Archaea
English: Archaea

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Arqueas
Rango temporal: 3500–0Ma Arcaico - Holoceno[1]
Halobacteria.jpg
Haloarqueas, cada célula mide aproximadamente 5 μm de longitud.
Taxonomía
Dominio:Archaea
Woese, Kandler y Wheelis, 1990[5]
Sinonimia
  • Archaebacteria, Woese & Fox 1977
  • Mendosicutes, Gibbons & Murray 1978

Las arqueas (Archaea; et: del griego αρχαία [arkhaía], «las antiguas»), a veces llamadas árqueas, son un gran grupo de microorganismos procariotas unicelulares que, al igual que las bacterias, no presentan núcleo ni orgánulos membranosos internos, pero son fundamentalmente diferentes a estas, de tal manera que conforman su propio dominio o reino.

En el pasado se agruparon en el antiguo reino Monera, y cuando fueron identificadas como grupo en 1977, recibieron el nombre de arqueobacterias (reino Archaebacteria), pero esta clasificación ya no se utiliza.[6]​ En realidad, las arqueas tienen una historia evolutiva independiente y muestran muchas diferencias bioquímicas y genéticas con las otras formas de vida, por lo que se clasificaron en un dominio separado dentro del sistema de tres dominios: Archaea, Bacteria y Eukarya.

Las arqueas son un dominio (y también un reino[7]​) que se divide en múltiples filos. Los grupos Crenarchaeota y Euryarchaeota son los más estudiados. La clasificación de las arqueas todavía es difícil, porque la gran mayoría nunca se han estudiado en el laboratorio y solo se han detectado mediante análisis de sus ácidos nucleicos en muestras tomadas de diversos ambientes.

Las arqueas y bacterias son bastante similares en tamaño y forma, aunque algunas arqueas tienen formas muy inusuales, como las células aplanadas y cuadradas de Haloquadratum walsbyi.[12]

Inicialmente, las arqueas eran consideradas todas metanógenas o extremófilas que vivían en ambientes hostiles tales como aguas termales y lagos salados, pero actualmente se sabe que están presentes en los más diversos hábitats, tales como el suelo, océanos, pantanos y en el colon humano. Las arqueas son especialmente numerosas en los océanos, y las que forman parte del plancton podrían ser uno de los grupos de organismos más abundantes del planeta. Actualmente se consideran una parte importante de la vida en la Tierra y podrían desempeñar un papel importante tanto en el ciclo del carbono como en el ciclo del nitrógeno. No se conocen ejemplos claros de arqueas patógenas o parásitas, pero suelen ser mutualistas o comensales. Son ejemplos las arqueas metanógenas que viven en el intestino de los humanos y los rumiantes, donde están presentes en grandes cantidades y contribuyen a digerir el alimento. Las arqueas tienen su importancia en la tecnología, hay metanógenos que son utilizados para producir biogás y como parte del proceso de depuración de aguas, y las enzimas de arqueas extremófilas son capaces de resistir temperaturas elevadas y disolventes orgánicos, siendo por ello utilizadas en biotecnología.

Historia

El grupo de arqueas que se ha estudiado desde más antiguo es el de las metanógenas. La metanogénesis fue descubierta en el lago Mayor de Italia en 1776, al observar en él el burbujeo de "aire combustible". En 1882 se observó que la producción de metano en el intestino de animales se debía a la presencia de microorganismos (Popoff, Tappeiner, y Hoppe-Seyler).[13]

En 1936, año que marcó el principio de la era moderna en el estudio de la metanogénesis, H.A Barker brindó las bases científicas para el estudio de su fisiología y logró desarrollar un medio de cultivo apropiado para el crecimiento de los metanógenos. En ese mismo año se identificaron los géneros Methanococcus y Methanosarcina.[14]

Las primeras arqueas extremófilas se encontraron en ambientes calientes. En 1970, Thomas D. Brock de la Universidad de Wisconsin descubrió a Thermoplasma, un arquea termoacidófila y en 1972 a Sulfolobus, una hipertermófila.[15]​ Brock se inició en 1969 en el campo de la biología de los hipertermófilos con el descubrimiento de la bacteria Thermus.

