Para saber qué son los dominios en biología, primero respondamos a la pregunta ¿Qué es un dominio?
Un dominio es un grupo filogenético amplio que clasifica a los organismos basándose en sus diferencias fundamentales a nivel molecular, celular y evolutivo. Es la categoría taxonómica de mayor jerarquía en la biología actual y se ubica por encima del nivel de reino. Es, en esencia, la forma moderna en que la ciencia profundiza y reorganiza la clásica división entre procariotas y eucariotas que ya conocemos.
Hoy en día se proponen dos sistemas de clasificación por dominios:
El primero es el modelo de tres dominios (Bacteria, Archaea y Eukarya), propuesto por Carl Woese en 1990. Este sigue siendo el más difundido en los textos académicos tradicionales.
El segundo es el modelo de dos dominios (Bacteria y Archaea), que ha ganado gran respaldo científico tras el descubrimiento de las arqueas de Asgard (2015-2020). Este hallazgo ubica el origen de los eucariotas dentro del dominio Archaea.
¿Qué características definen a los dominios en biología?
Los organismos que pertenecen a un dominio comparten 4 características moleculares únicas:
- Estructura del ARN ribosomal (ARNr). Tienen una secuencia especial de nucleótidos en su ARNr, que casi no ha cambiado en millones de años. Esto permite rastrear su origen más antiguo.
- Organización celular. Determinada por la presencia o ausencia de un núcleo delimitado por membrana y organelos membranosos.
- Bioquímica de la membrana y pared celular. Varía según la presencia o ausencia de peptidoglicano en la pared celular, así como los tipos de enlaces químicos en los lípidos de membrana.
- Maquinaria de replicación y transcripción. Comprende los mecanismos moleculares mediante los cuales la célula procesa su ADN y ARN.
Descripción de los 3 dominios (modelo de Woese)
A continuación, se describe cada dominio con base en las características anotadas arriba.
Dominio Bacteria
- Se caracteriza por tener un ARNr 16S de aproximadamente 1500 nucleótidos.
- Carecen de núcleo delimitado por membrana y de orgánulos membranosos.
- Su pared celular presenta peptidoglucanos (una malla de polipéptidos y carbohidratos). Además, los enlaces en los lípidos de su membrana son enlaces éster.
- La replicación (copia de ADN) es muy rápida y bidireccional. Su ADN circular tiene un único origen de replicación. En cuanto a la transcripción (paso de ADN a ARN) cuentan con una sola ARN-polimerasa. Ocurre, en el citoplasma, al mismo tiempo de la traducción (paso de ARN a proteína). El ARN mensajero puede codificar más de una proteína (policistrónico).
En el dominio Bacteria encontramos organismos como:
Escherichia coli (E. coli). Habita de forma natural en el intestino humano y ayuda a la digestión.
Cianobacterias. Son bacterias capaces de hacer fotosíntesis.
Staphylococcus aureus. Algunas de sus cepas causan infecciones graves.
Lactobacillus (Lactobacilos). utilizadas en la industria alimentaria para producir alimentos como el yogur.
Espiroquetas. Incluye especies patógenas como la que causa la enfermedad de Lyme.
Los organismos de este dominio forman el reino Eubacterias.
| Nota: Anteriormente, estos organismos eran estudiados dentro del reino mónera, una categoría hoy obsoleta por mezclar bacterias y arqueas. Sin embargo, lo explicado allí sobre los grupos bacterianos sigue siendo totalmente válido. Te invitamos a leerlo para complementar. |
Dominio Archaea
- Se caracteriza por tener un ARNr 16S de aproximadamente 1500 nucleótidos, similar al de las bacterias.
- Estos organismos carecen de núcleo delimitado por membrana y de orgánulos membranosos.
- Su pared celular es diversa pero nunca presenta peptidoglucanos. Además, sus lípidos de membrana poseen enlaces éter ramificados únicos.
- La replicación de su ADN inicia en múltiples puntos, como en los eucariotas. Su transcripción genera un ARNm policistrónico usando una sola ARN-polimerasa.
En el dominio archaea se ubican organismos como los siguientes:
Methanococcus maripaludis. Produce gas metano como parte de su metabolismo energético.
Halobacterium salinarum. Vive en ambientes con concentraciones extremas de sal.
