Evolución microbiana, Apuntes de Microbiología

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Evolución microbiana, taxonomía

y criterios de identificación.

Mª Ángeles Orellana Miguel

Servicio de Microbiología

Hospital 12 de Octubre

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Evolución microbiana

• (^) La teoría de la evolución de Darwin es el principio que unifica toda la biología.
• (^) Basada en: morfología fisiología secuencias morfológicas de fósiles
• (^) NO aplicable al mundo microbiano.
• (^) Bioquímica comparada demostró que en mundo microbiano y visible intervienen los mismos a.a., cofactores metabólicos y vía glicolítica.

Genética de poblaciones en

bacterias

• (^) La epidemiología de las enfermedades infecciosas estudia la genética y la selección natural.
• (^) La evolución de las bacterias patógenas depende de complejas interacciones ecológicas con sus hospedadores.
• (^) Amplio número de cepas con ≠ Ags de superficie y capacidad de variar antigénicamente a lo largo de la infección. (ej. Virus de mixomatosis en Australia).
• (^) El éxito de la competencia no depende de la presencia de 1 gen, sino 1 conjunto equilibrado de genes (coadaptados) → organismo eficaz.
• (^) Poder patógeno es multifactorial:
  • producir compuestos que dañen al hospedador
• adherencia a determinadas superficies
• resistir mecanismos de defensa del huésped
• sobrevivir durante la transmisión entre ≠ hospedadores

Papel de microbios en evolución humana

• (^) Aparición de núcleos urbanos:

enfermedades epidémicas → ↑

mortalidad → presión selectiva que ↑

resistencia a estas enfermedades

• (^) Ej.- gen de Hb de la anemia

drepanocítica → prevalente en África

→ protege a heterozigotos del

paludismo.

Procariotas y eucariotas

• (^) Células eucariotas :
  • núcleo formado por membrana nuclear
  • en el interior múltiples cromosomas y aparato mitótico
  • abundan intrones (regiones no traducidas)
• (^) Células procariotas :
  • no aparato mitótico
  • no membrana nuclear
  • no intrones
• (^) Separados por 1 gran salto evolutivo (el eslabón perdido), eucariotas: agregación, diferenciación y especialización celular.

Taxonomía

• Del griego taxos, estructuración u

orden; nomos, ley

• Es la ciencia que estudia la

clasificación biológica

Historia de la Taxonomía

• (^) Ernst Haeckel en 1894, propuso agrupar a todos los organismos unicelulares en un nuevo reino, Protistas , en el cual incluyó, algas, hongos, protozoos y bacterias. Protistas superiores e inferiores.
• R. Murray en 1968: reino, Procariotas y eucariotas (Microscopio). El término protista se aplica solo a los eucariotas unicelulares.
• Whittaker en 1969, cinco reinos: Animalia, Plantae, Fungi, Protista (eucariotas unicelulares) y el reino Monera (bacterias)
• Woese en 1977 agrupa los seres vivos en seis Reinos: Eubacterias, Arqueobacterias, Protista, Fungi, Vegetal y Animal. - En 1990 propone tres Dominios: Bacterias, Arqueas y Eucariotas. - El Dominio es de categoría taxonómica superior al Reino

Árbol filogenético universal

Tomado de Madigan y col. Brock, Biología de los microorganismos. 10ª Ed. Pearson Prentice Hall ,

Clasificación Se ordenan todos los microorganismos en grupos homogéneos, que a su vez pertenecen a otro grupo más extenso siguiendo una estructura jerárquica sin superposiciones.

• Una categoría de cualquier rango une grupos de nivel inferior en función de propiedades comunes.
  • En la taxonomía bacteriana los niveles o rangos utilizados son los siguientes (en orden ascendente): ● ESPECIE ● GÉNERO ● FAMILIA ● ORDEN ● CLASE ● REINO ● DOMINIO El grupo taxonómico básico es la ESPECIE

Enfoques de la taxonomía

bacteriana

1 .- Enfoque clásico:

• (^) La unidad taxonómica de la Microbiología es el CLON o CEPA: población de células genéticamente idénticas derivadas de la ÷ sucesiva de una sola célula.
• (^) ESPECIE: Un grupo de cepas que comparten numerosas propiedades estables y que difieren de forma significativa de otros grupos de cepas. Las especies relacionadas se clasifican en el mismo GÉNERO.
• (^) En este enfoque se da más valor a las características estructurales y morfológicas que

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS APLICADAS EN TAXONOMÍA BACTERIANA CARACTERÍSTICAS CLÁSICAS MORFOLÓGICAS Forma celular Tamaño de las células Morfología de las colonias Características ultraestructurales Tinción Cilios y flagelos Mecanismo de movilidad Forma y localización de endoesporas Inclusiones celulares color FISIOLOGICAS Y METABÓLICAS Fuentes de C y N Componentes de la pared celular Fuentes de energía Productos de fermentación Tipo nutricional Temperatura de crecimiento Luminiscencia Mecanismo de conversión de energía Movilidad Tolerancia osmótica Relaciones con el oxígeno pH óptimo de crecimiento Pigmentos fotosintéticos Necesidad y tolerancia a la sal Metabolitos secundarios Sensibilidad a antibióticos ECOLÓGICAS Ciclo vital Relaciones simbióticas Patogenicidad Preferencia de hábitat Necesidad de temperatura; pH; Necesidad de oxígeno Necesidad de concentración osmótica GENÉTICAS Posibilidad de recombinación por Conjugación o Transformación Plásmidos

La asignación del nombre a cada especie no es arbitraria: Género: proviene del nombre del descubridor, o morfología del organismo… se basa en el descubridor Escherich- Escherichia las características Staphylococcus -racimo o la enfermedad Legionella Especie: descriptivo: color, origen, patogenicidad… “Apellido” adecuado Escherichia coli (colon) Staphylococcus aureus (dorado) Legionella pneumophila (pulmón)

ESTRUCTURACIÓN JERÁRQUICA EN TAXONOMÍA Rango Nombre taxonómico Dominio Phylum o Reino Clase Orden Familia Género Especie Bacteria Proteobacteria γ -Proteobacteria Enterobacteriales Enterobacteriaceae Shigella S. dysenteriae