En 1977 se identifica a las arqueas como el grupo procariota más distante al descubrir que los metanógenos presentan una profunda divergencia con todas las bacterias estudiadas. Ese mismo año se propone la categoría de superreino para este grupo con el nombre de Archaebacteria. En 1978, el manual de Bergey le da la categoría de filo con el nombre de Mendosicutes y en 1984 divide al reino Procaryotae o Monera en 4 divisiones, agrupándolas en la división Mendosicutes.[16]

Las arqueas hipertermófilas se agruparon en 1984 bajo el nombre Eocyta, identificándolas como un grupo independiente de las entonces llamadas arqueobacterias (en referencia a los metanógenos) y las eubacterias, descubriéndose además que Eocyta era el grupo más cercano a los eucariontes.[18]

Clasificación

Nuevo dominio

A principios del siglo XX, los procariotas se consideraban un único grupo de organismos y se clasificaban según su bioquímica, morfología y metabolismo. Por ejemplo, los intentaban clasificar los microorganismos según la estructura de su pared celular, su forma y las sustancias que consumían.[20]​ utilizando las secuencias genéticas de estos organismos para averiguar qué procariotas están realmente relacionadas entre sí. Este método, conocido como filogenia molecular, es el principal método utilizado desde entonces.

Las arqueas extremófilas se detectaron inicialmente en ambientes extremos, tales como fuentes hidrotermales. (En la fotografía: vista aérea de la Gran Fuente Prismática, un lago en el Parque nacional de Yellowstone (EE. UU.). La laguna mide aproximadamente 75 × 91 m.

Las arqueas se clasificaron inicialmente en 1977 como un superreino separado de las bacterias, por Carl Woese y George E. Fox en árboles filogenéticos basados en las secuencias de genes de ARN ribosómico (ARNr).[22]​ El término "arqueobacteria" proviene de la combinación de esta raíz y del término griego baktērion, que significa "pequeño bastón".

Originalmente, solo se clasificaron los metanógenos en este nuevo dominio, luego los considerados extremófilos que solo vivían en hábitats como aguas termales y lagos salados. A finales del siglo XX, los se dieron cuenta de que Archaea son un grupo grande y diverso de organismos ampliamente distribuidos en la naturaleza, y que son comunes en hábitats mucho menos extremos, como suelos y océanos.[25]

Clasificación actual

La clasificación de las arqueas, y de los procariontes en general, es un tema en constante fluctuación. Los sistemas actuales de clasificación intentan organizar las arqueas en grupos que comparten rasgos estructurales y antepasados comunes.[30]

Los análisis genómicos de las muestras tomadas del medio ambiente han revelado un gran número de especies nuevas de arqueas que tienen una relación distante con cualquiera de los grupos conocidos. Por ejemplo, los nanoorganismos arqueobacterianos acidófilos de la mina Richmond (ARMAN), que fueron descubiertos en 2006[33]​ Los 19 filos conocidos de arqueas se agrupan en cuatro supergrupos, usualmente con rango de superfilo: Euryarchaeota, TACK, Asgard y DPANN.

Los organismos ARMAN (filos Micrarchaeota y Parvarchaeota) son un grupo de arqueas descubierto en el año 2006 en los drenajes ácidos de minas. Encontrados por ejemplo en las minas de Río Tinto, Huelva, España.

Las características de los filos son:

Filogenia

Con base en tres estudios recientes, uno basado en 38 genes marcadores (2013),[33]​ se organiza la filogenia arqueana del siguiente modo:

Archaea 
 

Euryarchaeota


 Proteoarchaeota 
 TACK 

Korarchaeota




Crenarchaeota





Aigarchaeota



Geoarchaeota





Thaumarchaeota



Bathyarchaeota






 Asgard 

Odinarchaeota




Lokiarchaeota




Thorarchaeota



Heimdallarchaeota







 DPANN 



Micrarchaeota



Diapherotrites




Parvarchaeota






Aenigmarchaeota



Nanohaloarchaeota





Nanoarchaeota




Pacearchaeota



Woesearchaeota







Especies

La clasificación de las arqueas en especies también es controvertida. En biología, una especie es un grupo de organismos relacionados. Una definición de especie muy extendida entre los animales es un conjunto de organismos que pueden reproducirse entre ellos y que están reproductivamente aislados de otros grupos de organismos (es decir, no pueden reproducirse con otras especies).[39]

