I 3 domini in biologia (classificazione di Woese)
I tre domini di biologia o sistema a tre domini sono una classificazione proposta dal biologo Carl Woese alla fine degli anni '70, che divide gli esseri organici nei domini di batteri, archaea ed eucarioti.
Questa classificazione in "domini" è superiore al tradizionale sistema di divisione in cinque o sei regni, con cui siamo più familiari. La divisione fondamentale dei domini è quella di dividere i procarioti in due domini, dove gli archei sono più legati agli eucarioti, che all'altro gruppo di procarioti - i batteri.
Questo ordine filogenetico è ampiamente accettato dalla maggior parte dei biologi. Tuttavia, con lo sviluppo di bioinformatica e strumenti statistici, alcuni autori hanno proposto nuove relazioni tra esseri viventi, che sfidano la classificazione di Woese.
Storia della classificazione
Divisione in due regni: Animalia e Plantae
Prima della pubblicazione delle opere di Woese e dei suoi colleghi, i biologi usavano una classificazione "tradizionale", usando una dicotomia semplice e intuitiva che divideva le piante dagli animali - formalmente Animalia e Plantae.
In questa divisione, tutti i batteri, i funghi e i protisti fotosintetici erano considerati "piante", mentre i protozoi erano raggruppati insieme agli animali.
Con il progresso della scienza, lo sviluppo di metodologie moderne e un'analisi più approfondita degli esseri organici, divenne evidente che la divisione in piante e animali non corrispondeva alla vera storia evolutiva di questi. In effetti, si trattava di una semplificazione "rustica" e incoerente delle relazioni tra di loro.
Divisione in tre regni: Animalia, Plantae e Protista
Per correggere questa situazione, il famoso biologo evoluzionista e ornitologo Ernst Haeckel ha aggiunto un nuovo regno alla lista: il Regno Protista.
Questa classificazione ha ottenuto una divisione più chiara delle forme che, evidentemente, non dovrebbero essere raggruppate. Tuttavia, la classificazione è rimasta allarmantemente problematica.
Divisione in cinque regni
Nel 1969 l'ecologista americano Robert Harding Whittaker propose lo schema di divisione in cinque regni: Animalia, Plantae, Fungi, Monera e Prostista.
Questo sistema si basa principalmente sui tipi di cellule che compongono gli organismi. I membri di Monera sono esseri unicellulari e procarioti, mentre i protisti sono anche unicellulari, ma eucarioti.
I tre regni rimanenti - Animalia, Plantae e Fungi - sono classificati in termini di modalità di acquisizione dei nutrienti. Le piante hanno capacità fotosintetiche, i funghi secernono enzimi nell'ambiente, seguiti dall'assorbimento di sostanze nutritive e gli animali consumano il loro cibo, con digestione interna o esterna.
La divisione degli organismi in cinque regni fu ampiamente accettata dalla sistematica dell'epoca, poiché ritenevano che la classificazione fosse sempre più adattata alle vere relazioni evolutive degli esseri viventi.
Divisione in tre domini
Negli anni '70, il professore dell'Università dell'Illinois, Carl Woese, cominciò a trovare prove di un certo gruppo sconosciuto di organismi unicellulari molto sorprendenti. Vivevano in ambienti con condizioni estreme di temperatura, salinità e pH, dove si pensava che la vita non potesse essere mantenuta.
A prima vista, questi organismi sono stati classificati come batteri e sono stati chiamati archaebacteria. Tuttavia, una visione più approfondita e dettagliata degli archeobatteri ha chiarito che le differenze con i batteri erano così evidenti da non poter essere classificate all'interno dello stesso gruppo. In realtà, la somiglianza era semplicemente superficiale.
In questo modo, la prova molecolare ha permesso a questo gruppo di ricercatori di stabilire un sistema di classificazione di tre domini: batteri, archaea ed eucariota.
Proporre nuove relazioni genealogiche tra organismi, ha segnato un evento di grande importanza nella biologia moderna. Questa importante scoperta ha portato Woese a vincere la National Medal of Science nel 2000.
I tre domini della vita
L'albero della vita proposto da Carl Woese stabilisce le possibili relazioni genealogiche tra gli esseri organici, suggerendo l'esistenza di tre domini di vita.
Questa ipotesi è stata proposta grazie all'analisi del RNA ribosomiale 16S - abbreviata come rRNA 16S.
Questo marcatore è un componente della subunità 30S del ribosoma procariotico. Dopo il lavoro di Woese, è stato ampiamente utilizzato per l'inferenza filogenetica. Oggigiorno è molto utile stabilire la classificazione e l'identificazione dei batteri.
Successivamente descriveremo le caratteristiche più notevoli di ciascuno dei membri che compongono i tre domini della vita:
Dominio di Archaea
Gli archaea sono organismi che si caratterizzano principalmente abitando in ambienti con condizioni estreme di temperatura, acidità, pH tra gli altri.
