Las Archaea son un grupo de organismos que originalmente se pensaba que eran bacterias (lo que explica el nombre inicial de «archaeabacteria»), debido a sus similitudes físicas. Un análisis genético más confiable reveló que las Arqueas son distintas de las Bacterias y los Eucariotas, ganándoles su propio dominio en la Clasificación de Tres Dominios propuesta originalmente por Woese en 1977, junto con los Eukarya y las Bacterias.

Similitudes con las bacterias

Entonces, ¿por qué se pensaba que las arqueas eran bacterias? Quizás lo más importante es que carecen de un núcleo u otros orgánulos unidos a la membrana, poniéndolos en la categoría procariótica (si está utilizando el esquema de clasificación tradicional). La mayoría de ellos son unicelulares, tienen ribosomas del tamaño de 70, son típicamente de unos pocos micrómetros de tamaño, y se reproducen solo asexualmente. Se sabe que tienen muchas de las mismas estructuras que las bacterias, como plásmidos, inclusiones, flagelos y pili. Se han encontrado cápsulas y capas de limo, pero parecen ser raras en archaea.

Mientras que las arqueas se aislaron originalmente de ambientes extremos, como lugares con alto contenido de ácido, sal o calor, lo que les valió el nombre de «extremófilos», más recientemente se han aislado de todos los lugares ricos en bacterias: el agua superficial, el océano, la piel humana, el suelo, etc.

Diferencias clave

Membrana plasmática

Existen varias características de la membrana plasmática que son exclusivas de las Arqueas, diferenciándolas de otros dominios. Una de estas características es la quiralidad del enlace de glicerol entre la cabeza de los fofolípidos y la cadena lateral. En archaea está en la forma L-isomérica, mientras que las bacterias y los eucariotas tienen la forma D-isomérica. Una segunda diferencia es la presencia de un enlace éter entre el glicerol y la cadena lateral, a diferencia de los lípidos ligados al éster que se encuentran en bacterias y eucariotas. El enlace de éter proporciona más estabilidad química a la membrana. Una tercera y cuarta diferencia están asociadas con las propias cadenas laterales, ácidos grasos no ramificados en bacterias y eucariotas, mientras que las cadenas isoprenoides se encuentran en las arqueas. Estas cadenas isoprenoides pueden tener cadenas laterales ramificadas.

Por último, la membrana plasmática de Archaea se puede encontrar como monocapas, donde las cadenas de isopreno de un fosfolípido se conectan con las cadenas de isopreno de un fosfolípido en el lado opuesto de la membrana. Las bacterias y los eucariotas solo tienen bicapas lipídicas, donde los dos lados de la membrana permanecen separados.

Pared celular

Al igual que las bacterias, la pared celular arqueal es una estructura semirrígida diseñada para proporcionar protección a la célula del medio ambiente y de la presión celular interna. Mientras que las paredes celulares de las bacterias típicamente contienen peptidoglicano, ese químico en particular carece de arqueas. En cambio, las arqueas muestran una amplia variedad de tipos de paredes celulares, adaptadas al entorno del organismo. Algunas arqueas carecen por completo de una pared celular.

Aunque no es universal, un gran número de arqueas tienen una capa S proteica que se considera parte de la pared celular en sí (a diferencia de las bacterias, donde una capa S es una estructura además de la pared celular). Para algunas arqueas, la capa S es el único componente de la pared celular, mientras que en otras se une con ingredientes adicionales (ver a continuación). La capa S arqueal puede estar compuesta de proteína o glicoproteína, a menudo anclada en la membrana plasmática de la célula. Las proteínas forman una matriz cristalina bidimensional con una superficie exterior lisa. Unas pocas capas S están compuestas de dos proteínas de capa S diferentes.

Mientras que las arqueas carecen de peptidoglicano, algunas contienen una sustancia con una estructura química similar, conocida como pseudomureina. En lugar de NAM, contiene ácido N-acetilalosaminurónico (NAT) vinculado a NAG, con puentes entre péptidos para aumentar la fuerza.

