el desorden.

Como un colador, los programas de computadora filtran la sopa. Buscan patrones familiares conocidos como secuencias genéticas. Forman la huella dactilar del ADN de un organismo. Si los científicos encuentran una huella dactilar que no reconocen, puede deberse a que proviene de una nueva especie.

Los científicos pueden comparar estos patrones con las huellas dactilares de bacterias conocidas para ver dónde se ubican las nuevas bacterias dentro del árbol de la vida. “Ahora podemos descubrir nuevos microbios sin verlos nunca”, explica Biddle en la Universidad de Delaware.

La rama bacteriana del árbol de la vida está brotando nuevos brotes y ramas más rápido que en cualquier otro momento de la historia. Hace treinta años, todos los organismos unicelulares conocidos del planeta encajaban en una docena de grupos principales. Ahora hay alrededor de 120 grupos conocidos, o phyla (FY-lah). Y la cantidad de bacterias nombradas en cada grupo crece a diario.

Pequeña vida, big data

¿Qué obtienes cuando sumas las secuencias de ADN de millones de bacterias nuevas? Muchos, muchos datos.

Puedes pensar en el planeta como una máquina y en todos los ecosistemas de la Tierra como partes de la máquina, dice Jack Gilbert. Todos estos datos sobre el ADN bacteriano son clave para "comprender las partes que componen la máquina y cómo funcionan todas juntas", dice. Gilbert es microbiólogo en el Laboratorio Nacional Argonne cerca de Chicago, Ill.

Su equipo está tratando de organizar esos datos en un catálogo virtual de todas las bacterias de la Tierra. Se llama Proyecto del Microbioma de la Tierra. Más de 1.000 científicos de todo el mundo están ayudando a recolectar muestras. Están buscando en una gran cantidad de entornos diferentes y luego examinándolos para detectar ADN bacteriano.

Hasta ahora, los investigadores han recolectado 100.000 muestras. Han catalogado bacterias del océano más profundo. Encontraron bacterias en la Estación Espacial Internacional, a unos 350 kilómetros (220 millas) sobre la Tierra. Han descubierto bacterias en lugares exóticos como la selva amazónica y lugares comunes como los baños públicos.

Preguntas en el aula

Descubrir qué bacterias acechan allí, y por qué, es el primer paso para comprender cómo los diferentes ecosistemas impulsan la vasta máquina que consideramos vida en la Tierra. Aprender sobre las bacterias puede ayudarnos a responder preguntas sobre cómo funciona nuestro planeta, dice Gilbert. Las bacterias pueden explicar por qué los arrecifes de coral en el océano están llenos de vida. O podrían explicar por qué los suelos de las praderas de América del Norte son tan buenos para plantar cultivos.

Por eso esta búsqueda es tan importante, dice: "Este es un conocimiento que puede ayudarnos a cuidar mejor el planeta".

Palabras de poder

arqueas (singular: archaeon) Un dominio de la vida que incluye organismos unicelulares. Aunque las arqueas se parecen superficialmente a las bacterias, son distintas. Las arqueas habitan en muchos entornos hostiles.

Laboratorio Nacional Argonne Un laboratorio federal propiedad del Departamento de Energía de EE. UU., En las afueras de Chicago, Illinois. Fue creado formalmente el 1 de julio de 1946. En la actualidad, sus aproximadamente 1400 científicos e ingenieros (y 1000 estudiantes) realizan investigaciones en una amplia gama de campos, desde desde la biología y la física hasta la ciencia de los materiales, el desarrollo energético y los estudios climáticos.

atmósfera La envoltura de gases que rodea la Tierra u otro planeta.

bacterias (singular: bacteria adj. bacteriano) Organismos unicelulares. Estos habitan en casi todas partes de la Tierra, desde el fondo del mar hasta el interior de otros organismos vivos (como plantas y animales).

biocombustibles Fuentes de energía derivadas del carbono almacenado en organismos vivos. Aunque la madera es un biocombustible, la mayoría de las personas que apoyan las fuentes de energía "ecológicas" consideran que los biocombustibles son líquidos que pueden sustituir a la gasolina. Los ejemplos incluyen el bioetanol, un alcohol derivado de cultivos como el maíz o la caña de azúcar. Los ingenieros también están desarrollando formas de producir biocombustibles a partir de cultivos no alimentarios, como árboles y arbustos. Los biocombustibles renovables son una alternativa a los combustibles fósiles no renovables.

dióxido de carbono (o CO2) Un gas incoloro e inodoro producido por todos los animales cuando el oxígeno que inhalan reacciona con los alimentos ricos en carbono que han ingerido. El dióxido de carbono también se libera cuando la materia orgánica se quema (incluidos los combustibles fósiles como el petróleo o el gas). El dióxido de carbono actúa como un gas de efecto invernadero, atrapando el calor en la atmósfera terrestre y rsquos. Las plantas convierten el dióxido de carbono en oxígeno durante la fotosíntesis, el proceso que utilizan para producir su propia comida.

