I 3 DOMINI DELLA BIOLOGIA (CLASSIFICAZIONE WOESE) - BIOLOGIA - 2025

I tre domini della biologia o il sistema a tre domini è una classificazione proposta dal biologo Carl Woese alla fine degli anni '70, che divideva gli esseri organici nei domini Bacteria, Archaea ed Eukaryota.

Questa classificazione in "domini" è superiore al tradizionale sistema di divisione in cinque o sei regni, con il quale siamo più familiari. La divisione fondamentale dei domini è dividere i procarioti in due domini, in cui gli archei sono più strettamente correlati agli eucarioti, rispetto all'altro gruppo di procarioti - i batteri.

Fonte: Rock 'n Roll, da Wikimedia Commons

Questa disposizione filogenetica è ampiamente accettata dalla maggior parte dei biologi. Tuttavia, con lo sviluppo della bioinformatica e degli strumenti statistici, alcuni autori hanno proposto nuove relazioni tra gli esseri viventi, il che sfida la classificazione di Woese.

Storia della classificazione

Divisione in due regni: Animalia e Plantae

Prima della pubblicazione dei lavori di Woese e dei suoi colleghi, i biologi usavano una classificazione "tradizionale", utilizzando una dicotomia semplice e intuitiva che divideva le piante dagli animali - formalmente Animalia e Plantae.

In questa divisione, tutti i batteri, funghi e 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, è diventato chiaro che la divisione in piante e animali non si adattava alla vera storia evolutiva di questi. Si trattava, infatti, di una semplificazione "rustica" e inconsistente dei rapporti tra loro.

Divisione in tre regni:

Con l'obiettivo di porre rimedio a 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 ovviamente non dovrebbero essere raggruppate. Tuttavia, la classificazione è rimasta preoccupantemente problematica.

Divisione in cinque regni

Nel 1969 l'ecologo 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 restanti tre regni - Animalia, Plantae e Fungi - sono classificati in base alla modalità di acquisizione dei nutrienti. Le piante hanno capacità fotosintetiche, i funghi secernono enzimi nell'ambiente, seguiti dall'assorbimento di nutrienti e gli animali consumano il loro cibo, con digestione interna o esterna.

La divisione degli organismi in cinque regni era ampiamente accettata dai sistematici dell'epoca, poiché ritenevano che la classificazione fosse sempre più adeguata alle reali relazioni evolutive degli esseri viventi.

Divisione in tre domini

Negli anni '70, il professore dell'Università dell'Illinois Carl Woese iniziò a trovare prove per un certo gruppo sconosciuto di organismi unicellulari molto sorprendenti. Questi 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 archeobatteri. Tuttavia, uno sguardo più approfondito e dettagliato agli archeobatteri ha chiarito che le differenze con i batteri erano così sorprendenti che non potevano essere classificati nello stesso gruppo. In effetti, la somiglianza era solo superficiale.

Pertanto, le prove molecolari hanno permesso a questo gruppo di ricercatori di stabilire un sistema di classificazione di tre domini: batteri, archaea ed eucariota.

La proposta di 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 esseri organici, suggerendo l'esistenza di tre domini della vita.

Questa ipotesi è stata proposta grazie all'analisi dell'RNA ribosomiale 16S - abbreviato in 16S rRNA.

Questo marker è un componente della subunità 30S del ribosoma procariotico. Seguendo il lavoro di Woese, è stato ampiamente utilizzato per l'inferenza filogenetica. Oggi è molto utile stabilire la classificazione e l'identificazione dei batteri.

Di seguito descriveremo le caratteristiche più notevoli di ciascuno dei membri che compongono i tre domini della vita:

Dominio Archaea

Archaea

Gli archaea sono organismi caratterizzati principalmente dall'abitare 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 sorgenti termali. Inoltre alcuni archei abitano anche regioni con condizioni "medie", come il suolo o il tratto digerente di alcuni animali.

Dal punto di vista cellulare e strutturale, gli archei sono caratterizzati da: non hanno una membrana nucleare, i lipidi delle membrane sono legati da legami eterei, presentano una parete cellulare - ma questa non è composta da peptidoglicano, e la struttura dei geni è simile agli eucarioti sui cromosomi circolari.

La riproduzione di questi procarioti è asessuata ed è stato evidenziato il trasferimento genico orizzontale.

Classificazione degli archei

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. Il primo arco da sequenziare appartiene a questo gruppo.

Il secondo gruppo, gli alofili, sono "amanti del sale". Per il suo sviluppo è necessario che l'ambiente abbia una concentrazione salina 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 negli stagni evaporati.

Infine, i termoacidofili sono in grado di resistere a temperature estreme: maggiori di 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 dei batteri

Batteri Mycobacterium tuberculosis

Il dominio del batterio comprende un ampio gruppo di microrganismi procarioti. In generale, di solito li associamo a malattie. Niente è più lontano dalla realtà di questo malinteso.

Mentre è vero che alcuni batteri causano malattie mortali, molti di loro sono benefici o vivono nel nostro corpo stabilendo relazioni commensali, formando parte della nostra flora normale.

I batteri non hanno una membrana nucleare, mancano di organelli stessi, la loro membrana cellulare è costituita da lipidi con legami di tipo estere e la parete è costituita da peptidoglicano.

Si riproducono in modo asessuato e sono stati evidenziati eventi di trasferimento genico orizzontale.

Classificazione dei batteri

Sebbene la classificazione dei batteri sia davvero complessa, qui discuteremo le divisioni fondamentali del dominio, cianobatteri ed eubatteri.

I membri dei cianobatteri sono batteri fotosintetici blu-verdi che producono ossigeno. Secondo la documentazione fossile, sono apparsi circa 3,2 miliardi di anni fa e sono stati responsabili del drastico cambiamento da un ambiente anaerobico a un ambiente aerobico (ricco di ossigeno).

Gli eubatteri, da parte loro, sono i veri batteri. Questi compaiono in varie morfologie (cocchi, bacilli, vibrioni, elicoidali, tra gli altri) e presentano strutture modificate per la loro mobilità, come ciglia e flagelli.

Dominio Eukarya

Rappresentazione delle cellule umane eucariotiche. Puoi vedere il nucleo

Gli eucarioti sono organismi che si distinguono principalmente per la presenza di un nucleo ben definito, delimitato da una complessa membrana biologica.

Rispetto agli altri domini, la membrana ha una varietà di struttura e i lipidi mostrano legami simili a estere. Presentano veri organelli, delimitati da membrane, la struttura del genoma è simile agli archea, ed è organizzata in cromosomi lineari.

La riproduzione di gruppo è straordinariamente varia, esibendo modalità sia sessuali che asessuali, 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 varie ed eterogenee: i protisti, i funghi, le pante e gli animali.

I protisti sono eucarioti unicellulari, come l'euglena e la paremecia. Gli organismi che comunemente conosciamo come funghi sono i membri del regno dei funghi. Esistono forme uni e multicellulari. Sono elementi chiave negli ecosistemi per degradare la materia organica morta.

Le piante sono costituite da organismi fotosintetici con una parete cellulare costituita principalmente da 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 multicellulari eterotrofi, la maggior parte con capacità di movimento e spostamento. Si dividono in due grandi gruppi: invertebrati e invertebrati.

Gli invertebrati sono costituiti 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, inclusi gli oceani e gli ambienti aerei, esibendo una complessa serie di adattamenti per ciascuno.

Riferimenti

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