Principais diferenças entre arquéias e bactérias - Ciência - 2023

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As principais diferenças entre arquéias e bactérias eles são baseados em aspectos estruturais e metabólicos que desenvolveremos a seguir. O domínio Archaea agrupa taxonomicamente microrganismos unicelulares que possuem morfologia celular procariótica (sem membrana nuclear ou membranas de organela citoplasmática), características que se assemelham a bactérias.

No entanto, também existem traços que os separam, uma vez que as arquéias são dotadas de mecanismos de adaptação muito particulares que lhes permitem viver em ambientes de. condições extremas.

O domínio da bactéria contém as formas mais abundantes de bactérias chamadas eubactérias, ou bactérias verdadeiras. Estes também são organismos unicelulares, microscópicos, procariontes, que vivem em qualquer ambiente de condições moderadas.

Evolução da taxonomia desses grupos

No século 4 aC, os seres vivos eram classificados em apenas dois grupos: animais e plantas. Van Leeuwenhoek, no século XVII, utilizando um microscópio que ele próprio construiu, conseguiu observar microrganismos até então invisíveis e descreveu protozoários e bactérias sob a designação de "animáculos".

No século XVIII, os “animais microscópicos” foram incorporados nas classificações sistemáticas de Carlos Linneo. Em meados do século XIX, um novo reino agrupa bactérias: Haeckel postulou uma sistemática baseada em três reinos; reino Plantae, reino Animalia e reino Protista, que agrupavam microrganismos com núcleo (algas, protozoários e fungos) e organismos sem núcleo (bactérias).

Desde esta data, vários biólogos propuseram diferentes sistemas de classificação (Chatton em 1937, Copeland em 1956, Whittaker em 1969) e os critérios de classificação de microrganismos, inicialmente com base nas diferenças morfológicas e diferenças na coloração (coloração de Gram), eles se tornaram baseados em diferenças metabólicas e bioquímicas.

Em 1990, Carl Woese, aplicando técnicas de sequenciamento molecular em ácidos nucléicos (ácido ribonucléico ribossômico, rRNA), descobriu que entre os microrganismos agrupados como bactérias, havia diferenças filogenéticas muito grandes.

Esta descoberta mostrou que procariontes não são um grupo monofilético (com um ancestral comum) e Woese então sugeriu três domínios evolutivos que ele chamou: Archaea, Bacteria e Eukarya (organismos celulares nucleados).

Características diferenciais de arquéias e bactérias

Os organismos Archaea e Bacteria têm características comuns em que ambos são unicelulares, livres ou agregados. Não possuem núcleo ou organelas definidos, possuem tamanho celular entre 1 a 30μm em média.

Eles apresentam diferenças significativas no que diz respeito à composição molecular de algumas estruturas e na bioquímica de seus metabolismos.

Habitat

As espécies de bactérias vivem em uma ampla variedade de habitats: colonizaram águas salobras e doces, ambientes quentes e frios, terras pantanosas, sedimentos marinhos e fissuras rochosas, e também podem viver no ar atmosférico..

Eles podem viver com outros organismos dentro dos tubos digestivos de insetos, moluscos e mamíferos, cavidades orais, trato respiratório e urogenital de mamíferos e sangue de vertebrados.

Também os microrganismos pertencentes às Bactérias podem ser parasitas, simbiontes ou comensais de peixes, raízes e caules de plantas, de mamíferos; eles podem estar associados a fungos líquen e protozoários. Também podem ser contaminantes de alimentos (carnes, ovos, leite, frutos do mar, entre outros).

As espécies do grupo Archaea possuem mecanismos de adaptação que possibilitam sua vida em ambientes com condições extremas; eles podem viver a temperaturas abaixo de 0 ° C e acima de 100 ° C (uma temperatura que as bactérias não suportam), em pHs extremamente alcalinos ou ácidos e concentrações salinas muito mais altas do que as da água do mar.

Organismos metanogênicos (que produzem metano, CH₄) também pertencem ao domínio Archaea.

Membrana plasmática

O envelope das células procarióticas é geralmente formado pela membrana citoplasmática, a parede celular e a cápsula.