químico Sustancia formada por dos o más átomos que se unen (enlazan) en una proporción y estructura fijas. Por ejemplo, el agua es una sustancia química que se produce cuando dos átomos de hidrógeno se unen a un átomo de oxígeno. Su fórmula química es H2O. Chemical también puede ser un adjetivo para describir las propiedades de los materiales que son el resultado de varias reacciones entre diferentes compuestos.

reacción química Un proceso que implica la reorganización de las moléculas o la estructura de una sustancia, en contraposición a un cambio en la forma física (como de un sólido a un gas).

clima Las condiciones climáticas que suelen existir en un área, en general, o durante un período prolongado.

compost Producto final de la descomposición o descomposición de hojas, plantas, vegetales, estiércol y otros materiales que alguna vez vivieron. El abono se usa para enriquecer la tierra del jardín y las lombrices de tierra a veces ayudan en este proceso.

compuesto (utilizado a menudo como sinónimo de químico) Un compuesto es una sustancia que se forma cuando dos o más elementos químicos se unen (enlazan) en proporciones fijas. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno. Su símbolo químico es H2O.

programa de computadora Un conjunto de instrucciones que utiliza una computadora para realizar algún análisis o cálculo. La escritura de estas instrucciones se conoce como programación informática.

ADN (abreviatura de ácido desoxirribonucleico) Una molécula larga, de doble hebra y en forma de espiral dentro de la mayoría de las células vivas que lleva instrucciones genéticas. Está construido sobre una columna vertebral de átomos de fósforo, oxígeno y carbono. En todos los seres vivos, desde plantas y animales hasta microbios, estas instrucciones le dicen a las células qué moléculas deben producir.

documental Tipo de película o programa de televisión que toma su nombre del hecho de que intenta documentar hechos reales de la vida real.

ecología Rama de la biología que se ocupa de las relaciones de los organismos entre sí y con su entorno físico. Un científico que trabaja en este campo se llama ecologista.

ecosistema Un grupo de organismos vivos que interactúan y mdash, incluidos microorganismos, plantas y animales, y mdash y su entorno físico dentro de un clima particular. Los ejemplos incluyen arrecifes tropicales, selvas tropicales, prados alpinos y tundra polar. El término también se puede aplicar a elementos que conforman un entorno artificial, como una empresa, un aula o Internet.

medio ambiente La suma de todas las cosas que existen alrededor de algún organismo o proceso y la condición que crean esas cosas. El medio ambiente puede referirse al clima y el ecosistema en el que vive algún animal o, quizás, la temperatura y la humedad (o incluso la ubicación de componentes en algún sistema o producto electrónico).

ADN ambiental (también eDNA) Una herramienta para detectar la presencia de una especie únicamente a partir del material genético (ADN) que ha dejado en el medio ambiente.

enzimas Moléculas que producen los seres vivos para acelerar las reacciones químicas.

etanol Tipo de alcohol, también conocido como alcohol etílico, que sirve como base de bebidas alcohólicas, como cerveza, vino y licores destilados. También se utiliza como disolvente y como combustible (a menudo mezclado con gasolina, por ejemplo).

exótico Un adjetivo para describir algo que es muy inusual, extraño o extraño (como plantas exóticas).

filtrar (en química y ciencias ambientales) Un dispositivo o sistema que permite que algunos materiales pasen pero no otros, según su tamaño o alguna otra característica.

fluorescente (v. fluoresce) Adjetivo para algo que es capaz de absorber y reemitir luz. Esa luz reemitida se conoce como fluorescencia.

Red alimentaria (también conocida como cadena alimentaria) La red de relaciones entre organismos que comparten un ecosistema. Los organismos miembros dependen de otros dentro de esta red como fuente de alimento.

fósil Cualquier resto conservado o rastro de vida antigua. Hay muchos tipos diferentes de fósiles: los huesos y otras partes del cuerpo de los dinosaurios se denominan "fósiles corporales". Cosas como las huellas se denominan "fósiles de razas". Incluso los especímenes de excrementos de dinosaurios son fósiles. El proceso de formación de fósiles se llama fosilización.

combustible fósil Cualquier combustible y mdash como carbón, petróleo (petróleo crudo) o gas natural y mdash que se haya desarrollado dentro de la Tierra durante millones de años a partir de los restos en descomposición de bacterias, plantas o animales.

combustible Cualquier material que libere energía durante una reacción química o nuclear controlada. Los combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo) son un tipo común que liberan su energía a través de reacciones químicas que tienen lugar cuando se calientan (generalmente hasta el punto de quemarse).

función Una relación entre dos o más variables en la que una variable (la dependiente) está determinada exactamente por el valor de las otras variables.

hongo (plural: hongos) Uno de un grupo de organismos unicelulares o multicelulares que se reproducen a través de esporas y se alimentan de materia orgánica viva o en descomposición. Los ejemplos incluyen moho, levaduras y hongos.