El conocimiento actual sobre la diversidad de las arqueas es fragmentario, y no se puede estimar con ningún tipo de precisión el número total de especies existentes.[42]

Origen y evolución

Situación de las arqueas en el árbol filogenético de Carl Woese et al. basado en datos de secuencias genéticas de ARNr 16S. Haga clic en cada filo para ir a la página.
AnimaliaFungiFirmicutesChlamydiaeChlorobiBacteroidetesActinobacteriaPlanctomycetesSpirochaetesFusobacteriaAquificaeThermotogaeCyanobacteriaChloroflexiDeinococcus-ThermusAcidobacteriaProteobacteriaEuryarchaeotaNanoarchaeotaCrenarchaeotaProtozooRhodophytaViridiplantaeMyxomycota
Árbol filogenético que muestra la divergencia de las especies modernas de su ancestro común en el centro.[43]​ Los tres dominios están coloreados de la siguiente forma; las bacterias en azul, las archaeas en verde, y las eucariotas de color rojo.

Aunque se han encontrado probables fósiles de procariotas de casi 3500 millones de años de antigüedad, la morfología de la mayoría de los procariotas y de sus fósiles no permite distinguir entre bacterias y arqueas.[49]

Woese consideraba que las bacterias, arqueas y eucariotas representan líneas separadas de descendencia que divergieron temprano en la evolución de colonias ancestrales de organismos.[54]

Por su parte, Gupta propone que las arqueas evolucionaron a partir de bacterias grampositivas en respuesta a una presión selectiva ejercida por los antibióticos liberados por otras bacterias.[61]

Relaciones con otros procariotas

La relación entre los tres dominios es de gran importancia para comprender el origen de la vida. La mayoría de las vías metabólicas, que implican la mayoría de los genes de un organismo, son comunes entre arqueas y bacterias, y la mayoría de los genes implicados en la expresión del genoma son comunes entre Archaea y Eukarya.[64]

Relaciones con los eucariotas

La relación evolutiva entre las arqueas y los eucariotas es generalmente aceptada, aunque hay detalles que todavía se desconocen. Además de las similitudes en la estructura y las funciones celulares que serán discutidas más adelante, muchos árboles genéticos agrupan los dos linajes. La hipótesis principal es que el antepasado arqueano de los eucariontes divergió muy temprano[33]

Cruzando estos datos se obtiene un árbol filogenético que agrupa a varios filos de arqueas con Eukarya (hipótesis del eocito) combinado con la simbiogénesis pre-eucariota,[33]​ lo que se puede resumir del siguiente modo:

 Prokaryota 

 Bacteria 


 Archaea 

 

 Euryarchaeota


 Proteoarchaeota 

 TACK 


 Asgard 

 Odinarchaeota 




 Lokiarchaeota 





 Thorarchaeota 




 Heimdallarchaeota 


 + α─proteobacteria 

 Eukarya 










DPANN




Cuestionamiento del sistema de tres dominios

En las hipótesis anteriores como la de Woese, argumentaron que las bacterias, las arqueas y las eucariotas representaban tres linajes evolutivos distintos que divergieron muchos millones de años atrás de un grupo de ancestral de organismos.[54]​ Sin embargo, muchos biólogos evolutivos creen que en el sistema de tres dominios se exagera la diferencia entre las arqueas y las bacterias, y sostienen que la transición más drástica se produjo entre Prokaryota y Eucariota (sistema de dos imperios), este último de origen más reciente por eucariogénesis y como resultado de la fusión endosimbiótica de por lo menos dos procariotas: una arquea y una bacteria.

Morfología

Rango de tamaños que presentan las células procariotas en relación a otros organismos y biomoléculas.

Las arqueas tienen medidas comprendidas entre 0,1 μm y más de 15 μm y se presentan en diversas formas, siendo comunes esferas, barras, espirales y placas.[78]

Algunas especies forman agregados o filamentos celulares de hasta 200 μm de longitud y pueden ser miembros importantes de las comunidades de microbios que conforman biopelículas.[82]

Estructura y composición

Las arqueas son similares a las bacterias en su estructura celular general, pero la composición y organización de algunas de estas estructuras son muy diferentes. Como las bacterias, las arqueas carecen de membranas internas, de modo que sus células no contienen orgánulos.[84]

La siguiente tabla describe algunas de las principales características que comparten las arqueas con otros dominios o que son únicas.[85]​ Muchas de estas características serán analizadas a continuación.

