La biodiversitat invisible

124-68

Els éssers vius sorprenen per la seva gran varietat. Formes i colors extravagants tatuen la pell viva de la Terra. En una petita parcel·la de selva tropical podem trobar, d’un sol cop d’ull, centenars d’organismes diferents, plantes i animals. Si, a més, descendim al món microscòpic, observarem milers i milers de criatures de formes i activitats desconegudes. De les espècies actualment classificades, s’estima que s’han descrit prop del 90% de les plantes i animals vertebrats, menys del 5% dels fongs i menys de l’1% de les «espècies» de procariotes.

La proposta d’Emile Zuckerkandl i Linus Pauling, el 1965, segons la qual la història de la vida podria quedar reflectida en les seqüències d’àcids nucleics i proteïnes fou una revolució per a la taxonomia, en especial per a la microbiana. Carl Woese, el 1977, utilitzà com a eina filogenètica de classificació dels organismes la seqüència de bases de la molècula de RNA ribosòmic 16S (18S en els eucariotes), que és en la subunitat petita del ribosoma. El 1991, dividí els éssers vius en tres grans dominis: Bacteria, Archaea i Eukarya. Els microorganismes corresponen principalment als dos primers dominis (els procariotes), però també hi ha molts microbis eucariotes. Ara, per primera vegada, la microbiologia està dins un marc filogenètic, en el qual l’ordenació de la diversitat microbiana passa de ser una mera col·lecció d’aïllats a ser l’estudi més profund de les seves relacions en la història evolutiva.

Recentment, la utilització de tècniques moleculars en general, i en especial de les «òmiques» (genòmica-metagenòmica, proteòmica-metaproteòmica, transcriptòmica-metatranscriptòmica o metabolòmica), ha obert perspectives insospitades en la detecció, la identificació i l’estudi funcional d’una gran varietat de microorganismes dels quals, fins fa poc, solament se sabia que eren escassos, inconspicus i indetectables. 

S’han proposat més de 55 fílums, o divisions, de Bacteria i cinc fílums d’Archaea, encara que això només és el principi. S’ha descrit la diversitat (coneguda) en diferents hàbitats: la diversitat dels tapissos microbians és molt alta, 42 fílums de Bacteria; el sòl pot contenir més de 20 fílums; i aproximadament 12 fílums el Mar dels Sargassos. A la boca d’una persona podem trobar fins a 700 espècies de bacteris. En tot el cos humà hi ha uns 100 bilions (1014) de cèl·lules bacterianes, deu vegades més que de cèl·lules del propi cos. Tot i la dificultat de definir què és una espècie en els procariotes, per facilitar l’ordenació i la descripció encara s’utilitza aquest concepte. 

Des de l’aparició de la seqüenciació completa del genoma d’un bacteri (Haemophilus influenzae), el ju­liol de 1995, fins a novembre de 2010 s’han publicat els genomes de 1.259 membres de Bacteria, 94 de Archaea i 134 d’Eukarya. En el cas d’espècies microbianes, la genòmica ha revelat les diferències entre microorganismes estretament relacionats i la variabilitat en el contingut genètic. Una mitjana del 40% del genoma dels procariotes contenen elements mòbils, com ara profags, plasmidis, seqüències d’inserció i transposons. La seqüència total del genoma ens ajuda a comprendre quin és el repertori complet de gens d’una espècie bacteriana determinada. Aquest conjunt de gens de l’espècie s’ha denominat pangenoma, que inclou els gens centrals (core), presents en totes les soques, i els gens variables (disposable), que poden can­viar d’una soca a una altra (molts d’ells en plasmidis, en bacte­riòfags, en transposons, etc.). Si examinem els genomes de tres soques seqüenciades d’Escherichia coli, amb aproximadament 6.000 gens cada una, les tres comparteixen 2.996 gens (genoma central), però el 58% dels seus gens es troben només en una o dues soques (genoma variable). En canvi, en Bacillus anthracis, en quatre soques estudiades, el pangenoma té 3.800 gens, i els gens centrals són la majoria, 3.600, fet que podria ser conseqüència de l’emergència recent d’aquesta espècie. L’estudi dels genomes en un marc evolutiu ha demostrat ser útil per comprendre el funcionament dels organismes, sense oblidar que és en l’ambient on evoluciona i actua el patrimoni genètic dels organismes, i d’ell depenen, en últim extrem, la supervivència, l’organització i la modulació del genoma de les poblacions, i la resposta del sistema mateix a les variacions constants de l’entorn.

Ricard Guerrero. Departament de Microbiologia, Universitat de Barcelona.
Mercè Berlanga. Dep. de Microbiologia i Parasitologia Sanitàries, Universitat de Barcelona.
Carles Puche. Il·lustrador, Barcelona.
© Mètode 68, Hivern 2010/11.

 

Microorganismes
1 Achromatium
2 Spirogyra
3 Caulobacter
4 Saccharomyces cerevisiae
5 Diatomea
6 Aspergillus flavus
7 Spirulina maxima
8 Diatomea
9 Penicillium
10 Virus de la grip
11 Paramecium
12 Trypanosoma brucei
13 Vorticella
14 Microcoleus
15 Giardia
16 Closterium
17 Protist
18 Trypanosoma cruzi
19 Euglena
20 Diatomea
21 Mixobacteris
22 Spirulina
23 Chromatium
24 Trichomonas vaginalis
25 Virus
26 Lyngbya
27 Protist
28 Giardia lamblia
29 Protist

125-68
L’any 2010 fou l’any de la microbiodiversitat.

La biodiversitat invisible
La biodiversidad invisible

© Mètode 2011 - 68. Després de la crisi - Número 68. Hivern 2010/11