gene (adj. genético) Un segmento de ADN que codifica, o contiene instrucciones, para la producción de una proteína por parte de una célula. La descendencia hereda genes de sus padres. Los genes influyen en la apariencia y el comportamiento de un organismo.

secuencia genética Cadena de bases de ADN, o nucleótidos, que proporcionan instrucciones para construir moléculas en una célula. Están representados por las letras A, C, T y G.

gases de efecto invernadero Un gas que contribuye al efecto invernadero absorbiendo calor. El dióxido de carbono es un ejemplo de gas de efecto invernadero.

agua subterránea Agua que se mantiene bajo tierra en el suelo o en los poros y grietas de la roca.

anfitrión (en biología y medicina) El organismo (o medio ambiente) en el que reside alguna otra cosa. Los seres humanos pueden ser un huésped temporal de gérmenes que intoxican los alimentos u otros agentes infecciosos.

Estación Espacial Internacional Un satélite artificial que orbita la Tierra.Dirigida por Estados Unidos y Rusia, esta estación proporciona un laboratorio de investigación desde el cual los científicos pueden realizar experimentos en biología, física y astronomía y hacer observaciones de la Tierra.

Fosa de las Marianas Un cañón profundo en forma de media luna que corre a lo largo del fondo del Océano Pacífico al este de Filipinas. Es enorme, unos 2.550 kilómetros (1.500 millas) de largo y 70 kilómetros (43 millas) de ancho, en promedio. La trinchera marca el lugar donde dos de las placas tectónicas terrestres y rsquos chocan, lo que obliga a una a sumergirse debajo de la otra.

marina Tiene que ver con el mundo oceánico o el medio ambiente.

metagenoma La suma de todo el material genético de un organismo.

metano Un hidrocarburo con la fórmula química CH4 (lo que significa que hay cuatro átomos de hidrógeno unidos a un átomo de carbono). Es un componente natural de lo que se conoce como gas natural. It & rsquos también es emitido por la descomposición de material vegetal en los humedales y es eructado por las vacas y otros animales rumiantes. Desde una perspectiva climática, el metano es 20 veces más potente que el dióxido de carbono para atrapar el calor en la atmósfera terrestre y terrestre, lo que lo convierte en un gas de efecto invernadero muy importante.

microbio Abreviatura de microorganismo. Un ser vivo que es demasiado pequeño para verlo a simple vista, incluidas bacterias, algunos hongos y muchos otros organismos como las amebas. La mayoría constan de una sola celda.

microbiología El estudio de microorganismos, principalmente bacterias, hongos y virus. Los científicos que estudian los microbios y las infecciones que pueden causar o las formas en que pueden interactuar con su entorno se conocen como microbiólogos.

microbioma El término científico para la totalidad de los microorganismos y bacterias, virus, hongos y más que tienen su residencia permanente dentro del cuerpo de un ser humano o de otro animal.

microscopio Instrumento que se utiliza para ver objetos, como bacterias o células individuales de plantas o animales, que son demasiado pequeños para ser visibles a simple vista.

molécula Grupo de átomos eléctricamente neutro que representa la menor cantidad posible de un compuesto químico. Las moléculas pueden estar formadas por tipos únicos de átomos o de diferentes tipos. Por ejemplo, el oxígeno del aire está formado por dos átomos de oxígeno (O2), pero el agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno (H2O).

nitrógeno Un elemento gaseoso incoloro, inodoro y no reactivo que forma aproximadamente el 78 por ciento de la atmósfera de la Tierra. Su símbolo científico es N. El nitrógeno se libera en forma de óxidos de nitrógeno a medida que se queman los combustibles fósiles.

organismo Cualquier ser vivo, desde elefantes y plantas hasta bacterias y otros tipos de vida unicelular.

oxígeno Un gas que constituye aproximadamente el 21 por ciento de la atmósfera de la Tierra. Todos los animales y muchos microorganismos necesitan oxígeno para impulsar su crecimiento (y metabolismo).

Pacífico El más grande del mundo & rsquos cinco océanos. Separa Asia y Australia al oeste de América del Norte y del Sur al este.

pradera Un tipo de ecosistema norteamericano bastante plano y templado que se caracteriza por pastos altos, suelos fértiles y pocos árboles.

presión Fuerza aplicada uniformemente sobre una superficie, medida como fuerza por unidad de área.

selva Bosque denso rico en biodiversidad que se encuentra en áreas tropicales con lluvias intensas y constantes.

arrecife Una cresta de roca, coral o arena. Se eleva desde el lecho marino y puede llegar justo por encima o por debajo de la superficie del agua y rsquos.

mar Un océano (o región que forma parte de un océano). A diferencia de los lagos y arroyos, el agua de mar y mdash o el agua de océano y mdash es salada.

