Diversidade e classificação de procariontes

Esta filogenia (árvore evolutiva) mostra as relações evolutivas entre os três domínios da vida: Eukarya, Archaea e Bacteria. Cada um dos domínios procariontes (Archaea e Bacteria) compreende vários agrupamentos taxonômicos menores. Dentro de Archaea estão as euriarqueotas, crenarqueotas, nanoarqueotas e corarqueotas. Dentro de Bacteria estão as proteobactérias, clamídias, espiroquetas, cianobactérias e bactérias gram-positivas.

As características dos cinco filos de bactérias são descritas. O primeiro filo descrito é a proteobactéria, que inclui cinco classes, alfa, beta, gama, delta e epsilon. A maioria das espécies de proteobactérias alfa é fotoautotrófica, mas algumas são simbiontes de plantas e animais, e outras são patógenos. Supõe-se que a mitocôndria eucariótica seja derivada de bactérias deste grupo. As espécies representativas incluem o Rhizobium, um endossibionte fixador de nitrogênio associado às raízes de leguminosas, e a Rickettsia, parasita intracelular obrigatório que causa a tifo e febre maculosa (mas não o raquitismo, que é causado pela vitamina D deficiência). Uma micrografia mostra a forma cilíndrica da Rickettsia rickettsii dentro de uma célula eucariótica muito maior.

A proteobactéria beta é um grupo diversificado de bactérias. Algumas espécies desempenham um papel importante no ciclo do nitrogênio. As espécies representativas incluem os Nitrosomonas, que oxidam a amônia em nitrato e Spirillum minus, que causa a febre da mordida do rato. Uma micrografia mostra o formato espiral do Spirillum minus.

As proteobactérias gama incluem muitos simbiontes benéficos que habitam o intestino humano e outros patógenos humanos bem familiares. Algumas espécies deste subgrupo oxidam compostos de enxofre. As espécies representativas incluem: Escherichia coli - micróbio normalmente benéfico do intestino humano, mas algumas cepas causam a doença; Salmonela - certas cepas causam intoxicação alimentar e febre tifoide; Yersinia pestis - agente da peste bubônica; Psuedomonas aeruginosa – causam infecções de pulmão; Vibrio cholera - agente causador da cólera; e Chromatium produtora de enxofre - bactérias que oxidam o enxofre, produzindo H2S. Uma micrografia mostra o Vibrio cholera, de forma bacilar com cerca de 1 mícron de comprimento.

Algumas espécies de proteobactérias delta geram em condições adversas um corpo formador de esporos Outros reduzem sulfato e enxofre. As espécies representativas incluem as Mixobactérias, que geram corpos formadoras de esporos em condições adversas e o Desulfovibrio vulgaris, bactéria anaeróbica redutora de enxofre. Uma micrografia mostra a bactéria Desulfovibrio vulgaris em sua forma de bastonete envergado com um longo flagelo.

As proteobactérias epsilon incluem muitas espécies que habitam o trato digestório de animais como simbiontes ou patógenos. As bactérias deste grupo foram encontradas em correntes hidrotermais profundas e habitats frios em fendas.

O próximo filo descrito é a clamídia. Todos os membros deste grupo são parasitas intracelulares obrigatórios de células animais. Suas paredes celulares não possuem peptidoglicano. A micrografia mostra um teste de Papanicolaou de células infectadas com Chlamydia trachomatis. A infecção por clamídia é a doença sexualmente transmissível mais comum e pode levar à cegueira.

Todos os membros do filo espiroqueta possuem as células em forma espiral. A maioria é anaeróbia de vida livre, mas algumas são patogênicas. Flagelos correm longitudinalmente no espaço periplasmático entre a membrana interna e externa. As espécies representativas incluem o Treponema pallidum, agente causador da sífilis e Borrelia burgdorferi, agente causador da doença de Lyme. A micrografia mostra o Treponema pallidum em forma de saca-rolhas, com cerca de 1 mícron de largura.

As bactérias do filo cianobacteria, também conhecidas como algas azuis, obtêm sua energia através da fotossíntese. Elas são onipresentes, encontradas em ambientes terrestres, marinhos e em água doce. Supõe-se que os cloroplastos eucarióticos sejam derivados das bactérias deste grupo. Supõe-se que a cianobactéria Proclorococcus seja o organismo fotossintético mais abundante da terra, responsável pela geração da metade do oxigênio do mundo. A micrografia mostra uma espécie chamada Phormidium em forma de haste fina e alongada.