Sulfolobus acidocaldarius. Crece en fuentes termales azufradas a temperaturas cercanas a los 80°C.
Lokiarchaeum (arqueas de Asgard). Es el grupo clave que conecta evolutivamente a las arqueas con el origen eucariota.
Nitrosopumilus maritimus. Cumple un rol ecológico vital al transformar el amoniaco en nitrito.
En el reino mónera, estos organismos se agrupaban como arqueobacterias, pero los análisis genéticos demostraron que debían separarse por completo. En este nuevo sistema forman el reino Archaebacterias.
Dominio Eukarya
- Se caracteriza por tener un ARNr 18S de 1870 nucleótidos aproximadamente (más largo y complejo que el 16S).
- Estos organismos poseen un núcleo delimitado por membrana que protege su material genético, además de diversos orgánulos membranosos.
- Su pared celular, cuando está presente, no tiene peptidoglucanos. Sus lípidos de membrana tienen cadenas lineales unidas por enlaces éster.
- La replicación de su ADN ocurre en múltiples horquillas de sus cromosomas lineales. Su transcripción produce un ARNm por cada proteína (monocistrónico). Tienen tres tipos de ARN-polimerasas.
A este dominio pertenecen los organismos clasificados en los reinos protista, fungi, vegetal y animal.
Con este sistema de 3 dominios en biología, los seres vivos se distribuyen en 6 reinos. La figura 1 muestra la relación entre ellos.
¿Qué es el sistema de 2 dominios?
El sistema de 2 dominios propone que la vida celular se dividió solo en dos ancestros primarios: Bacteria y Archaea. A diferencia del modelo de 3 dominios, este plantea que los eucariotas son una rama derivada del dominio Archaea. Los reinos tradicionales de organismos complejos (Animalia, Plantae, Fungi y los antiguos protistas) no desaparecen, pero se reubican como «subgrupos especializados» dentro del árbol de las arqueas.
Propuesto inicialmente como la hipótesis del Eocito por James A. Lake en 1984, el modelo de 2 dominios cobró fuerza definitiva a partir de 2015 gracias a los análisis genómicos de Thijs Ettema y su equipo tras descubrir las arqueas de Asgard.
¿Qué son las arqueas de Asgard y por qué son la clave de este modelo?
Las arqueas de Asgard son un grupo extraordinario de microorganismos descubiertos recientemente en sedimentos del fondo marino. Su importancia radica en que se consideran como el «eslabón perdido» de la biología celular. Aunque bajo el microscopio parecen arqueas sencillas, su ADN reveló que poseen genes y proteínas que creíamos exclusivas de los eucariotas, como la actina que también está en nuestros músculos. Este hallazgo sugiere que una arquea ancestral de esta familia dio origen a la primera célula compleja. (Quizá por endosimbiosis con una bacteria que habría dado origen a la mitocondria). Por tanto, los animales, los hongos y las plantas, seriamos en realidad, descendientes directos de las arqueas de Asgard.
A medida que la secuenciación masiva de ADN permita conocer mejor a estos microorganismos, sabremos si el modelo de 2 dominios es filogenéticamente más preciso.
Resumen rápido y conclusión
La taxonomía tradicional clasifica los organismos por sus características visibles. Por ejemplo, si parecen gatos van al grupo de los felinos o las células sin núcleo definido, van al grupo procariota, etc. En cambio, la taxonomía actual busca los ‘parentescos’ en la genética. En las secuencias del ADN, sus genes y los mecanismos moleculares de replicación, transcripción y traducción. Gracias a ese enfoque hoy sabemos, por ejemplo, que el perro doméstico es una sub especie del lobo y no una especie independiente.
A nivel celular, la genética revolucionó la clásica división entre procariotas y eucariotas al descubrir que, dentro de los procariotas, existían dos grupos muy diferentes. Esto dio origen al sistema de 3 dominios (Bacteria, Archaea y Eukarya). Después, la ciencia demostró que Archaea y Eukarya compartían una maquinaria molecular muy cercana. En consecuencia, Eukarya deja de ser un dominio aparte y pasa a considerarse una rama especializada dentro de las propias arqueas. Así se gestó el sistema de 2 dominios en biología.
Y este no es el final de la historia. La biología seguirá haciendo descubrimientos para comprender mejor la trama de la vida.
Taller de lectura
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