Agua de mar El agua salada que se encuentra en los océanos.

sedimento Material (como piedras y arena) depositado por el agua, el viento o los glaciares.

aguas residuales Residuos y desechos principalmente orina y heces y desechos que se mezclan con agua y se eliminan de las casas a través de un sistema de tuberías para su eliminación en el medio ambiente (a veces después de ser tratados en una gran planta de tratamiento de agua).

especies Un grupo de organismos similares capaces de producir descendencia que pueda sobrevivir y reproducirse.

submarino Un término para debajo de los océanos. (en transporte) Un barco diseñado para moverse por los océanos, totalmente sumergido. Estos barcos y mdash, especialmente los que se utilizan en investigación y mdash, también se conocen como sumergibles.

placas tectonicas Las losas gigantes y mdash algunas que se extienden por miles de kilómetros (o millas) de ancho y mdash que forman la capa exterior de la Tierra y rsquos.

árbol de la vida Un diagrama que utiliza una estructura ramificada en forma de árbol para mostrar cómo los organismos se relacionan entre sí. Las ramas externas, parecidas a ramitas, representan especies vivas en la actualidad. Los antepasados ​​de las especies de rsquos actuales se acostarán en extremidades más gruesas, más cercanas al tronco.

luz ultravioleta Tipo de radiación electromagnética con una longitud de onda de 10 nanómetros a 380 nanómetros. Las longitudes de onda son más cortas que las de la luz visible pero más largas que los rayos X.

único Algo que no se parece a nada, el único de su tipo.

virtual Siendo casi como algo. Un objeto o concepto que es virtualmente real sería casi verdadero o real, pero no del todo. El término se usa a menudo para referirse a algo que ha sido modelado o logrado por una computadora usando números, no usando partes del mundo real. Entonces, un motor virtual sería uno que podría verse en una pantalla de computadora y probarse mediante programación de computadora (pero no sería un dispositivo tridimensional hecho de metal).

desperdicio Cualquier material sobrante de sistemas biológicos o de otro tipo que no tengan valor, por lo que pueden desecharse como basura o reciclarse para algún nuevo uso.

ola Una perturbación o variación que viaja a través del espacio y la materia de manera regular y oscilante.

Citas

Diario: S. Kolinko y col. Un pionero bacteriano produce complejos de celulasa que persisten a través de la sucesión comunitaria. Microbiología de la naturaleza. Vol. 3, 6 de noviembre de 2017, pág. 99. doi: 10.1038 / s41564-017-0052-z.

Sobre Lindsey Konkel

A Lindsey Konkel le gusta escribir historias sobre el medio ambiente y la salud para Noticias científicas para estudiantes . Tiene títulos en biología y periodismo. Tiene tres gatos, Misty, Trumpet y Charlotte, y un perro, Lucky.

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La ciencia detrás de Yellowstone & # 8217s Rainbow Hot Spring

No es difícil encontrar maravillas naturales dentro del Parque Nacional de Yellowstone, pero la fuente termal más grande del parque podría ser la más notable, y no solo por su tamaño: apodada la Gran Fuente Prismática, la fuente termal irradia agua extremadamente caliente.e impresionante color prismático & # 8212 desde su centro. & # 160

Gran manantial prismático desde el punto de vista alto. Parque Nacional Yellowstone, Wyoming, Estados Unidos de América. (& # 169 Don Johnston / Todas las fotos de Canadá / Corbis)

No ajuste la configuración de color & # 8212el Grand Prismatic Spring realmente tiene los colores del arcoíris, siguiendo el espectro de la luz blanca a través de un prisma (rojo a azul). & # 160El manantial fue descrito oficialmente por primera vez y nombrado por & # 160the & # 160Hayden Expedition & # 160 en 1871, que fue la primera exploración financiada con fondos federales de lo que se convirtió en Yellowstone. El líder de la expedición, Ferdinand Hayden, & # 160 escribió:

Nada jamás concebido por el arte humano podría igualar la peculiar viveza y delicadeza del color de estos extraordinarios manantiales prismáticos. La vida se convierte en un privilegio y una bendición después de que uno ha visto y sentido a fondo estos tipos incomparables de habilidad astuta de la naturaleza.

Pero, ¿qué causa la magnífica coloración de las aguas termales? Todo es gracias a las bacterias amantes del calor que llaman hogar a la primavera.

Un color diferente significa una vida diferente en la primavera. (& # 169 klaus Lang / Todas las fotos de Canadá / Corbis)

Las fuentes termales se forman cuando el agua caliente emerge a través de grietas en la superficie de la Tierra. A diferencia de los géiseres, que tienen obstrucciones cerca de la superficie (de ahí sus erupciones), el agua de las fuentes termales fluye sin obstrucciones, creando un ciclo ininterrumpido de agua caliente que sube, enfría y baja. En la Gran Primavera Prismática, este ciclo constante crea anillos de distintas temperaturas alrededor del centro: muy, muy & # 160 caliente & # 160 burbujas de agua desde & # 160 el medio & # 160 & # 160 se enfría gradualmente a medida que se extiende por la & # 160 superficie masiva del manantial & # 160 (370 pies de ancho).

