El árbol de la vida, que describe cómo la vida ha evolucionado y diversificado en el planeta, se está volviendo mucho más complicado.
Los investigadores de la Universidad de California, Berkeley, que han descubierto más de 1,000 nuevos tipos de bacterias y Archaea durante los últimos 15 años al acecho en los rincones y grietas de la Tierra, han reajustado dramáticamente el árbol para dar cuenta de estas nuevas formas de vida microscópicas.
"El árbol de la vida es uno de los principios organizativos más importantes en biología", dijo Jill Banfield, profesora de UC Berkeley de ciencias de la tierra y planetarias y ciencias ambientales, políticas y gestión. "La nueva representación será útil no soloa biólogos que estudian ecología microbiana, pero también a bioquímicos que buscan nuevos genes e investigadores que estudian la evolución y la historia de la tierra ".
Gran parte de esta diversidad microbiana permaneció oculta hasta que la revolución del genoma permitió a investigadores como Banfield buscar directamente sus genomas en el medio ambiente, en lugar de tratar de cultivarlos en una placa de laboratorio. Muchos de los microbios no pueden aislarse y cultivarse porque no puedenviven solos: deben rogar, pedir prestado o robar cosas de otros animales o microbios, ya sea como parásitos, organismos simbióticos o carroñeros.
El nuevo árbol, que se publicará en línea el 11 de abril en la nueva revista Microbiología de la naturaleza , refuerza una vez más que la vida que vemos a nuestro alrededor - plantas, animales, humanos y otros llamados eucariotas - representan un pequeño porcentaje de la biodiversidad del mundo.
"Las bacterias y las arqueas de los principales linajes que carecen por completo de representantes aislados comprenden la mayoría de la diversidad de la vida", dijo Banfield, quien también tiene una cita en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. "Este es el primer árbol basado en el genoma de tres dominios que incorpora estosorganismos no cultivables, y revela el vasto alcance de linajes aún poco conocidos ".
Según la primera autora Laura Hug, ex becaria posdoctoral de UC Berkeley que ahora está en la facultad de biología de la Universidad de Waterloo en Ontario, Canadá, los más de 1,000 organismos recientemente reportados que aparecen en el árbol revisado provienen de una variedad de entornos, incluyendo una fuente termal en el Parque Nacional de Yellowstone, un salar en el desierto de Atacama de Chile, sedimentos terrestres y de humedales, un géiser de agua con gas, suelo de pradera y el interior de la boca de un delfín. Todos estos organismos recientemente reconocidos son conocidos solo por sus genomas..
"Lo que se hizo realmente evidente en el árbol es que gran parte de la diversidad proviene de linajes para los que realmente solo tenemos secuencias del genoma", dijo. "No tenemos acceso de laboratorio a ellos, solo tenemos sus planos".y su potencial metabólico a partir de sus secuencias del genoma. Esto es revelador, en términos de cómo pensamos sobre la diversidad de la vida en la Tierra y lo que creemos que sabemos sobre microbiología ".
Un aspecto sorprendente del nuevo árbol de la vida es que un grupo de bacterias descritas como la "radiación de phyla candidata" forma una rama muy importante. Reconocido recientemente, y aparentemente compuesto solo de bacterias con estilos de vida simbióticos, la radiación de phyla candidata ahoraparece contener alrededor de la mitad de toda la diversidad evolutiva bacteriana.
Si bien la relación entre Archaea y eucariotas sigue siendo incierta, está claro que "esta nueva representación del árbol ofrece una nueva perspectiva sobre la historia de la vida", dijo Banfield.
"Esta increíble diversidad significa que hay una cantidad alucinante de organismos de los que recién estamos comenzando a explorar el funcionamiento interno de los que podría cambiar nuestra comprensión de la biología", dijo el coautor Brett Baker, ex laboratorio de UC Berkeley de Banfieldpero ahora en la Universidad de Texas, Austin, Instituto de Ciencias Marinas.
El árbol representa la vida que vemos hoy
Charles Darwin dibujó por primera vez un árbol de la vida en 1837 mientras buscaba formas de mostrar cómo las plantas, los animales y las bacterias se relacionan entre sí. La idea se arraigó en el siglo XIX, con las puntas de las ramitas que representan la vida en la Tierra hoy en día, mientras que las ramas que los conectan con el tronco implican relaciones evolutivas entre estas criaturas. Una rama que se divide en dos ramas cerca de las puntas del árbol implica que estos organismos tienen un ancestro común reciente, mientras que una rama bifurcada cerca del tronco implica una evolucióndividido en el pasado distante.
Archaea se agregó por primera vez en 1977 después del trabajo que muestra que son claramente diferentes de las bacterias, aunque son unicelulares como bacterias. Un árbol publicado en 1990 por el microbiólogo Carl Woese fue "una visualización transformadora del árbol", dijo Banfield.Con sus tres dominios, sigue siendo el más reconocible hoy.
Con la creciente facilidad de la secuenciación de ADN en la década de 2000, Banfield y otros comenzaron a secuenciar comunidades enteras de organismos a la vez y seleccionaron los grupos individuales basados solo en sus genes. Esta secuencia metagenómica reveló nuevos grupos enteros de bacterias y Archaea, muchas dede ambientes extremos, como los charcos tóxicos en minas abandonadas, la suciedad debajo de los sitios de desechos tóxicos y el intestino humano. Algunos de estos se habían detectado antes, pero no se sabía nada de ellos porque no sobrevivirían si estuvieran aislados en un laboratorio.plato.
Para el nuevo artículo, Banfield y Hug se unieron con más de una docena de otros investigadores que han secuenciado nuevas especies microbianas, reuniendo 1,011 genomas inéditos para agregar a las secuencias genómicas de organismos ya conocidos que representan a las principales familias de la vida en la Tierra.
Ella y su equipo construyeron un árbol basado en 16 genes separados que codifican proteínas en la máquina celular llamada ribosoma, que traduce el ARN en proteínas. Incluyeron un total de 3,083 organismos, uno de cada género para el cual total o casi completamentegenomas secuenciados estaban disponibles.
El análisis, que representa la diversidad total entre todos los genomas secuenciados, produjo un árbol con ramas dominadas por bacterias, especialmente por bacterias no cultivadas. Una segunda vista del árbol agrupaba a los organismos por su distancia evolutiva entre sí en lugar de las definiciones taxonómicas actuales, haciendoclaro que aproximadamente un tercio de toda la biodiversidad proviene de bacterias, un tercio de bacterias no cultivables y un poco menos de un tercio de Archaea y eucariotas.
"Los dos puntos principales para llevar a casa que veo en este árbol son la prominencia de los linajes principales que no tienen representantes cultivables, y la gran diversidad en el dominio bacteriano, lo más importante, la prominencia de la radiación de phyla candidata", dijo Banfield."La radiación phyla candidata tiene tanta diversidad dentro de ella como el resto de las bacterias combinadas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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