CaracterísticaArchaeaBacteriaEukarya
Envoltura celularMonodérmicaMonodérmica (bacterias grampositivas) o didérmica (bacterias gramnegativas)Monodérmica
Pared celularSeudopeptidoglicano, glucoproteínas, polisacáridos o ausentePeptidoglicano o ausenteSi existe, quitina, celulosa, etc
Membrana plasmáticaLípidos con enlaces éter, a veces monocapaLípidos con enlaces ésterLípidos con enlaces éster
GenomaCromosoma circular, traducción y transcripción similares a EukaryaCromosoma circular, traducción y transcripción únicasMúltiples cromosomas lineales, histonas, traducción y transcripción similares a Archaea
Estructuras celularesSin orgánulos rodeados de membranas y sin núcleoSin orgánulos rodeados de membranas y sin núcleoCon orgánulos rodeados de membranas y con núcleo
Ribosomas[86]70 S70 S80 S
MetabolismoMuy variado: fotosintéticos, quimiosintéticos, organotrofos, litotrofos, etcMuy variado: fotosintéticos, quimiosintéticos, organotrofos, litotrofos, etcFotosintéticos (plantas) o quimiorganotrofos (animales y hongos)
ReproducciónAsexual (bipartición), transferencia horizontal de genesAsexual (bipartición, esporulación), transferencia horizontal de genesAsexual (mitosis) y sexual (meiosis)

Membranas

Estructura de la membrana. Arriba, fosfolípido de arquea: 1, cadenas de isopreno; 2, enlaces éter; 3, resto de L-glicerol; 4, grupo fosfato. En el medio, fosfolípido bacteriano o eucariótico: 5, cadenas de ácidos grasos; 6, enlaces éster; 7, resto de D-glicerol; 8, grupo fosfato. Abajo: 9, bicapa lipídica de bacterias o eucariotas; 10, monocapa lipídica de algunas arqueas.

Las membranas arqueanas se componen de moléculas que difieren mucho de las que se encuentran en otras formas de vida, lo que es una prueba de que las arqueas sólo tienen una relación distante con las bacterias y eucariotas.[87]​ En todos los organismos, las membranas celulares se componen de moléculas conocidas como fosfolípidos. Estas moléculas tienen una parte polar que se disuelve en el agua (la "cabeza" polar), y una parte "grasa" no polar que no se disuelve en el agua (la "cola" apolar). Estas partes diferentes quedan conectadas por glicerol. En el agua, los fosfolípidos se aglomeran, con las cabezas polares hacia el agua y las colas lipídicas no polares lejos de ella. Esto hace que se estructuren en capas. La estructura principal de la membrana celular es una doble capa de estos fosfolípidos, que recibe el nombre de bicapa lipídica.

Los fosfolípidos de las membranas arqueanas son inusuales en cuatro cosas. Primeramente, las bacterias tienen membranas compuestas principalmente de lípidos unidos con glicerol mediante enlaces éster, mientras que en las arqueas los lípidos se unen al glicerol mediante enlaces éter.[89]​ Las bacterias y eucariotas también contienen algunos lípidos con enlaces éter, pero a diferencia de las arqueobacterias, estos lípidos no forman una parte importante de sus membranas.

En segundo lugar, los lípidos arqueanos son únicos porque la estereoquímica del grupo glicerol es la inversa de la que se observa en otros organismos. El grupo glicerol puede existir en dos formas que son la imagen especular la una de la otra, y que se pueden denominar formas "diestra" y "siniestra"; en lenguaje químico se les denomina enantiómeros. Del mismo modo que una mano derecha no entra fácilmente en un guante para la mano izquierda, una molécula de glicerol diestra generalmente no puede ser utilizada o creada por enzimas adaptados por la forma siniestra. Esto sugiere que las arqueas utilizan enzimas completamente diferentes para sintetizar sus fosfolípidos de los que utilizan las bacterias y eucariotas; como estas enzimas se desarrollaron muy al principio de la historia de la vida, esto sugiere a su vez que las arqueas se separaron muy pronto de los otros dos dominios.[87]