El agua en el centro del manantial, que burbujea & # 160121 pies de las cámaras subterráneas, puede alcanzar temperaturas de alrededor de 189 grados Fahrenheit, lo que hace que sea demasiado caliente para sostener la mayor parte de la vida (algo de vida logra existir, pero se limita a los organismos que se alimentan de productos químicos inorgánicos como el gas hidrógeno). Debido a que hay muy poca vida en el centro de la piscina, el agua se ve extremadamente clara y tiene un hermoso color azul profundo (gracias a la dispersión de las longitudes de onda azules, la misma razón por la que los océanos y los lagos se ven azules a simple vista). . & # 160Pero a medida que el & # 160agua se extiende & # 160 y se enfría, crea círculos concéntricos de diferentes temperaturas & # 8212 como una & # 160matryoshka & # 160 muñeca apilable, si cada muñeca significa una temperatura diferente. Y estos anillos de temperatura distintos son clave, porque cada anillo crea un entorno muy diferente habitado por diferentes tipos de bacterias. Y son los diferentes tipos de bacterias las que le dan a la primavera sus colores prismáticos.

Dentro de estos anillos viven diferentes organismos, incluidas las cianobacterias, y el tipo de bacterias que obtienen su energía a través de la fotosíntesis. Mira la primera banda fuera del medio & # 8212 ¿Ves ese color amarillo? Eso es gracias a un tipo particular de cianobacterias, & # 160Synechococcus, que vive en esa banda de temperatura en particular bajo estrés extremo. La temperatura de esa agua es apenas lo suficientemente fría como para ser habitable, a & # 160165 & # 176 F, pero las bacterias prefieren temperaturas más cercanas a 149 & # 176 F. Pero la abundancia de luz también introduce estrés en el Synechococcus habitat.

El Grand Prismatic Spring obtiene los colores del arco iris de diferentes organismos que viven en él. (& # 169 Frank Lukasseck / Corbis)

El área alrededor de Grand Prismatic Spring está prácticamente desprovista de árboles o de cualquier tipo de sombra. Eso no es solo un problema para los turistas, también es un desafío para & # 160Synechococcus. No hay forma de escapar del sol, y en la gran elevación de Yellowstone, la luz ultravioleta de los rayos del sol se vuelve extremadamente, extremadamente dura.

Pero a pesar de que viven en agua demasiado expuesta y demasiado caliente, Synechococcus logran sobrevivir, a través de un equilibrio de pigmentos fotosintéticos & # 8212 compuestos químicos que reflejan solo ciertas longitudes de onda de luz visible, haciéndolas aparecer de varios colores. & # 160El pigmento primario para la fotosíntesis & # 160 es & # 160 clorofila, que vemos & # 160 como verde. Pero los niveles de clorofila pueden, a veces, ser superados por un pigmento accesorio conocido como carotenoides. Los carotenoides & # 160 son & # 160 rojo, naranja & # 160 o amarillo el amarillo de & # 160 Synechococcus & # 160Es exactamente el mismo pigmento, betacaroteno, que en altas concentraciones produce la naranja que vemos en las zanahorias.

Carotenoides & # 160protect Synechococcus & # 160 células de la luz solar extrema, al capturar longitudes de onda duras (como la ultravioleta) y pasar esa energía a los pigmentos de clorofila, que luego convierten la energía de la luz en energía química. Entonces, desde el & # 160Synechococcus que viven en la banda de temperatura amarilla viven en condiciones difíciles, producen más carotenoides de los que producirían si vivieran en condiciones de temperatura óptimas (como en los anillos exteriores), lo que le da a la banda su color amarillo. Si tuviera que echar una pequeña cantidad de & # 160Synechococcus fuera de la parte superior de esa banda de temperatura, o busque & # 160Synechococcus viviendo donde hay menos luz solar, el & # 160Synechococcus se parecería más a las algas verde azuladas que estamos acostumbrados a ver en lagos y estanques y en otros lugares. Desde & # 160Synechococcus ' El color depende tanto de la luz solar, que también significa que en el invierno, cuando el sol es menos fuerte, las bacterias producen menos carotenoides y, por lo tanto, se ven menos amarillentas y más azul verdosas.

