Filogenia Microbiana e os Três Domínios

A comparação de sequências moleculares conservadas reorganizou a árvore da vida em três domínios e colocou os microrganismos em sua fundação, revelando que as arqueias são uma linhagem tão distinta das bactérias quanto dos eucariotos.

Definition

A filogenia microbiana é a reconstrução das relações evolutivas entre microrganismos a partir de dados moleculares, e o sistema de três domínios é a classificação resultante da vida celular em Bactérias, Arqueias e Eukarya.

Scope

Este tópico aborda o uso de RNA ribossômico e outras moléculas conservadas como cronômetros moleculares; a construção e interpretação de árvores filogenéticas; o reconhecimento dos três domínios, Bactérias, Arqueias e Eukarya; e as implicações dessa estrutura para classificar a diversidade microbiana e inferir relações evolutivas profundas.

Core questions

• Como as sequências moleculares podem revelar relações evolutivas?
• Por que o RNA ribossômico é usado como cronômetro molecular?
• Que evidências apoiam três domínios em vez de dois?
• Como a filogenia informa a classificação microbiana?

Key concepts

• Cronômetros moleculares
• Filogenia do RNA ribossômico
• Árvores filogenéticas
• Bactérias, Arqueias e Eukarya
• Árvore universal da vida

Key theories

Hipótese dos três domínios

Comparações de sequências de RNA ribossômico por Woese e Fox mostraram que as arqueias formam um domínio distinto de bactérias e eucariotos, estabelecendo três linhagens primárias de vida celular.

Mechanisms

Como genes como os que codificam o RNA ribossômico estão presentes em toda a vida celular, mudam lentamente e são funcionalmente constantes, as diferenças em suas sequências refletem o tempo desde que as linhagens divergiram. O alinhamento dessas sequências e a análise dos padrões de diferença produzem árvores filogenéticas, que colocaram as arqueias em um ramo separado tanto das bactérias quanto dos eucariotos e resultaram na árvore universal de três domínios.

Clinical relevance

A estrutura filogenética molecular sustenta a classificação e identificação microbiana moderna, permite que os microrganismos sejam colocados em contexto evolutivo apenas a partir de dados de sequência e fornece a base para interpretar a diversidade revelada pelo sequenciamento ambiental.

History

Em 1977, Carl Woese e George Fox relataram que comparações de sequências de RNA ribossômico distinguiam um grupo que eles chamaram de arqueobactérias de outras bactérias, levando ao sistema de três domínios que substituiu a dicotomia simples procarioto-eucarioto.

Key figures

• Carl Woese
• George Fox

Seminal works

• woese1977
• madigan2018

Frequently asked questions

Por que o RNA ribossômico é usado para estudar a evolução microbiana?

Os genes do RNA ribossômico estão presentes em todos os organismos celulares, desempenham a mesma função essencial e mudam lentamente ao longo do tempo. Essas propriedades tornam suas sequências registros confiáveis da história evolutiva que podem ser comparados entre linhagens muito distantes.