En tercer lugar, las colas lipídicas de los fosfolípidos de las arqueanos tienen una composición química diferente a las de otros organismos. Los lípidos arqueanos se basan en una cadena isoprenoide y son largas cadenas con múltiples ramas laterales y, a veces, incluso anillos de ciclopropano o ciclohexano.[91]

Finalmente, en algunas arqueas la bicapa lipídica es sustituida por una única monocapa. De hecho, las arqueas fusionan las colas de dos moléculas fosfolipídicas independientes en una única molécula con dos cabezas polares, esta fusión podría hacer su membrana más rígida y más apta para resistir ambientes severos.[92]​ Por ejemplo, todos los lípidos de Ferroplasma son de este tipo, lo que se cree que ayuda a este organismo a sobrevivir en los medios extraordinariamente ácidos en que habita.

Pared celular y flagelos

La mayoría de las arqueas tienen una pared celular, las excepciones son Thermoplasma y Ferroplasma.[96]

Las arqueas también tienen flagelos, que funcionan de una manera parecida a los flagelos bacterianos —son largas colas que se mueven por motores rotatorios situados en la base de los flagelos. Estos motores son impulsados por el gradiente de protones de la membrana. Sin embargo, los flagelos arqueobacterianos son notablemente diferentes en su composición y su desarrollo.[99]

Metabolismo

Arqueas (de colores brillantes) que crecen en una fuente termal del Parque nacional de Yellowstone, EUA.

Las arqueas presentan una gran variedad de reacciones químicas en su metabolismo; siendo idénticas a las de los otros dominios, y utilizan muchas fuentes de energía diferentes. Estas formas de metabolismo se clasifican en grupos nutricionales, según la fuente de la energía y del carbono. Algunas arqueas obtienen la energía de compuestos inorgánicos como el azufre o el amoníaco (son litótrofas). Estas arqueas incluyen nitrificantes, metanógenos y oxidantes anaeróbicos de metano.[101]

Otros grupos de arqueas utilizan la luz solar como fuente de energía (son fotótrofas), como las algas, protistas y bacterias. Sin embargo, ninguno de estos organismos presenta una fotosíntesis generadora de oxígeno (fotosíntesis oxigénica), como las cianobacterias.[103]

Tipos nutricionales del metabolismo de las arqueobacterias.
Tipo nutricionalFuente de energíaFuente del carbonoEjemplos
 Fotótrofos  Luz solar  Compuestos orgánicos  Haloarchaea 
 Litótrofos Compuestos inorgánicos Compuestos inorgánicos o fijación del carbono Ferroglobus, Methanobacteria o Pyrolobus 
 Organótrofos Compuestos orgánicos  Compuestos orgánicos o fijación del carbono  Pyrococcus, Sulfolobus o Methanosarcinales 

Algunas Euryarchaeota son metanógenas y producen gas metano en ambientes anaeróbicos como pantanos. Este tipo de metabolismo evolucionó pronto, e incluso es posible que el primer organismo de vida libre fuera un metanógeno.[106]

Bacteriorodopsina de Halobacterium salinarum. En el modelo se muestra el cofactor retinol y residuos implicados en la transferencia de protones.[107]

Otras arqueas utilizan el CO2 de la atmósfera como fuente de carbono, en un proceso llamado fijación del carbono (son autótrofas). En las arqueas, este proceso implica o bien una forma muy modificada del ciclo de Calvin,[101]

Las arqueas fotótrofas utilizan luz para producir energía química en forma de ATP. En las haloarqueas hay bombas de iones que se activan por la luz, como la bacteriorodopsina y la halorodopsina, que generan gradientes de iones a través del bombeo de iones hacia el exterior de la célula a través de la membrana plasmática. La energía almacenada en estos gradientes electroquímicos es posteriormente convertida en ATP por la ATP sintasa.[113]

Genética

Las arqueas, por lo general, tienen un único cromosoma circular al igual que las bacterias,[119]

Sulfolobus infectado con el virus STSV1. La barra mide 1 μm.[120]

Al igual que los bacteriófagos que infectan bacterias, existen virus que se replican en las arqueas. Son virus ADN bicatenarios que parecen no estar relacionados con otros virus y que pueden tener una gran variedad de formas inusuales, como botellas o ganchos.[124]

Las arqueas son genéticamente distintas a otros organismos, con hasta un 15% de proteínas exclusivas codificadas por el genoma de cualquiera arquea.[126]

