BLOQUE I
TEMA 6. CLASIFICACIÓN BACTERIANA (TAXONOMIA)
Debido a la enorme diversidad de los organismos vivos es deseable clasificarlos u ordenarlos en grupos en función de sus semejanzas. La taxonomía (del Griego taxis, estructuración u orden; y nomos, ley, o nemein, distribuir o gobernar) se define como la ciencia de la clasificación biológica. En un sentido más amplio se compone de tres partes, pero todas interrelacionadas:
LA CLASIFICACIÓN: Es la estructuración de los organismos en grupos o taxones en función de semejanzas mutuas o del parentesco evolutivo.
LA NOMENCLATURA: Es la rama de la taxonomía que se ocupa de la asignación de nombres a grupos taxonómicos de conformidad con normas publicadas.
LA IDENTIFICACIÓN: Constituye el lado práctico de la taxonomía, es el proceso de determinar que un aislamiento en particular pertenece a un taxón reconocido.
PERO…. ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LA TAXONOMÍA?
En primer lugar, nos permite organizar enormes cantidades de conocimientos sobre organismos, ya que todos los miembros de un grupo específico comparten numerosas características. En cierto sentido es similar a un sistema gigante de archivo o a un catalogo de biblioteca que proporciona un fácil acceso a la información. Cuanto más precisa sea la clasificación, mayor información contiene y mayor es su utilidad.
En segundo lugar, la taxonomía permite hacer predicciones y formular hipótesis para nuevas investigaciones sobre la base de los conocimientos existentes acerca de organismos similares. Si un organismo afín tiene cierta propiedad, el microorganismo en cuestión puede también tener la misma característica.
En tercer lugar, la taxonomía ubica a los microorganismos en grupos útiles y significativos con nombres precisos que permiten a los microbiólogos trabajar con ellos y comunicarse de forma eficiente. Al igual que una comunicación escrita eficaz no es posible sin un vocabulario suficiente, una ortografía correcta y una buena gramática, la microbiología no es posible sin la taxonomía.
En cuarto lugar, la taxonomía es esencial para una identificación exacta de los microorganismos. Es enorme la importancia práctica en este sentido. Por ejemplo, es esencial para la microbiología clínica; el tratamiento puede resultar muy difícil cuando el patógeno causal es desconocido.
Hay que hacer notar que la taxonomía microbiana se encuentra actualmente en plena ebullición. Esto se debe a la aplicación de nuevas técnicas moleculares para la clasificación de los microorganismos. Aún cuando estos nuevos avances han generado mucha excitación y estan modificando de manera drástica la taxonomía microbiana, los enfoques más tradicionales siguen siendo valiosos.
EVOLUCIÓN Y DIVERSIDAD MICROBIANA
Se ha calculado que nuestro planeta tiene 4600 millones de años. Se han descubierto restos fosilizados de células bacterianas de unos 3500 a 3800 millones de años en estromatolitos y rocas sedimentarias, lo que indica que la vida procariota surgió poco después del enfriamiento terrestre.
Es muy probable que las primeras bacterias fueran anaerobias. Las cianobacterias y la fotosíntesis productora de oxígeno se desarrollaron probablemente hace unos 2500 a 3000 millones de años. La diversidad microbiana aumento de forma notable a medida que el oxígeno fue haciéndose más abundante.
Los estudios de Carl Woese y sus colaboradores sobre las secuencias de rRNA en células procariotas sugieren que los procariotas se separaron muy precozmente en dos grupos bien diferenciados. El árbol filogenético universal refleja este punto de vista.
El árbol se divide en tres ramas principales, que representan los tres grupos primarios: Bacteria, Archaea y Eucarya. Las arqueobacterias y las bacterias fueron las primeras en divergir y a continuación se desarrollaron los eucariotas. Estos tres grupos primarios se llaman dominios o imperios, y se ubican por encima del nivel del reino. Los reinos se dividen en Filos o Phyla (en singular, Phylum) para los animales, y en Divisiones para plantas y otros organismos. Éstos se dividen en Clases, luego en Órdenes, Familias, Géneros y Especies.
RANGOS TAXONOMICOS
El grupo taxonómico básico en la toxonomía microbiana es la especie. Los taxonomistas que trabajan con organismos superiores definen el término especie de forma distinta a los microbiólogos. La especie de los organismos superiores consiste en grupos de poblaciones naturales que se cruzan entre sí, o que tienen la capacidad potencial de hacerlo, y que están aisladas de otros grupos desde el punto de vista de la reproduccción. Esta definición es satisfactoria para los organismos capaces de reproducirse sexualmente, pero fracasa con muchos microorganismos porque su reproducción no es sexual. Las especies bacterianas se caracterizan por diferencias fenotípicas y genotípicas:
ESPECIE BACTERIANA: Colección de cepas que comparten numerosas propiedades estables y que difieren de forma significativa de otros grupos de cepas.
CEPA: Es una población de organismos que desciende de un único organismo o de un aislamiento en cultivo puro. Las cepas dentro de una especie pueden diferenciarse ligeramente unas de otras de muchas formas.
Las biovariedades son variantes de cepas bacterianas caracterizadas por diferencias bioquímicas y fisiológicas. Las morfovariedades se diferencían desde el punto de vista morfológico y
Las serovariedades presentan propiedades antigénicas diferenciadoras. Una cepa de una especie se denomina cepa tipo.
