Reino Arquea: características, anatomía y fisiología

Las arqueas son microorganismos unicelulares procariotas que, pese a ser similares a las bacterias, se separaron hace más de 3.500 millones de años. Un repaso de sus asombrosas características.
Reino arquea

La historia de la Biología está llena de sucesos muy importantes. Y la mayoría de ellos tienen que ver con cómo somos capaces de progresar en lo que a clasificación de los seres vivos se refiere. Es de vital importancia establecer una jerarquía para clasificar a cualquier forma de vida, en especie, género, familia, orden, clase, filo, reino y, por último, dominio.

Hoy en día, desde la última revisión y reestructuración en el año 2015, dividimos a los seres vivos en siete reinos claramente diferenciados: animales, plantas, hongos, cromistas, protozoos, bacterias y arqueas. Y nos detendremos en este último.

Y es que este reino arquea es de descubrimiento relativamente reciente. Hasta el año 1977, considerábamos todos los organismos procariotas como bacterias, pero los análisis genéticos demostraban que había un grupo de seres que, pese a ser similares en lo que a morfología se refiere, eran totalmente distintos a estas bacterias.

Apareció, pues, el término de arqueas. Estos seres unicelulares procariotas fueron, junto a las bacterias, los precursores de la vida, pero se separaron de ellas hace más de 3.500 millones de años. Desde entonces, han seguido su particular evolución. Y en el artículo de hoy nos adentraremos en el asombroso mundo de estos seres primitivos.

¿Qué son las arqueas?

Antes de definir qué son, es más importante decir qué no son. Y es que a pesar de que por su morfología nos lo puedan parecer, las arqueas no son bacterias. Se separaron hace 3.500 millones de años, cuando la Tierra tenía apenas 1.000 millones de años de vida.

Para ponerlo en perspectiva, nuestra línea evolutiva (la que daría lugar al ser humano) se separó de los peces hace poco más de 400 millones de años. Si las personas somos tan increíblemente distintas a un salmón pese a habernos separado de ellos hace 400 millones de años, imagina cómo de diferentes son las arqueas respecto a las bacterias si llevan separadas 3.500 millones de años.

El problema es que las arqueas son seres vivos unicelulares procariotas, lo que significa que sus células disponen orgánulos celulares ni de un núcleo delimitado en el citoplasma, por lo que el material genético “flota” libremente en él.

En este sentido, las bacterias y las arqueas son los dos dominios de procariotas. El otro dominio eucariota incluye a los animales, plantas, hongos, protozoos y cromistas, los cuales, siendo tanto unicelulares como pluricelulares, están constituidos por células eucariotas, las cuales adquieren una complejidad mayor y permiten el desarrollo de formas de vida también más complejas.

Y el hecho de que sean unicelulares y con una estructura celular “sencilla” hace que durante mucho tiempo se pensara que arqueas y bacterias eran en realidad un único grupo denominado moneras. De hecho, ni se había introducido el término “arquea”.

Pero todo cambió cuando los estudios genéticos demostraron que, dentro de las moneras, había dos grupos claramente diferenciados que compartían muy pocos genes relativamente hablando (todos los seres vivos compartimos muchos), lo que demostró que estos dos grupos se habían separado de un antepasado común hace más de 3.500 millones de años.

Al llevar tantísimo tiempo separados, no podían, de ningún modo, pertenecer al mismo grupo. De ahí que en 1977 se hiciera una reestructuración de la clasificación de los seres vivos, dividiendo el reino de las moneras en dos: arqueas y bacterias.

En este sentido, las arqueas proceden de un tiempo en el que la Tierra era un lugar inhóspito donde, entre muchas otras cosas, no había oxígeno. Y, mientras que las bacterias fueron capaces de evolucionar y adaptarse a los cambios en el mundo, las arqueas, por decirlo de algún modo, se quedaron más rezagadas.

Arquea hábitat

Evidentemente, han evolucionado. Pero no tanto como las bacterias, que fueron capaces de adoptar todas las formas metabólicas posibles, desde la fotosíntesis hasta los comportamientos patógenos. Las arqueas siguen viviendo en los ambientes similares a la Tierra joven, los cuales, a día de hoy, son considerados lugares extremos.