As bactérias gram-positivas têm uma parede celular espessa e sem membrana externa. Os membros colonizadores do solo deste subgrupo decompõem a matéria orgânica. Algumas espécies causam doença. As espécies representativas incluem: Bacillus anthracis, que causa o antraz; Clostridium botulinum, que causa o botulismo; Clostridium difficile, que causa diarréia associada à antibióticoterapia; Streptomyces, da qual derivam-se muitos antibióticos, incluindo a estreptomicina; e os micoplasmas, as menores bactérias conhecidas, que não possuem parede celular. Algumas são de vida livre, e algumas são patogênicas. A micrografia mostra o Clostridium difficile, que possui forma cilíndrica e aproximadamente 3 mícrons de comprimento.

Clamídia, espiroquetas, cianobactérias e bactérias gram-positivas são descritas nesta tabela.

Clamídias: todos os membros desse grupo são parasitas intracelulares obrigatórios de células animais. Paredes celulares desprovidas de peptidoglicano. Organismo representativo: Chlamydia trachomatis, doença sexualmente transmissível comum que pode levar à cegueira. Micrografia representativa: nesse papanicolau, a Chlamydia trachomatis aparece como inclusões rosas dentro das células.

Espiroquetas: a maioria dos membros desta espécie, que possui células em forma de espiral, são anaeróbios de vida livre, mas alguns são patogênicos. Flagelos se prolongam longitudinalmente no espaço periplasmático entre a membrana interna e externa. Organismos representativos: Treponema pallidum, agente causador da sífilis, e Borrelia burgdorferi, agente causador da doença de Lyme. Micrografia da espécie representativa Treponema pallidum, uma bactéria em forma de saca-rolhas.

Cianobactérias: também conhecidas como algas verde-azuladas, essas bactérias obtêm sua energia através da fotossíntese. Elas são onipresentes, encontradas em ambientes terrestres, marinhos e de água doce. Acredita-se que os cloroplastos eucarióticos são derivados de bactérias deste grupo. Organismo representativo: Prochlorococcus, acredita-se que é o organismo fotossintetizante mais abundante na Terra; responsável por gerar metade do oxigênio do mundo. Micrografia de espécie representativa: Phormidium, uma bactéria longa, fina e em forma de bastão.

Bactérias gram-positivas: os membros deste subgrupo que habitam o solo decompõem a matéria orgânica. Algumas espécies causam doenças. Eles têm uma parede celular espessa e não apresentam uma membrana externa. Organismos representativos: Bacillus anthracis, causa antraz; Clostridium botulinum, provoca botulismo; Clostridium difficile, causa diarreia durante a terapia com antibióticos; Streptomyces, muitos antibióticos, incluindo a estreptomicina, derivam destas bactérias; e os micoplasmas, bactérias minúsculas, as menores conhecidas, sem parede celular. Alguns são de vida livre, e alguns são patogênicos. Micrografia de representante: Clostridium dificile, uma bactéria em forma de haste.

São descritas características dos quatro filos de arqueas. Euryarchaeotes inclui metanogênicas, as quais produzem metano como um produto metabólico residual, e halobacterias, as quais vivem em ambiente com salinidade extrema. Metanogênicas causam flatulência em humanos e em outros animais. Halobacterias conseguem crescer em grandes florações que se apresentam avermelhadas, devido à presença de bacteriorrodopsina na membrana. A bacteriorrodopsina é relacionada ao pigmento retinal rodopsina. Micrografia mostra halobactérias em formato de bastão. Membros do filo ubíquo Crenarchaeotes apresentam um importante papel na fixação de carbono. Muitos membros deste grupo são extremófilos dependentes de enxofre. Alguns são termofílicos ou hipertermofílicos. Micrografia apresenta o Sulfolobus em formato de coco, um gênero que cresce em fontes termais a temperaturas entre 75° e 80°C e a um pH entre 2 e 3. O filo Nanoarchaeotes contém atualmente uma única espécie, Nanoarchaeum equitans, a qual foi isolada do fundo do Oceano Atlântico, e de um respiradouro hidrotermal no Parque Nacional de Yellostone. É um simbionte obrigatório com Ignococcus, uma outra espécie de arqueobactéria. Micrografia mostra duas células pequenas, redondas de N. equitans ligadas a uma célula maior de Ignococcus. Korarchaeotes são consideradas como uma das formas mais primitivas de vida e até o momento foram encontradas somente na Obsidian Pool, uma fonte termal no Parque Nacional de Yellowstone. Micrografia mostra uma variedade de espécimes desse grupo que variam em formato.

São mostradas duas placas bacterianas com ágar vermelho Ambas as placas estão cobertas com colônias bacterianas. Na placa direita, que contém bactérias hemolíticas, o ágar vermelho tornou-se claro onde as bactérias estão crescendo. Na placa esquerda, que contém bactérias não hemolíticas, o ágar não é claro.