Cada especie se designa a un género. Un género es un grupo bien definido de una o más especies que está claramente separado de otros géneros.
Los microbiólogos designan los nombres a los microorganismos mediante el sistema binominal del botánico sueco Carl von Linneo.
El nombre latinizado y en letra cursiva consta de dos partes:
La primera, en cursiva y con mayúscula, es el nombre genérico (p. Ej. Escherichia)
La segunda, en cursiva y minúscula, es el epíteto específico (p. Ej. coli), por lo que sería Escherichia coli
En 1980 se publicaron en el International Journal of Systematic Bacteriology listas aprobadas de nombres bacterianos, y se publican periódicamente nuevos nombres válidos.
DESCRIPCIÓN DE LAS PRINCIPALES CATEGORÍAS Y GRUPOS DE BACTERIAS. Se reconocen dos grupos distintos de microorganismos procarióticos:
1.- LAS EUBACTERIAS: Son las bacterias típicas más comunes y presentan las caracterísrticas siguientes;
A). EUBACTERIAS GRAMNEGATIVAS QUE TIENEN PAREDES CELULARES: Los miembros de ésta categoría pueden ser bacterias fototróficas, o no fototróficas. Incluye especies aerobias, anaeróbias facultativas y microareofílicas; algunos miembros son parásitos intracelulares obligados.
B). EUBACTERIAS GRAMPOSITIVAS QUE TIENEN PAREDES CELULARES: Estos microorganismos son generalmente heterótrofos quimiosintéticos, incluyen especies aerobias, anaeróbias y anaeróbias facultativas, incluyen bacterias esporógenas y esporógenas simples, actinomicetos estructuralmente complejos.
Las bacterias Gram-negativas presentan dos membranas lipídicas entre las que se localiza una fina pared celular de peptidoglicano, mientras que las bacterias Gram-positivas presentan sólo una membrana lipídica y la pared de peptidoglicano es mucho más gruesa. Al ser la pared fina, no retiene el colorante durante la tinción de Gram.
Muchas especies de bacterias Gram-negativas causan enfermedades.
Los cocos Gram-negativos causan la gonorrea (Neisseria gonorrheae), meningitis (Neisseria meningitidis) y síntomas respiratorios (Moraxella catarrhalis), entre otros.
Los bacilos Gram-negativos incluyen un gran número de especies. Algunos de ellos causan principalmente enfermedades respiratorias (Haemophilus influenzae, Klebsiella pneumoniae , Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa), enfermedades urinarias (Escherichia coli, Proteus mirabilis, Enterobacter cloacae, Serratia marcescens) y enfermedades gastrointestinales (Helicobacter pylori, Salmonella enteritidis, Salmonella typhi). Otros están asociadas a infecciones nosocomiales (Acinetobacter baumanii).
La envoltura celular de las bacterias Gram-positivas comprende la membrana citoplasmática y una pared celular compuesta por una gruesa capa de peptidoglucano, que rodea a la anterior. La pared celular se une a la membrana citoplasmática mediante moléculas de ácido lipoteicoico.
La capa de peptidoglicano confiere una gran resistencia a estas bacterias y es la responsable de retener el tinte durante la tinción de Gram. A diferencia de las Gram-negativas, las Gram-positivas no presentan una segunda membrana lipídica externa a la pared celular y esta pared es mucho más gruesa.
Incluyen especies tanto móviles (vía flagelos) como inmóviles con forma de bacilo (Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Lactobacillus, Listeria) o coco (Staphylococcus, Streptococcus); con gruesas paredes celulares o sin ellas (Mycoplasma).
Comparación de las envolturas celulares bacterianas.
Arriba: Bacteria Gram-positiva. 1-membrana citoplasmática, 2-peptidoglicano, 3-fosfolípidos, 4-proteínas, 5-ácido lipoteicoico.
Abajo: Bacteria Gram-negativa. 1-membrana citoplasmática (membrana interna), 2-espacio periplasmático, 3-membrana externa, 4-fosfolípidos, 5-peptidoglicano, 6-lipoproteína, 7-proteínas, 8-lipopolisacáridos, 9-porinas.
C). EUBACTERIAS QUE CARECEN DE PAREDES CELULARES: Estos microorganismos son los micoplasmas; no sintetizan peptidoglicano, son altamente pleomorfas y varían de tamaño. La reproducción puede hacerse por gemación, fragmentación o fisión binaria. La mayoría de las especies requiere de un medio complejo para proliferar y forman colonias características de huevo frito en medio sólido.
2.- LAS ARQUEOBACTERIAS: No producen peptidoglucano, lo que constituye una diferencia principal entre ellas y las eubacterias típicas; Se consideran “fósiles vivientes” habitan en ambientes terrestres y acuáticos extremos que parecen corresponder a al ambiente de la tierra primitiva (alta salinidad, alta teperatura, anaerobiosis, pH bajo). Estan constituídas por microorganismos aeróbios, anaeróbios facultativos que son quimiolitotrófos, heterótrofos o heterótrofos facultativos. Pyrococcus furiosus tiene su crecimiento óptimo a 104ºC, Halobacterium es halófilo estricto.
TAREAS:
1. Defina los siguientes términos: Taxonomía, clasificación, taxón, nomenclatura, identificación sistemática, especie, cepa, cepa tipo y sistema binominal.
2. Investigue y presente la clasificación de las bacterias