La transcripción y traducción en Archaea son más similares a Eukarya que a Bacteria; por ejemplo, en las subunidades y secuencias de la ARN polimerasa II y en los ribosomas.[127]

Ecología

Hábitats

Las arqueas existen en una gran variedad de hábitats, son una parte importante de los ecosistemas globales,[23]

Las arqueas extremófilas son miembros de cuatro grupos fisiológicos principales. Son los halófilos, termófilos, alcalófilos y acidófilos.[129]​ Estos grupos no son incluyentes ni tienen una relación con el filo al que pertenece una determinada arquea, ni son mutuamente exclusivos, ya que algunas arqueas pertenecen a varios de estos grupos. Sin embargo, son útiles como punto de partida para la clasificación de estos organismos.

Los halófilos, incluyendo el género Halobacterium, viven en ambientes extremadamente salinos, como lagos salados, y empiezan a superar a sus homólogos bacterianos a salinidades superiores al 20-25%.[132]

Esta resistencia a ambientes extremos ha convertido a las arqueas en el centro de especulación sobre las posibles propiedades de la vida extraterrestre.[142]

Papel en los ciclos químicos

Las arqueas reciclan elementos como carbono, nitrógeno y azufre de los diversos hábitats de cada ecosistema. Estas actividades son vitales para el funcionamiento normal de los ecosistemas, pero las arqueas pueden contribuir a incrementar los cambios causados por el hombre, e incluso pueden producir contaminación.

Las arqueas pueden llevar a cabo muchos de los pasos del ciclo del nitrógeno. Esto incluye tanto reacciones disimilatorias que eliminan nitrógeno de los ecosistemas (como la respiración basada en nitratos y desnitrificación), como procesos asimilatorios que introducen nitrógeno, como la asimilación de nitrato y la fijación de nitrógeno.[145]

En el ciclo del azufre, las arqueas que crecen oxidando compuestos de azufre liberan este elemento de las rocas, haciendo que quede disponible para otros organismos. Sin embargo, las arqueas que hacen esto, como Sulfolobus producen ácido sulfúrico como producto residual, y el crecimiento de estos organismos en minas abandonadas puede contribuir a la formación de los líquidos del drenaje minero ácido.[9]

En el ciclo del carbono, las arqueas metanógenas liberan hidrógeno y son importantes en la descomposición de la materia orgánica realizada por las poblaciones de microorganismos que actúan como descomponedores en los sistemas anaeróbicos, como depósitos de sedimentos, pantanos y en el tratamiento de aguas residuales.[149]​ Como consecuencia, estas arqueas contribuyen a las emisiones de gases invernadero globales y al calentamiento global.

Interacciones con otros organismos

Las interacciones bien definidas entre arqueas y otros organismos son o bien mutualistas o comensalistas. En 2007, todavía no se conocía ningún ejemplo claro de patógeno o parásito arqueobacteriano.[154]

Un ejemplo bien comprendido de mutualismo es la interacción entre los protozoos y arqueas metanógenas del sistema digestivo de animales que digieren celulosa, como los rumiantes y las termitas.[156]

Estas asociaciones entre metanógenos y protozoos van un paso más allá en diversas especies de protozoos anaeróbicos, como Plagiopyla frontata, en cuyo caso, las arqueas viven en el protozoo y consumen el hidrógeno producido en sus hidrogenosomas.[159]

Las arqueas también pueden ser comensales, beneficiándose de una asociación sin ayudar o dañar al otro organismo. Por ejemplo, el metanógeno Methanobrevibacter smithii es de largo la arquea más común de la flora humana, representando aproximadamente un 10% de todos los procariotas del intestino humano.[164]

Reproducción

Las arqueas se reproducen asexualmente por fisión binaria o múltiple, fragmentación o gemación. No se produce meiosis, de manera que si una especie de arquea existe en más de una forma, todas tienen el mismo número de cromosomas (tienen el mismo cariotipo).[165]

No se forman endosporas en ninguna especie de arquea,[168]​ No se trata de estructuras reproductivas, pero es posible que ayuden a estas especies a dispersarse en nuevos hábitats.

