Ayud. Prof. Ing. Agr. Juan E. SilbermanMicrobiología Agrícola FAyAMicrobiología FCFUNSE 2014

Unidad IV

Taxonomía microbiana. Principios.

Taxonomía clásica. Esquemas bioquímicos.

Manual de Bergey. Taxonomía molecular y

genética. Taxonomía numérica.

Evolución. Filogenia

Relaciones evolutivas entre los organismos

Evolución. Filogenia

Evolución: es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre La Tierra a partir de un antepasado común

Filogenia: inferencia de las relaciones evolutivas entre los organismos

En búsqueda del cronómetro molecular

Evolución. Filogenia

Los requisitos del cronómetro molecular son los siguientes:

Estar universalmente distribuidosSer funcionalmente homólogosDeben poder alinear apropiadamenteDeben cambiar con velocidad proporcional a la distancia evolutiva

En búsqueda del cronómetro molecular

Evolución. Filogenia

Citocromosproteínas de Fe y S Ferredoxinas ARN ribosómicos ATPasas RecA (proteína requerida para recombinación genética).

En búsqueda del cronómetro molecular

Evolución. Filogenia

Secuencias ARN ribosómico fueron las que mas éxtito tuvieronSe usan actualmente para determinar relaciones filogenéticas entre microorganismos

En búsqueda del cronómetro molecular

Evolución. Filogenia

La secuenciación de ARNr permitió obtener la primer imagen real de la evolución

Evolución. Filogenia

Los Dominios se definen en base al ARNrSin embargo cada Dominio tiene determinadas características fenotípicas

Evolución. Filogenia

Taxonomía: ciencia de la clasificación

1-Identificación 2-Nomenclatura

Taxonomía filogenética

Taxonomía filogenética

-Las secuencias de ARNr 16S/18S sirven para determinar relaciones filogenéticas y para identificar

-Cada taxón tiene una secuencia propia

Taxonomía filogenética

El procedimiento para la identificación es el siguiente:

Obtención del cultivo puroExtracción de ADN genómico

PCR ADNr 16S / 18SSecuenciación

Comparación con bases de datos

https://rdp.cme.msu.edu/classifier/classifier.jsp

http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PAGE_TYPE=BlastSearch&BLAST_SPEC=MicrobialGenomes

Taxonomía filogenética

AGAGTTTGATCCTGGCTCAGATTGAACGCTAGCGGGATGCCTTACACATGCAAGTCGAACGGCAGCACGGACTTCGGTCTGGTGGCGAGTGGCGAACGGGTGAGTAATGTATCGGAACGTGCCCAGTAGCGGGGGATAACTACGCGAAAGCGTAGCTAATACCGCATACGCCCTACGGGGGAAAGCAGGGGATCGCAAGACCTTGCACTATTGGAGCGGCCGATATCGGATTAGCTAGTTGGTGGGGTAACGGCTCACCAAGGCGACGATCCGTAGCTGG

TTTGAGAGGACGACCAGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATTTTGGACAATGGGGGAAACCCTGATCCAGCCATCCCGCGTGTGCGATGAAGGCCTTCGGGTTGTAAAGCACTTTTGGCAGGAAAGAAACGTCATGGGTTAATACCCCGTGAAACTGACGGTACCTGCAGAATAAGCACCGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGGTGCAAGCGTTAATCGGAATTACTGGGCGTAAAGCGTGCGCAGGCGGTTCGGAAAGAAAGATGTGAAATCCCAGAGCTTAACTTTGGAACTGCATTTTTAACTACCGGGCTAGAGTGTGTCAGAGGGAGGTGGAATTCCGCGTGTAGCAGTGAAATGCGTAGATATGCGGAGGAACACCGATGGCGAAGGCAGCCTCCTGGGATAACACTGACGCTCATGCACGAAAGCGTGGGGAGCAAAC

AGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCCTAAACGATGTCAACTAGCTGTTGGGGCCTTCGGGCCTTGGTAGCGCAGCTAACGCGTGAAGTTGACCGCCTGGGGAGTACGGTCGCAAGATTAAAACTCAAAGGAATTGACGGGGACCCGCACAAGCGGTGGATGATGTGGATTAATTCGATGCAACGCGAAAAACCTTACCTACCCTTGACATGTCTGGAATCCTGAAGAGATTTAGGAGTGCTCGCAAGAGAACCGGAACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTCATTAGTTGCTACG

AAAGGGCACTCTAATGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCCTCATGGCCCTTATGGGTAGGGCTTCACACGTCATACAATGGTCGGGACAGAGGGTCGCCAACCCGCGAGGGGGAGCCAATCCCAGAAACCCGATCGTAGTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGCATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGTCTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGGGA

GTGGGTTTTACCAGAAGTAGTTAGCCTAACCGTAAGGGGGGCGATTACCACGGTAGGATTCATGACTGGGGTGAAGTCGTAACAAGGTAGCCGTATCGGAAGGTGCGGCTGGATCACCTCCTT

Taxonomía filogenética

Taxonomía filogenética

AGCCCACCTGGTGGATGGCTCGGCTCGGGGCGCCGAGGAAGGGCGTGGCAAGCTGCGATAAGCCCGGGGGAGGCGCAGGCAGCCGTGGAACCCGGGATCCCCGAATGGGACTTCCTGCCCCATTTGGGGCGCTCCCGTTAGGGAGCGGGAACGCGGGGAAAAGAAGCATCCGAGTACCCGCAGGAAAAGAAACCAACAGGGATGCCGGGAGTAGGGGCGACCGAAACCGGCACAGGGCAAACCGAATCCCTATCCGTAAGGGTAGGGAGATGTGGAGTTGCAGGGCCCCCAATATAGACCCCCACTGGGAAGCCGAAGTCCCCTGGAATGGGGCGCCATAGAGGGTGAAAGCCCCGTAGGCGTAACCAGTTGGGGGTCTGGGGTGTCCCTGAGTACCGCGCGTTGGATATCGCGCGGGAAGCTGGGAGACATTAGGCTTCCAACCCTAAATACGTCCCGAGACCGATAGCGAACTAGTACCGTGAGGGAAAGCTGAAAAGCACCCCTTGCGGGGGGTGAAAAGAGCCTGAAACCAGGTGGGTACGGAATGGCACGGCCCGAAAGGTAACCACCCCGAAGGAAACTCCCGCGAGGGAGGAGTACGAGGGGTGGCATGCCGGGGTCGTGCCGTCCGTTTCGAAAAACGGGCCGGGGAGTGTACGGGTGTGGCGAGCCTAAGGGGTTCAACCCCGGAGGCGTAGGGAAACCGACATGCCCGCAACCCTTATGGGTGAGGGGCGGGGTCTTAATGGGCCCGGAGTCACACCCGTACGACCCGAAACCGGGCGATCTAGGCCGGGGTAGGGTGAAGCCCCTCGCCAGAGGGGTGGAGGCCCGCAGGGGTGTTACCGCGCAAAGTGCTCCTCTGACCCCGGTCTAGGGGTGAAAAGCCAATCGAGCCCGGAGATAGCTGGTTCCCCCCGAAATAACTCGCAGGTTAGCCGGGGGTTAGGTAGATGGCGGGGTAGAGCCACGGATAGGGTGTTTAGGGGGCGAGAGCCCTCGGCACCCTGTCAAACTCCGAACCCGTCATCGCCGTAGCCCCCGAGTGAGGGCATACGGGTAAGCCGTATGTCCGAGAGGGGAACAACCCGGACCCGGGTTAAGGCCCCTAAGTGCCGGCTAAGTGTAAATGAGAAGGGAGTCCCTGGCCTAAGACAGCGGGGAGGTTGGCTTAGAAGCAGCCATCCTTTAAAGAGTGCGTAACAGCTCACCCGTCGAGGTCAGGGGCCCCGAAGATAACGGGGGCTAAGCCGGCCGCCGAGACCCGGGGGGGCTGAAAAGCCATCCGGTAGGGGGGCGTCCCGCGGGGGTAGAAGCTCGGCCGTGAGGTCGGGTGGACCCCGTGGGAACGAGAATCCCGGCAGTAGTAACAGCAAAGTGGGGTGAGAATCCCCACCGCCGAAGGGGCCAGGTTTCCACAGCAACGGTCGTCAGCTGTGGGTTAGCCGGTCCTAACCCCCGGGGTAATTCCCTGGGGGGGAAAGGGAAGCGGGTTAATATTCCCGCGCCACCGGGGTACGTGCGGCAACGCAAGGCCAGCTCCTGACGCTTCGGGGTAGGCCGACCACCCCCGTCGGGGTGGCCAAGCGCATAAGCCCGGGGAGTGCCGTAATGGCGAGAACCGGGCAAAAGCGTGATGGGCCCTCCGTTAGGAGGGTTCGGCTGAGCCCTGGAGCCCGTGAAAAGGGAGCTGGCAAGGATCCCCGGTGACCGTACCCAGAACCGACACAGGTGCCCCTAGGCGAGTATCCTAAGGCGTGTCGGGAGAATCCGGCCCAGGGAAGTCGGCAAATTGGCCCCGTAACTTCGGGAGAAGGGGTGCCTGCGGTCTTCTCTAAGTGAGGGGACCGCAGGTCGCAGTGGCCAGGGGGGTCC