Por ello, ya no solo es que no haya ninguna especie capaz de realizar la fotosíntesis ni de colonizar nuestros órganos (no hay ninguna arquea que actúe como patógeno), su metabolismo sigue siendo muy primitivo, usando como fuente de carbono y de energía compuestos inorgánicos como el hierro ferroso, el ácido sulfhídrico, el amoníaco, el sulfuro de hidrógeno, etc.

Además, el hecho de que formaran un grupo propio hace poco más de 40 años y que hayan sido “menospreciadas” en los estudios biológicos, ha frenado bastante su investigación. Pero esto va cambiando, pues se ha descubierto que estos ancestrales microorganismos no solo son una muestra perfecta de cómo era la vida en sus orígenes (prácticamente no han cambiado), sino que podrían tener una gran importancia en las cadenas tróficas, conformar el 20% de la biomasa de la Tierra y ayudarnos a saber cómo puede ser la vida en otros planetas.

En resumen, las arqueas son unos microorganismos unicelulares procariotas primitivos que se separaron de las bacterias hace más de 3.500 millones de años y que han evolucionado muy poco desde entonces, por lo que siguen viviendo especialmente en ambientes extremos con condiciones similares a los de una Tierra joven muy distinta a la actual.

Las 15 principales características de las arqueas

Las arqueas ya no solo es que no sean bacterias, sino que comparten algunas características con las células eucariotas. De hecho, se consideran el eslabón perdido entre procariotas y eucariotas. Sea como sea, ya hemos visto muchas de sus características, pero es importante analizarlas en profundidad y añadir de nuevas.

1. Son unicelulares

Absolutamente todas las arqueas son unicelulares. Un individuo, una célula. Y es que esta célula es capaz de realizar por sí sola las funciones vitales de nutrición, relación y reproducción. Del mismo modo que las bacterias, es imposible que haya organismos pluricelulares.

2. Son procariotas

Absolutamente todas las arqueas son procariotas, una de las causas de que también sean siempre unicelulares. Por lo tanto, carecen tanto de orgánulos celulares como de un núcleo delimitado, por lo que el material genético se encuentra libre en el citoplasma. Esto hace que el grado de complejidad morfológica y metabólica que puedan adquirir sea menor, pero a la vez les permite resistir condiciones extremas.

Arquea

3. Se reproducen asexualmente

Al ser procariotas, las arqueas no pueden reproducirse jamás de forma sexual. Por lo tanto, su reproducción es de tipo asexual, que significa que una célula se divide por mitosis, replicando su material genético y partiéndose en dos, dando lugar así a dos células hija. Se generan, por lo tanto, clones. Esta es una de las explicaciones por la que han evolucionado tan poco.

4. Podrían conformar una cuarta parte de la biomasa de la Tierra

Pese a estar limitados por el tiempo que llevan descubiertas y por las dificultades intrínsecas de hacer estudios de abundancia, las últimas investigaciones apuntan a que las arqueas, lejos de ser microorganismos extraños y poco comunes, podrían representar el 20% de la biomasa de la Tierra. Las bacterias seguirían siendo más abundantes (su número se estima en 6 millones de millones de trillones), pero serían imprescindibles en muchos ciclos biogeoquímicos.

5. Viven especialmente en ambientes extremos

Como hemos dicho, las arqueas proceden de un momento en el que la Tierra era un lugar inhóspito para la vida actual. Teniendo en cuenta que han evolucionado poco desde entonces, las arqueas han quedado desplazadas a los ambientes que mejor simulan las condiciones de esta tierra primitiva, como por ejemplo las fuentes hidrotermales, lagos hipersalinos, regiones sin oxígeno, ambientes muy ácidos, etc.

6. Su metabolismo está limitado

A diferencia de las bacterias, que pueden desarrollar cualquier tipo de metabolismo o de forma de nutrición, las arqueas son siempre quimioautótrofos, lo que significa que obtienen la materia (el carbono) y la energía de la oxidación de compuestos inorgánicos como el sulfuro de hidrógeno, el ácido sulfhídrico, el hierro ferroso, el amoníaco… Es un metabolismo muy primitivo, por lo que no es de extrañar que sea propio de las arqueas.