Moviéndose hacia afuera desde la banda amarilla, la temperatura de la fuente termal comienza a enfriarse y, a medida que la temperatura se enfría, puede florecer un conjunto más diverso de vida bacteriana. & # 160Synechococcus todavía viven en la banda naranja (que es de alrededor de 149 grados Fahrenheit), pero se les une otro tipo de bacteria, conocida como bacteria cloroflexi. Algunas bacterias cloroflexi también son fotosintéticas, pero producen energía utilizando diferentes tipos de clorofila y diferentes tipos de carotenoides, que se manifiestan como colores ligeramente diferentes. El resultado neto de esta diversidad de colores es el color naranja que se ve en las imágenes & # 8212 no es que todas las bacterias & # 160 se manifiesten como naranja individualmente, sino que el color compuesto de todas las diferentes bacterias que se ven juntas es el naranja. Y ese color naranja, como el amarillo en el anillo contiguo, proviene de los carotenoides, que estas bacterias producen para protegerse de la dura luz del sol de verano de Yellowstone.

El anillo más externo es el más fresco, alrededor de 131 & # 176F, & # 160 y es el hogar de la comunidad de bacterias más diversa. Como aún más organismos pueden vivir en el anillo más externo, la mezcla de sus diversos carotenoides & # 160produce el color más oscuro de todos & # 8212 el tipo de marrón rojizo que ves en las fotos.

Dependiendo de la temporada, el color de la primavera puede variar. (& # 169 David Santiago García / Aurora Photos / Corbis)

Para ver el Grand Prismatic Spring mientras se encuentra en Yellowstone, diríjase a Midway Geyser Basin, a mitad de camino entre las regiones de Madison y Old Faithful del parque. Desde el estacionamiento allí, tome el sendero hacia el sur hacia el río Firehole. El camino lo llevará a lo largo de las aguas termales, pero para obtener una vista realmente espectacular de los colores de la primavera, obtenga algo de altura. Intente caminar hasta Midway Bluff, que ofrece una vista panorámica de Midway Basin y las aguas termales de abajo.


¿Por qué existen diferentes especies de bacterias? - biología

Ejemplo de informe de laboratorio (los datos y los microorganismos presentados aquí son ficticios)

El efecto de la temperatura sobre el crecimiento de tres especies de bacterias

Los organismos vivos están limitados en su crecimiento y reproducción por las condiciones ambientales. Exploré el efecto que tendría la temperatura en el crecimiento de tres especies de bacterias (Alba polarensis, Vastus intermedius y Thermophilus caliente). Planteé la hipótesis de que las bacterias no crecerían a todas las temperaturas y que todas crecerían de manera óptima a 37 ° C. Las tres especies se cultivaron en caldo de soja tríptico a cuatro temperaturas diferentes (4 ° C, 23 ° C, 37 ° C y 60 ° C) durante 48 horas. El crecimiento se estimó en una escala de 0 a 4, siendo 4 el mayor crecimiento. A. polarensis creció mejor a 4 ° C, pero no por encima de 23 ° C. V. intermedius creció mejor a 37 ° C, pero no a 4 ° C o 60 ° C. T. caliente creció mejor a 60 ° C, pero no por debajo de 37 ° C. La temperatura limitó el crecimiento de las tres especies bacterianas, pero solo V. intermedius creció mejor a 37 ° C. La temperatura óptima para el crecimiento puede variar entre especies.

Pocos organismos vivos, si es que hay alguno, pueden sobrevivir en todas las condiciones ambientales posibles en la Tierra (Dei 2001). Los organismos están limitados por las condiciones ambientales por las cuales los hábitats pueden habitar. Estas limitaciones se establecen por interacciones entre el medio ambiente y la fisiología del organismo. Cada especie tiene su propia gama de condiciones bajo las cuales pueden prosperar, crecer y reproducirse. Este rango se denomina rango de tolerancia y no pueden sobrevivir por debajo del límite inferior del rango y por encima de los límites superiores del rango. Dentro del rango, generalmente hay un conjunto de valores por debajo de los cuales el crecimiento y la reproducción están en un máximo, esto se llama el óptimo (Talaro y Talaro 1999).

La temperatura es uno de esos parámetros ambientales que limitan el crecimiento de especies, incluidas las bacterias (Harley y Prescott 1999). Mi pregunta para este experimento fue: ¿La temperatura limita el crecimiento de bacterias y, de ser así, cuál es la temperatura óptima para el crecimiento de bacterias? Mi hipótesis era que la temperatura puede limitar el crecimiento de bacterias y que el crecimiento óptimo sería alrededor de 37 ° C. Tengo varias razones para mis hipótesis. Primero, sé que el calor se usa como técnica de esterilización y, por lo tanto, el calor extremo debe matar las bacterias. En segundo lugar, también sé que las bacterias que crecen en hábitats polares son diferentes a las que crecen en climas templados (NSF 1999). En tercer lugar, creo que el óptimo será alrededor de 37 ° C porque esa es la temperatura de nuestro cuerpo y sé que varias bacterias, especialmente especies patógenas, crecen en el cuerpo humano. En cuarto lugar, muchas enzimas también tienen una temperatura óptima bajo la cual catalizan reacciones a la velocidad más rápida y que suele ser de 37 ° C. La tasa de crecimiento y reproducción de los organismos está determinada por la velocidad a la que las enzimas catalizan las reacciones (Campbell et al. 2009).