La metanocondroitina es un polímero de la pared celular que se encuentra en algunas células arqueales, de composición similar a la condroitina, componente del tejido conectivo, que se encuentra en los vertebrados.

Algunas arqueas tienen una vaina de proteína compuesta por una estructura de celosía similar a una capa S. Sin embargo, estas células se encuentran a menudo en cadenas filamentosas, y la vaina de la proteína encierra toda la cadena, a diferencia de las células individuales.

Diversidad Estructural de la Pared Celular.

Ribosomas

Mientras que las arqueas tienen ribosomas de 70S de tamaño, lo mismo que las bacterias, fueron las diferencias de nucleótidos del ARNr lo que proporcionó a los científicos la evidencia concluyente para argumentar que las arqueas merecían un dominio separado de las bacterias. Además, los ribosomas arqueales tienen una forma diferente a los ribosomas bacterianos, con proteínas que son exclusivas de las arqueas. Esto les proporciona resistencia a los antibióticos que inhiben la función ribosómica en las bacterias.

Estructuras

Muchas de las estructuras que se encuentran en las bacterias también se han descubierto en arqueas, aunque a veces es obvio que cada estructura se desarrolló de forma independiente, en función de las diferencias de sustancia y construcción.

Cánulas

Las cánulas, una estructura única de las arqueas, se han descubierto en algunas cepas de arqueas marinas. Estas estructuras huecas en forma de tubo parecen conectar células después de la división, lo que eventualmente conduce a una red densa compuesta de numerosas células y tubos. Esto podría servir como un medio de anclar una comunidad de células a una superficie.

Hamus (pl. hami)

Otra estructura única de archaea es el hamus, un tubo helicoidal largo con tres ganchos en el extremo lejano. Los hami parecen permitir que las células se unan entre sí y a las superficies, fomentando la formación de una comunidad.

Pilus (pl. pili)

Se han observado pili en arqueas, compuestas de proteínas muy probablemente modificadas de la pilina bacteriana. Se ha demostrado que las estructuras en forma de tubo resultantes se utilizan para la fijación a superficies.

Flagellum (pl. flagelos)

El flagelo arqueal, aunque se usa para la motilidad, difiere tan marcadamente del flagelo bacteriano que se ha propuesto llamarlo «archaellum», para diferenciarlo de su contraparte bacteriana.

¿Qué es similar entre el flagelo bacteriano y las arqueas flagelo? Ambos se utilizan para el movimiento, donde la celda es impulsada por la rotación de un filamento rígido que se extiende desde la celda. Después de eso, las similitudes terminan.

¿cuáles son las diferencias? La rotación de un flagelo arqueal es impulsada por ATP, a diferencia de la fuerza motriz de protones utilizada en las bacterias. Las proteínas que componen el flagelo arqueal son similares a las proteínas que se encuentran en la pili bacteriana, en lugar del flagelo bacteriano. El filamento del flagelo arqueal no es hueco, por lo que el crecimiento se produce cuando se insertan proteínas de flagelina en la base del filamento, en lugar de agregarse al extremo. El filamento se compone de varios tipos diferentes de flagelina, mientras que solo se utiliza un tipo para el filamento bacteriano del flagelo. La rotación en el sentido de las agujas del reloj empuja a las células arqueales hacia adelante, mientras que la rotación en el sentido contrario a las agujas del reloj tira de una célula arqueal hacia atrás. No se observa una alternancia de corridas y caídas.

Clasificación

Actualmente hay dos filos reconocidos de archaea: Euryarchaeota y Proteoarchaeota. Se han propuesto varios filos adicionales (Nanoarchaeota, Korarchaeota, Aigarchaeota, Lokiarchaeota), pero aún no han sido reconocidos oficialmente, en gran parte debido al hecho de que la evidencia proviene solo de secuencias ambientales.