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4: Diversidade procariótica

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    Cientistas estudam procariontes há séculos, mas foi só em 1966 que o cientista Thomas Brock (1926—) descobriu que certas bactérias podem viver em água fervente. Isso levou muitos a se perguntarem se os procariontes também podem viver em outros ambientes extremos, como no fundo do oceano, em grandes altitudes, dentro de vulcões ou mesmo em outros planetas.

    Os procariontes têm um papel importante em mudar, moldar e sustentar toda a biosfera. Eles podem produzir proteínas e outras substâncias usadas por biólogos moleculares na pesquisa básica e na medicina e na indústria. Por exemplo, a bactéria Shewanella vive no fundo do mar, onde o oxigênio é escasso. Ela desenvolve apêndices longos, que têm sensores especiais usados para buscar o oxigênio limitado em seu ambiente. Também pode digerir resíduos tóxicos e gerar eletricidade. Outras espécies de procariontes podem produzir mais oxigênio do que toda a floresta amazônica, enquanto outras ainda fornecem às plantas, animais e humanos formas utilizáveis de nitrogênio; e habitam nosso corpo, nos protegendo de microrganismos nocivos e produzindo algumas substâncias de vital importância. Este capítulo examinará a diversidade, estrutura e função dos procariontes.

    Uma micrografia de uma célula em forma de bastonete com projeções longas. A célula tem aproximadamente 5 µm de comprimento. Outra micrografia mostrando muitas células em forma de bastonete presas a uma matriz.
    Figura\(\PageIndex{1}\): A bactéria Shewanella vive no fundo do mar, onde há pouco oxigênio difundido na água. Ele é capaz de sobreviver nesse ambiente hostil fixando-se no fundo do mar e usando longos apêndices, chamados de “nanocables”, para detectar oxigênio. (crédito a: modificação do trabalho pela NASA; crédito b: modificação do trabalho de Liza Gross)

    • 4.1: Habitats, relacionamentos e microbiomas de procariotas
      Os procariontes são microrganismos unicelulares cujas células não têm núcleo. Os procariontes podem ser encontrados em todo o nosso planeta, mesmo nos ambientes mais extremos. Os procariontes são muito flexíveis metabolicamente, por isso são capazes de ajustar sua alimentação aos recursos naturais disponíveis. Os procariontes vivem em comunidades que interagem entre si e com grandes organismos que usam como hospedeiros (incluindo humanos).
    • 4.2: Proteobactérias
      As proteobactérias são um filo de bactérias gram-negativas e são classificadas nas classes alfa, beta, gama, delta e epsilonproteobactérias, cada classe com ordens, famílias, gêneros e espécies separados. As alfaproteobactérias são oligotróficas. Os táxons clamídias e rickettsias são patógenos intracelulares obrigatórios, alimentando-se de células de organismos hospedeiros; eles são metabolicamente inativos fora da célula hospedeira. Algumas alfaproteobactérias podem converter nitrogênio atmosférico em nitritos.
    • 4.3: Bactérias Gram-negativas não proteobactérias e bactérias fototróficas
      As não proteobactérias gram-negativas incluem os táxons espiroquetas; o grupo Cytophaga, Fusobacterium, Bacteroides; Planctomicetes; e muitos representantes de bactérias fototróficas. As espiroquetas são bactérias espirais móveis com um corpo longo e estreito; são difíceis ou impossíveis de cultivar. Vários gêneros de espiroquetas contêm patógenos humanos que causam doenças como sífilis e doença de Lyme. Cytophaga, Fusobacterium e Bacteroides são classificados juntos como um filo chamado grupo CFB.
    • 4.4: Bactérias Gram-positivas
      As bactérias Gram-positivas são um grupo muito grande e diversificado de microrganismos. Compreender sua taxonomia e conhecer suas características únicas é importante para o diagnóstico e tratamento de doenças infecciosas. As bactérias gram-positivas são classificadas em bactérias gram-positivas de alto G+C e gram-positivas de baixo G+C, com base na prevalência de nucleotídeos de guanina e citosina em seu genoma.
    • 4.5: Bactérias profundamente ramificadas
      Bactérias profundamente ramificadas são filogeneticamente as formas de vida mais antigas, sendo as mais próximas do último ancestral comum universal. Bactérias com ramificações profundas incluem muitas espécies que prosperam em ambientes extremos que, acredita-se, se assemelhem às condições da Terra há bilhões de anos. Bactérias com ramificações profundas são importantes para nossa compreensão da evolução; algumas delas são usadas na indústria
    • 4.6: Archaea
      As arquéias são microrganismos procarióticos unicelulares que diferem das bactérias em sua genética, bioquímica e ecologia. Algumas arquéias são extremófilas, vivendo em ambientes com temperaturas extremamente altas ou baixas ou salinidade extrema. Sabe-se que apenas arquéias produzem metano. As arquéias produtoras de metano são chamadas de metanógenos. As arquéias halofílicas preferem uma concentração de sal próxima à saturação e realizam a fotossíntese usando bacteriorodopsina.
    • 4.E: Diversidade procariótica (exercícios)

    Miniatura: um cladograma ligando todos os principais grupos de organismos vivos ao LUCA (o tronco preto na parte inferior), com base nos dados da sequência de RNA ribossômico.