Fuentes hidrotermales

7. No hay ninguna especie patógena

A diferencia de las bacterias, que pueden comportarse como patógenos, no hay ni una sola especie de arquea capaz de colonizar los tejidos u órganos de otros seres vivos para provocar enfermedades. De bacterias patógenas para el ser humano hay unas 500; de arqueas, 0.

8. Ninguna especie es capaz de realizar la fotosíntesis

Del mismo modo que hay un grupo de bacterias conocido como cianobacterias que es capaz de realizar la fotosíntesis (de forma muy similar a las plantas), no hay ninguna especie de arquea que pueda transformar la luz del sol en energía química para mantener su metabolismo.

9. Se separaron de las bacterias hace 3.500 millones de años

Como ya hemos dicho, pese a que por el hecho de ser unicelulares y tener una forma similar (al ser unicelulares, tampoco hay margen de mucha variabilidad) a las bacterias, son muy distintas desde el punto de vista genético. Y no es de extrañar, pues su último antepasado común vivió hace más de 3.500 millones de años. Llevan casi literalmente todo el tiempo del mundo separadas.

10. Podrían formar parte de nuestra flora intestinal

Nuestro intestino grueso es, realmente, un ambiente idóneo para las arqueas. Por ello, las últimas investigaciones parecen indicar que podrían formar parte de nuestra microbiota intestinal, realizando simbiosis con nosotros. E igual que sucede con las personas, pasaría con muchos otros animales. De hecho, se ha demostrado que algunas especies habitan el rumen (estómago) de los rumiantes como las vacas, las cabras o las ovejas. No hay especies patógenas, pero sí mutualistas.

11. Pueden encontrarse en océanos y en el suelo

Además de estos ambientes extremos donde se encuentran como en casa ya que no tienen competencia alguna más allá de determinadas especies extremófilas de bacterias, se ha demostrado que también hay arqueas en ambientes no extremos (o no tanto), como por ejemplo los océanos (la proporción de procariotas sería del 80% bacterias y 20% arqueas), los lagos, los sedimentos marinos y los suelos terrestres (en este caso, la proporción de procariotas sería del 93% bacterias y 2% arqueas).

12. Su pared celular es distinta a la bacteriana

Las bacterias y las arqueas disponen de una pared celular, es decir, una estructura por encima de la membrana plasmática que les da tanto rigidez y protección como un mecanismo para comunicarse (y aislarse) del medio. Sin embargo, a nivel estructural es muy diferente, pues la bacteriana tiene peptidoglicano (un tipo de polímero) y la arquea, no. Esto, que puede parecer un detalle trivial, fue una de las evidencias que demostró que pertenecían a dos grupos totalmente distintos.

13. Su material genético tiene forma circular

El ADN de las arqueas se encuentra en forma de cromosoma circular, lo que reduce el riesgo de que el material genético sufra alteraciones o daños al estar expuestos a condiciones extremas y, además, al no tenerlo protegido dentro de un núcleo.

14. Tiene mecanismos de replicación del ADN similares a los eucariotas

Uno de los motivos por los que las arqueas se consideran el eslabón perdido entre procariotas y eucariotas es porque, a diferencia de los bacterianos, sus mecanismos de replicación (hacer copias del ADN), transcripción (el paso de ADN a ARN) y la traducción (el paso de ARN a proteína) son muy similares a los de nuestras células, así como a las del resto de animales, plantas, hongos, etc.

15. Tienen un tamaño entre 0,1 y 15 micrómetros

Las arqueas tienen un tamaño comprendido entre los 0,1 y los 15 micrómetros (la milésima parte de un milímetro). Por ello, son similares en este aspecto a las bacterias (miden entre 0,5 y 5 micrómetros), aunque llegan a tamaños tanto más pequeños como más grandes que estas. Algunas arqueas, por lo tanto, pueden ser más grandes que algunas células eucariotas, como por ejemplo los glóbulos rojos, que miden 8 micrómetros.

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