GACTGTTTAATAAAAACACAGGTCTTGGCTAGCCCGTAAGGGTGTGTACCAAGGCCGACGCCTGCCCAGTGCCGGTACGTGAAACCCGGGTACAACCGGGCGAAGCGCCGGTAAACGGCGGGGGTAACTATAACCCTCTTAAGGTAGCGAAATTCCTTGTCGGGTAAGTTCCGACCTGCATGAATGGCGTAACGAGACCCCCACTGTCCCGGGCCGGAACCCGGTGAACCTACCATTCCGGTGCAAAGGCCGGAGACCCCCAGTGGGAAGCGAAGACCCCGTGGAGCTTTACTGCAGCCTGTCGTTGGGGCATGGCCGTGGGTGCACAGCGTAGGTGGGAGCCGTCGAAGCCACCCCTCCGGGGGTGGTGGAGGCGCCCATGGGACACCACCCACCCATGGCCATGTCCCTAACCCCGTAAAGGGGGACACCGGCAGGTGGGCAGTTTGGCTGGGGCGGCACCCCCCTGAAAAGGCATCAGGGGGGCCCAAAGGTCGGCTCAGGCGGGTCAGAACTCCGCCGTGGAGTGCAAGGGCAAAAGCCGGCCTGACTTGGTCGGTAAAAGAGGCCGACCAAGAGGCGAAAGCCGGGCCTAGCGAACCCCTGTGCCTCACCGATGGGGGCCAGGGATAACAGAAAAGCTACCCCGGGGATAACAGAGTTGTCGCGGGCAAGAGCCCATATCGACCCCGCGGCTTGCTACATCGATGTCGGTTCTTCCCATCCTGGGCCTGCAGCAGGGCCCAAGGGTGGGGCTGTTCGCCCATTAAAGGGGATCGTGAGCTGGGTTTAAACCGTCGTGAGACAGGTTGGTTGCTATCTGCTGGGGGTGTTGGCCGCCTGAGGGGAAGGTGGCTCTAGTACGAGAGGAACGAGCCGCCGGCGCCTCTGGTCTACCGGTTGTCCGACAGGGCATTGCCGGGCAGCTACGCGCTAAGGGATAAGGGCTGAAGGCATCTAAGCCCGAAACCCTCCCCGAAAATAGGCGGCCAGTCCCTTCG

GGGACGAGGGCTCTCCTATAAGAGGAGGTTGATAGGCCGGGGGTGTAAGCGCCGAGGGCTTTGCCCGAGG

Taxonomía filogenética

Taxonomía filogenética

Taxonomía filogenética

TAACAAGGATTCCCCTAGTAACTGCGAGTGAAGCGGGAAAAGCTCAAATTTAAAATCTGGCGGGTTCCCCGTCCGAGTTGTAATCTGGAGAAGCGTTTTCCGTGTCGGACCGTGTACAAGTCCCTTGGAATGGGGCGTCATAGAGGGTGAGAATCCCGTCCATGACACGGACTACCGATGCTTTGTGATACGCTCTCAAAGAGTCGAGTTGTTTGGGAATGCAGCTCAAAATGGGTGGTAAATTCCATCTAAAGCTAAATATTGGCGAGAGACCGATAGCGAACAAGTACCGTGAGGGAAAGATGAAAAGCACTTTGGAAAGAGAGTTAAACAGTACGTGAAATTGTTGAAAGGGAAACGCTTGAAGTCAGTCGCGTCCGTCGAGACTCAGCCTTGCCTTTGGGCCTGGTGTACTTCTCGGTGGACGGGTCAACATCGATTTTGAATGGCAGATAAAGGTCTGGGGAATGTGGCACCTCCGGGTGTGTTATAGCCCCTCTCCGTATATGCTGTTTGGGATCGAGGACCGCAGCACGCCCTTGTGGCCGGGGTTTTACCCACGTACCGTGCTTAGGATGTTGGCATAATGGCTTTAAGCGACCCGTCTTGAAACACGGACCAAGGAGTCTAACATGCCTGCGAGTGTTAGGGTGCAAAACCCTTGCGCGTAATGAAAGTGAAAGTTGGGACCTCTGTCGAGGAGGGCACCGACGCCCGGCCCTGAACTCTTGTGACGGTGCTGCGGTAGAGCATGTATGTTGGGACCCGAAAGATGGTGAACTATGCCTGAATAGGGCGAAGCCAGAGGAAACTCTGGTGGAGGCTCGTAGCGATTCTGACGTGCAAATCGATCGTCAAATTTGGGTATAGGGGCGAAAGACTAATCGAACCATCTAGTAGCTGGTTCCTG C