Usé tres bacterias para mi estudio: Alba polarensis, Vastus intermedius , y Thermophilus caliente. Cada bacteria se inoculó en cuatro tubos de ensayo de caldo de soja tríptico. Se incubó un tubo de ensayo de cada bacteria a 4 ° C 730 ° C, otro tubo a 23 ° C 730 ° C, un tercer tubo a 37 ° C 730 ° C y el cuarto tubo a 60 ° C 730 ° C. Después de 48 horas, se estimó el crecimiento en cada tubo en una escala visual de 0-4, siendo 4 el mayor crecimiento. Si la primera parte de mi hipótesis es correcta, las bacterias no crecerán al mismo ritmo a todas las temperaturas. Si la segunda parte de mi hipótesis es correcta, las tres especies crecerán mejor a 37 & # 730C.

El crecimiento bacteriano no fue constante entre las diferentes temperaturas. A. polarensis creció mejor a 4 ° C y moderadamente a 23 & # 730C. No creció a las temperaturas más altas. V. intermedius creció moderadamente a 23 ° C y mejor a 37 & # 730C, pero no a temperaturas frías o calientes. T. caliente no creció a temperaturas frías y ambiente, pero moderadamente a 37 ° C y muy bien a 60 & # 730C (Tabla 1). Según las temperaturas utilizadas en este experimento, la temperatura óptima para A. polarensis era 4 & # 730C, para V. intermedius era 37 & # 730C, y para T. caliente era 60 & # 730C (Figura 1).

Tabla 1. Crecimiento de bacterias a diferentes temperaturas. El crecimiento se mide en una escala de 0 a 4, siendo 4 el máximo.

Especies 4 ° C 23 ° C 37 ° C 60 ° C
A. polarensis 4 2 0 0
V. intermedius 0 2 4 0
T. caliente 0 0 3 4

Mi pregunta central era, ¿la temperatura limita el crecimiento de bacterias y, de ser así, cuál es la temperatura óptima para el crecimiento de bacterias? Planteé la hipótesis de que el crecimiento de bacterias podría estar limitado por la temperatura y que la temperatura óptima para todas las especies sería 37 ° C. La primera hipótesis fue apoyada y demostrada por las diferentes temperaturas a las que las bacterias no crecían.Por ejemplo, A. polarensis no creció en las temperaturas más cálidas. La segunda hipótesis no fue completamente apoyada. Las tres bacterias que utilicé mostraron variaciones entre las especies. V. intermedius creció mejor a 37 & # 730C, pero los otros dos tuvieron temperaturas óptimas diferentes a 37 & # 730C. A. polarensis creció mejor a 4 & # 730C y T. caliente a 60 & # 730C. Si bien algunas especies de bacterias pueden tener una temperatura óptima a 37 ° C y 730 ° C, hay otras que crecen mejor a temperaturas más frías y cálidas, lo que significa que pueden favorecer los hábitats donde esas temperaturas se experimentan con más frecuencia.

El experimento podría explorar mejor mi pregunta central utilizando más especies de bacterias para ver cuál es la temperatura óptima más común y utilizando más temperaturas para determinar con mayor precisión los óptimos. V. intermedius puede haber crecido mejor a 37 & # 730C en este experimento, pero también puede crecer mejor a otras temperaturas no utilizadas en este experimento. Además, el experimento podría determinar mejor la variación dentro de una especie mediante el uso de réplicas y otras cepas de la misma especie. Los experimentos futuros podrían observar otras especies para determinar sus óptimos y también explorar cuáles son los mecanismos moleculares que determinan los rangos de tolerancia a la temperatura.

Dei, J.C. 2001. Comunicación personal.

Harley, J. P. y L. M. Prescott. 1999. Ejercicios de laboratorio en microbiología, 4ª ed. WCB McGraw-Hill Co. Boston, MA. 491 págs.


Bacilo

Lista de bacterias patógenas comunes que afectan el sistema del cuerpo humano

Los bacilos son bacterias en forma de varilla que parecen pequeñas salchichas, que se encuentran solas o en cadenas unidas. Escherichia coli es una bacteria en forma de bastón que normalmente vive en su tracto intestinal sin causar enfermedad; sin embargo, puede causar enfermedad en otros sitios, como el tracto urinario. Algunas cepas de E. coli se transmiten al comer o beber alimentos o agua contaminados, lo que provoca diarrea y una enfermedad potencialmente más generalizada en algunas personas. Corynebacterium diphtheriae, otra bacteria con forma de bastoncillo, infecta el tracto respiratorio y causa difteria, una enfermedad que se puede prevenir con vacunas. Bacillus anthracis es la causa del ántrax. Esta bacteria en forma de bastón crece en largas cadenas, puede infectarlo a través de la piel rota, ingestión o inhalación y, por lo tanto, se considera uno de los organismos que tienen potencial bioterrorista.