Ecología

Hábitats

Las arqueas vive en una gran variedad de hábitats, y son una parte importante de los ecosistemas globales,[23]

Plancton en el océano (verde claro); las arqueas constituyen la mayor parte de la vida oceánica.

Las arqueas extremófilas pueden pertenecer a cuatro principales grupos fisiológicos. Son halófilos, termófilos, alcalófilos y acidófilos.[129]​ Estos grupos no pertenecen a un filo específico, y no se excluyen entre sí dentro de un filo, ya que algunos de estos tipos de arqueas pertenecen a varios grupos, pero agruparlas así es un útil punto de comienzo para la clasificación.

Los halófilos como el género Halobacterium, viven en ambientes extremadamente salinos, como lagos salados, y superan en número a las bacterias cuando la salinidad supera el 20-25%.[171]

Otras arqueas viven en condiciones muy ácidas o muy alcalinas.[172]

Esta resistencia a ambientes extremos hizo que las arqueas fueran el foco de especulaciones sobre las posibles propiedades de la vida extraterrestre.[175]

En el año 2001, varios estudios encontraron que las arqueas no solo viven en ambientes mesófilos y termófilos sino también, y en ocasiones con gran abundancia, a bajas temperaturas. Por ejemplo, las arqueas son comunes en ambientes oceánicos fríos como los mares polares.[181]

Interacciones con otros organismos

Las arqueas metanógenas forman una simbiosis con las termitas.

Las interacciones bien caracterizadas entre arqueas y otros organismos pueden ser el tipo de mutualismo o comensalismo. No hay ejemplos claros de arqueas conocidas como patógenas o parásitas.[188]​ La naturaleza de esta relación es descocida, pero es distinta de la Nanoarchaeum–Ignicoccus en que las células ARMAN superdiminutas generalmente se ven independientes de las células de las Thermoplasmatales con las que viven.

Mutualismo

Un ejemplo bien conocido de mutualismo es la interacción que tiene con rumiantes y las termitas los protozoos y arqueas metanógenas que viven en su tracto digestivo y ayudan a digerir la celulosa. En estos ambientes anaeróbicos, los protozoos degradan la celulosa del material vegetal para obtener energía. Este proceso libera hidrógeno como un producto de desecho, pero los altos niveles de hidrógeno reducen la producción de energía. Después los metanógenos convierten el hidrógeno en metano, y los protozoos se benefician de más energía.[189]

En protozoos anaerobios como Plagiopyla frontata, las arqueas vivien dentro de los protozoos y consumen el hidrógeno producido en sus hidrogenosomas.[190]​ Las arqueas también se asocian con organismos más grandes. Por ejemplo, la arquea marina Cenarchaeum symbiosum vive dentro (como endosimbionte) a partir de una esponja del género Axinella.

Comensalismo

Las arqueas también puede ser comensales que se benefician de una asociación sin dañar ni beneficiar al organismo. Por ejemplo, el metanóxeno Methanobrevibacter smithii es, con mucho, la arquea más común en la flora intestinal humana, y representa la décima parte de todos los procariotas del tracto digestivo humano.[195]

Uso de las arqueas en tecnología e industria

Las arqueas extremófilas, en particular las resistentes a las altas temperaturas o a los extremos de acidez y alcalinidad, son una importante fuente de enzimas que puede funcionar bajo estas duras condiciones.[197]

En contraste con la amplia gama de aplicaciones de las enzimas, la utilización en biotecnología de los organismos en sí mismos es más reducida. Sin embargo, las arqueas metanógeneas son una parte vital del tratamiento de aguas residuales, realizando la digestión anaeróbica de los residuos y produciendo biogás.[200]

Una nueva clase de antibióticos potencialmente útiles se derivan de este grupo de organismos. Ocho de esas sustancias ya han sido caracterizadas, pero podría haber muchas más, especialmente en las haloarqueas. Estos compuestos son importantes porque tienen una estructura diferente a la de los antibióticos bacterianos, de manera que pueden tener un modo de acción diferente. Además, podrían permitir la creación de nuevos marcadores seleccionables para utilizarlos en la biología molecular arqueobacteriana. El descubrimiento de nuevas sustancias depende de la recuperación de estos organismos del medio ambiente y de su cultivo.[201]

Referencias

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  8. No confundir con Haloarcula quadrata, que tiene forma similar y fue encontrada en las mismas lagunas salinas.
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