Taxonomía filogenética

Taxonomía filogenética

Se basa en: 1.caracteres morfológicos,

2. tinción diferencial, 3. pruebas bioquímicas, 4. tipificación con fagos, 5. pruebas serológicas

Taxonomía clásicaBACTERIAS

1.caracteres morfológicosforma, tamaño y color de la colonia

movilidadendosporas

composición de la pared celular

Taxonomía clásicaBACTERIAS

2. tinción diferencial Coloración Gram

Taxonomía clásicaBACTERIAS

3. pruebas bioquímicas

Taxonomía clásicaBACTERIAS

4. tipificación con fagosla interacción fago-bacteria es sumamente específicasirve para subclasificar bacterias dentro de una especie

5. pruebas serológicasBasado en la reacción antíegno-anticuerpo

Taxonomía clásicaBACTERIAS

Taxonomía clásicaBACTERIAS

Aislamiento de una bacteriadel intestino de un homeotermo

Obtención de cultivo puro

Tinción Gram

Gram negativo

Forma bacilar

Facultativo

Fermenta lactosa con producción de ácidos y gas

Pruebas bioquímicasPositivas: indol, rojo de metilo y mucatoNegativas: citrato, Voges-Proskauer y H2S

Escherichia coli

Microorganismos- eucarióticos-unicelulares-son móviles-no poseen color-no poseen pared

Taxonomía clásicaProtozoos

-Mayor tamaño que bacterias-No poseen pigmentos fotosintcomo las algas-No producen esporas ni cuerpos fructíferos

Taxonomía clásicaProtozoos

Existen 4 grupos principales:1. Flagelados2. Amebas3. Ciliados4. Esporozoos

Se dividen de acuerdo a su movilidad y presencia o no de esporozoos

Taxonomía clásicaProtozoos

1. Flageladosson móviles por acción de los flagelos. la mayoría de los flagelados son de vida

libre, algunos parásitos animales, incluido el hombre.

El ejemplo más importante es Trypanosoma, este protozoo mide 20 µm de longitud y es responsable de la enfermedad del sueño.

Taxonomía clásicaProtozoos

2. AmebasSe conocen amebas que son parásitos cuyo hábitat es la cavidad bucal y el tracto intestinal. En estos hábitats se mueven por movimientos ameboides. Entamoebahistolytica es un buen ejemplo de amebas parásitas

que producen un estado diarreico denominado disentería amebiana

Taxonomía clásicaProtozoos

3. CiliadosEn alguna fase de su vida poseen cilios, cuya función en

movilidad y alimentaciónposeen dos clases de núcleos: micro y macronúcleo

Algunos son parásitos, pero no es la forma habitual del grupo

Taxonomía clásicaProtozoos

4. EsporozoosParásitos obligados, inmóviles en estado adulto.

Toman alimento disuelto en fase acuosa a través de la envoltura celular

Forman esporozoitos (no son como las esporas de hongos), implicados en la transmisión al nuevo

hospedador.Pueden parasitar animales vertebrados como

invertebrados, incluido en hombre

-Eucariotas-Poseen pared celular-Esporas de diverso tipo-Ocupan Diversos hábitats: agua dulce, mar. La mayoría son terrestres, habitan mat. Org. en descomp. -Son responsables de importantes pérdidas en la prod. frutihortícola

Taxonomía clásica

Hongos

1- Hongos filamentosos: mohos2- Hongos unicelulares: levaduras3- Setas4- Hongos mucosos