A membrana plasmática dos organismos do grupo Bactéria não contém colesterol ou outros esteróides, mas ácidos graxos lineares ligados ao glicerol por ligações do tipo éster.

A membrana dos membros da Archaea pode ser constituída por uma bicamada ou por uma monocamada lipídica, que nunca contém colesterol. Os fosfolipídios da membrana são constituídos por hidrocarbonetos de cadeia longa e ramificada, ligados ao glicerol por ligações do tipo éter.

Parede celular

Em organismos do grupo Bactérias, a parede celular é composta por peptidoglicanos ou mureína. Os organismos Archaea possuem paredes celulares que contêm pseudopeptidoglicanos, glicoproteínas ou proteínas, como adaptações a condições ambientais extremas.

Além disso, podem apresentar uma camada externa de proteínas e glicoproteínas, cobrindo a parede.

Ácido ribonucléico ribossomal (rRNA)

RRNA é um ácido nucléico que participa da síntese protéica - produção das proteínas de que a célula necessita para cumprir suas funções e para o seu desenvolvimento -, dirigindo as etapas intermediárias desse processo.

As sequências de nucleotídeos nos ácidos ribonucleicos ribossomais são diferentes nos organismos Archaea e Bacteria. Este fato foi descoberto por Carl Woese em seus estudos de 1990, que levaram ao separação em dois grupos diferentes, esses organismos.

Produção de endosporo

Alguns membros do grupo Bactérias podem produzir estruturas de sobrevivência chamadas endosporos. Quando as condições ambientais são muito adversas, os endosporos podem manter sua viabilidade por anos, com metabolismo praticamente nulo.

Esses esporos são extremamente resistentes ao calor, ácidos, radiação e vários agentes químicos. No grupo Archaea, nenhuma espécie que forma endosporos foi relatada.

Movimento

Algumas bactérias possuem flagelos que proporcionam mobilidade; Os espiroquetas têm um filamento axial por meio do qual podem se mover em meios líquidos e viscosos, como lama e húmus.

Algumas bactérias roxas e verdes, cianobactérias e Archaea possuem vesículas de gás que permitem que se movam por flutuação. As espécies conhecidas de Archaea não possuem apêndices como flagelos ou filamentos.

Fotossíntese

Dentro do domínio Bactérias, existem espécies de cianobactérias que podem realizar a fotossíntese oxigenada (que produz oxigênio), uma vez que possuem clorofila e ficobilinas como pigmentos acessórios, compostos que captam a luz solar.

Este grupo também contém organismos que realizam fotossíntese anoxigênica (que não produz oxigênio) por meio de bacterioclorofilas que absorvem a luz solar, tais como: enxofre vermelho ou roxo e bactérias vermelhas não sulfurosas, enxofre verde e bactérias verdes não sulfurosas.

No domínio Archaea, nenhuma espécie fotossintética foi relatada, mas o gênero Halobacterium, de halófitos extremos, é capaz de produzir trifosfato de adenosina (ATP), com uso de luz solar sem clorofila. Eles têm o pigmento roxo da retina, que se liga às proteínas da membrana e forma um complexo chamado bacteriorodopsina.

O complexo bacteriorodopsina absorve energia da luz solar e pode bombear íons H após a liberação⁺ para o exterior da célula e promover a fosforilação do ADP (difosfato de adenosina) em ATP (trifosfato de adenosina), de onde o microrganismo obtém energia.

Referências

Barraclough T.G. e Nee, S. (2001). Filogenética e especiação. Tendências em Ecologia e Evolução. 16: 391-399.
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Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. e Raoult, D. (2018). A análise filogenômica de β-lactamase em arquéias e bactérias permite a identificação de novos membros putativos. Genome Biology and Evolution. 10 (4): 1106-1114. Biologia e evolução do genoma. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
Whittaker, R. H. (1969). Novos conceitos de reinos de organismos. Ciência. 163: 150-161.
Woese, C.R., Kandler, O. e Wheelis, M.L. (1990). Em direção a um sistema natural de organismos: proposta para os domínios Archaea, Bacteria e Eukarya. Proceedings of Natural Sciences Academy. USOS. 87: 45-76.