In questo modo, sono stati trovati in acque con concentrazioni saline significativamente elevate, ambienti acidi e acque termali. Inoltre, alcuni archaea abitano anche regioni con condizioni "medie", come il suolo o il tratto digestivo di alcuni animali.
Dal punto di vista cellulare e strutturale, l'archaea è caratterizzata da: non hanno una membrana nucleare, i lipidi delle membrane sono collegati da legami eterei, presentano una parete cellulare - ma questo non è composto da peptidoglicano, e la struttura dei geni è simile agli eucarioti nei cromosomi circolari.
La riproduzione di questi procarioti è asessuata e il trasferimento genico orizzontale è stato dimostrato.
Classificazione di archeologia
Sono classificati come metanogeni, alofili e termoacidofili. Il primo gruppo utilizza anidride carbonica, idrogeno e azoto per produrre energia, producendo gas metano come prodotto di scarto. I primi archi da sequenziare appartengono a questo gruppo.
Il secondo gruppo, gli alofili sono "amanti del sale". Per il suo sviluppo, è necessario che l'ambiente abbia una concentrazione di sale circa 10 volte maggiore di quella dell'oceano. Alcune specie possono tollerare concentrazioni fino a 30 volte superiori. Questi microrganismi si trovano nel mar morto e in bacini evaporati.
Infine, i termoacidofili sono in grado di resistere a temperature estreme: superiori a 60 gradi (alcuni possono tollerare più di 100 gradi) e inferiori al punto di congelamento dell'acqua.
È necessario chiarire che queste sono le condizioni ottimali per la vita di questi microrganismi - se li esponiamo a temperatura ambiente è del tutto possibile che muoiano.
Dominio di batteri
Il dominio batterico comprende un ampio gruppo di microrganismi procarioti. In generale, di solito li associamo a malattie. Niente di più dalla realtà di questo equivoco.
Mentre è vero che alcuni batteri causano malattie mortali, molti di essi sono benefici o vivono nei nostri corpi stabilendo relazioni commensali, facenti parte della nostra normale flora.
I batteri non hanno una membrana nucleare, mancano di per sé organelli, la loro membrana cellulare è composta da lipidi con legami di tipo estere e la parete è composta da peptidoglicano.
Si riproducono asessualmente e sono stati evidenziati eventi di trasferimento genico orizzontale.
Classificazione dei batteri
Sebbene la classificazione dei batteri sia davvero complessa, qui tratteremo delle divisioni fondamentali del dominio, nei cianobatteri e negli eubatteri.
I membri dei cianobatteri sono batteri fotosintetici di colore blu verde che producono ossigeno. Secondo la documentazione sui fossili, sono apparsi circa 3, 2 miliardi di anni fa ed erano responsabili del drastico cambiamento da un ambiente anaerobico a un ambiente aerobico (ricco di ossigeno).
Gli eubatteri, d'altra parte, sono veri batteri. Questi sono presentati in varie morfologie (cocchi, bacilli, vibrioni, elicoidali, tra gli altri) e hanno strutture modificate per la loro mobilità, come ciglia e flagelli.
Dominio Eukarya
Gli eucarioti sono organismi che si distinguono principalmente per la presenza di un nucleo ben definito, delimitato da una complessa membrana biologica.
In confronto con gli altri domini, la membrana presenta una varietà di struttura e i lipidi esibiscono legami di tipo estere. Presentano veri organelli, delimitati da membrane, la struttura del genoma è simile all'archaea ed è organizzata in cromosomi lineari.
La riproduzione di gruppo è straordinariamente varia, esibendo sia modalità sessuali che asessuate, e molti membri del gruppo sono in grado di riprodursi in entrambi i modi - non si escludono a vicenda.
Classificazione degli eucarioti
Comprende quattro regni con forme molto diverse ed eterogenee: i protisti, i funghi, i pantas e gli animali.
I protisti sono eucarioti unicellulari, come euglenas e paremecios. Gli organismi che comunemente conosciamo come funghi sono i membri del regno di Fungi. Esistono forme uni e pluricellulari. Sono elementi chiave negli ecosistemi per degradare la materia organica morta.
Le piante sono composte da organismi fotosintetici con una parete cellulare formata principalmente di cellulosa. La sua caratteristica più evidente è la presenza del pigmento fotosintetico: la clorofilla.
Comprende felci, muschi, felci, gimnosperme e angiosperme.
Gli animali comprendono un gruppo di esseri organici pluricellulari eterotrofi, molti dei quali capaci di movimento e spostamento. Sono divisi in due grandi gruppi: invertebrati e invertebrati.
Gli invertebrati sono formati da poriferi, cnidari, nematodi, molluschi, artropodi, echinodermi e altri piccoli gruppi. Allo stesso modo, i vertebrati sono pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi.
Gli animali sono riusciti a colonizzare praticamente tutti gli ambienti, compresi gli oceani e gli ambienti aerei, esibendo un complesso insieme di adattamenti per ciascuno.