Taxonomía clásica

Hongos

1- Hongos filamentosos: mohosLas hifas generalmente contienen mas de un núcleoEsporas asexuales: conidiosEsporas sexuales: acosporas, basidiosporas, zigosporas

Taxonomía clásica

Hongos

2. Hongos unicelulares: levaduras-Normalmente son ovales, esféricas o casi cilíndricas

-La división es casi asimétrica o por gemación. En este proceso la nueva célula se forma como un pequeño bulto en la célula madre que crece hasta separarse de ella

-Prosperan típicamente en hábitat con azúcares, tales como frutos, flores, cortezas de árboles. La levadura más conocida es Saccharomyces cerevisiae

Taxonomía clásica

Hongos

3. SetasForman cuerpos fructíferos (Basidiosporas) , que constituyen la parte comestible (Setas)las setas viven como simple micelio viviendo en el suelo, en los residuos de hojas o troncoscuando las condiciones del medio son favorables, generalmente los períodos húmedos y fríos, se desarrollan las setas

Taxonomía clásica

Hongos

4. Hongos mucososmicroorganismos eucarióticos que poseen similitudes fenotípicas con hongos y protozoos. pueden producir esporas como los hongos pueden moverse por superficies con un movimiento flexible como las amebas

Taxonomía clásica

Hongos

Características de valor taxonómicoCaracterísticas del micelo: septado,…Características del cuerpo fructíferoMorfología espora: forma, engrosamiento de la pared, presencia de tapón, hifa sustentora

Hongos

Taxonomía clásica

Foto: M. CabelloFoto: M. Cabello

Foto: M. Cabello

Foto: M. Cabello

Foto: M. Cabello

Foto: M. Cabello

un grupo diverso de organismos eucarióticos que contienen clorofila y llevan a cabo la fotosíntesis

oxigénica. Son unicelulares o coloniales, ramificadas o no. Poseen clorofila

Taxonomía clásica

Algas

¿Las cianobacterias son algas?

Taxonomía clásica

Algas

1. Secuenciación ADNr 2. Hibridación ADN:ADN3. Composición ácidos grasos de membrana4. Ribotipado

Taxonomía Molecular

Taxonomía Molecular

Taxonomía Molecular

Ribotipado

Taxonomía Molecular

Composición de ácidos grasos: FAME

Taxonomía numérica

-La agrupación de unidades taxonómicas o taxones por

métodos numéricos

-Se basa en la determinación de un gran número de caracteres

(morfológicos, ecológicos, metabólicos, moleculares, secuencias, etc.) todos ellos con el mismo peso relativo-La similitud es función de la proporción de caracteres comunes

Se determina el coeficiente de semejanzaa + d

a+b+c+da: número de caracteres positivos en ambas cepasb: número de caracteres positivos sólo en la cepa 1c: número de caracteres positivos sólo en la cepa 2d: número de caracteres negativos en ambas cepas

Taxonomía numérica

Taxonomía numérica

Disimilitud

es un compendio de información estándar y molecular de todas las especies reconocidas de procariotas

Manual de Bergey

Cuando se aísla un microorganismo y se cree que es una especie o genero diferente:

1- publicar en Journal of Systematic Evolutionary Microbiology (IJSEM),

publicación oficial de los registros de taxonomía y clasificación de procariotas y levaduras2- se deposita un cultivo viable del organismo en dos colecciones de cultivo, tales como la alemana y la americana:

American Type Culture Collection (ATCC, Colección Americana de cultivos tipo, Manasas, Virginia, USA) y

Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zelkuturen

(DSMZ, Colección Alemana de Microorganismos; Braunschweig, Alemania).

The Prokaryotes (http://www.prokaryotes.com)

Desventajas de una clasificación artificial

• No permite inferir propiedades

• No permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el laboratorio

• No permite estudiar el origen y evolución de funciones celulares (resistencia a antibióticos, aerobiosis, fotosintesis)

Clasificación artificial

Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan tanto como sea posible su naturaleza biológica

Es ventajosa si además establece relaciones evolutivas

Clasificación natural

Es la tendencia moderna. Consenso en la integración de distintos tipos de caracteres:

Clasificación polifásica

-Clásicos-Moleculares-Filogenéticos

Todas las imágenes son con fines didácticos

Ayud. Prof. Ing. Agr. Juan E. Silberman

FAyA UNSE

2014