  • Los bacilos son bacterias en forma de varilla que parecen pequeñas salchichas, que se encuentran solas o en cadenas unidas.
  • Esta bacteria en forma de bastón crece en largas cadenas, puede infectarlo a través de la piel rota, ingestión o inhalación y, por lo tanto, se considera uno de los organismos que tienen potencial bioterrorista.

¿Dónde se pueden encontrar las bacterias?

Las bacterias se encuentran entre los organismos más numerosos de la tierra, explica Microbe World. Las bacterias existen prácticamente en todas partes de la tierra. Las bacterias se pueden encontrar en el aire, el suelo, el agua, las plantas, los animales e incluso la piel de los seres humanos.

Parte de lo que hace que las bacterias sean tan abundantes es su capacidad para habitar una variedad de diferentes tipos de entornos. Algunas bacterias prosperan en ambientes extremadamente cálidos, como los que se encuentran en manantiales y géiseres de azufre hirviendo. Otros tipos de bacterias son capaces de sobrevivir a temperaturas de congelación sub térmica enterradas bajo muchas capas de hielo, como las condiciones que se encuentran en los lagos antárticos extremadamente fríos. Los microbios que viven en estas condiciones extremas se denominan extremófilos.

Una sola cucharadita de tierra vegetal contiene hasta mil millones de células bacterianas. La boca humana por sí sola alberga más de 500 especies diferentes de bacterias. Cada centímetro cuadrado de piel del cuerpo humano contiene alrededor de 100.000 bacterias. Las bacterias pueden sobrevivir no solo en condiciones extremas, también pueden sobrevivir en superficies durante largos períodos de tiempo. Si bien no es posible eliminar las bacterias de la vida cotidiana, lavarse las manos con regularidad y desinfectar las superficies con las que entra en contacto con regularidad ayuda a reducir la cantidad de bacterias que ingresan a su cuerpo.


Biodiversidad del ombligo

(singular: bacteria) organismos unicelulares que se encuentran en todos los ecosistemas de la Tierra.

todos los diferentes tipos de organismos vivos dentro de un área determinada.

Proyecto o programa científico en el que voluntarios que no son científicos realizan encuestas, toman medidas o registran observaciones.

(singular: datum) información recopilada durante un estudio científico.

hendidura o inmersión en el paisaje.

variado o tener muchos tipos diferentes.

comunidad e interacciones de seres vivos y no vivos en un área.

persona que estudia insectos y su interacción con el medio ambiente.

ecosistema lleno de árboles y maleza.

para trabajar o trabajar correctamente.

pelo grueso que cubre la piel de un animal.

entorno en el que vive un organismo durante todo el año o durante períodos de tiempo más cortos.

declaración o sugerencia que explica ciertas preguntas sobre ciertos hechos. Se prueba una hipótesis para determinar si es precisa.

primer paso o movimiento en un plan.

animal con pelo que da a luz descendencia viva. Las hembras de mamíferos producen leche para alimentar a sus crías.

organismo diminuto, generalmente una bacteria.

marca o hendidura en el abdomen de un mamífero que indica dónde estaba unido el cordón umbilical que une al feto con la madre. También se llama ombligo o ombligo.

para oscurecer o bloquear parcialmente.

organismo que causa una enfermedad, como un virus.

algo que se hincha o sobresale.

área de árboles altos, en su mayoría de hoja perenne y una gran cantidad de lluvia.

grupo de organismos similares que pueden reproducirse entre sí.

cordón flexible que conecta al feto de un mamífero con la placenta de la madre, proporcionando alimento al feto. También se llama funis.

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Kara West

Productor

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En todo el mundo, la gente común de todas las edades se involucra en la ciencia ciudadana y participa en proyectos en los que voluntarios y científicos trabajan juntos para responder preguntas del mundo real. Gran parte de este trabajo se realiza cerca de casa, a veces en nuestros propios patios traseros o incluso en nuestras salas de estar y cocinas, con la orientación de científicos profesionales y utilizando protocolos y herramientas científicos establecidos. Independientemente de la ubicación y el proceso, la ciencia ciudadana lleva a todos al importante trabajo de aprender más sobre nuestro planeta y protegerlo.

La biodiversidad

La biodiversidad se refiere a la variedad de especies vivas en la Tierra, incluidas plantas, animales, bacterias y hongos. Si bien la biodiversidad de la Tierra y los rsquos es tan rica que muchas especies aún no se han descubierto, muchas especies están en peligro de extinción debido a las actividades humanas, lo que pone en riesgo la magnífica biodiversidad de la Tierra y los rsquos.

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La biodiversidad se refiere a la variedad de organismos vivos dentro de un área determinada.

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La ciencia ciudadana es la práctica de la participación pública y la colaboración en la investigación científica para aumentar el conocimiento científico. A través de la ciencia ciudadana, las personas comparten y contribuyen a los programas de recopilación y seguimiento de datos.

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