Juego de tronos

Los reinos biológicos

Primer árbol evolutivo dibujado en 1837 por Charles Darwin en su libro Primer Cuaderno de la Transmutación de las Especies.

Uno de los temas más peliagudos para abordar en la enseñanza de la biología es el de la sistemática. La sistemática es la ciencia de la clasificación de los seres vivos a modo de capturar la jerarquía de ancestros-descendientes que ha producido la historia de la vida.

Debido a que la sistemática clasifica la vida como la conocemos, cada mes se producen reestructuraciones a las diversas jerarquías: los filos se fusionan o se dividen, se crean más clases, se crean más órdenes, se fusionan órdenes, etcétera. Una de las jerarquías más grandes es la del Reino, que se refiere a la jerarquía más inclusiva de un ancestro y todos sus descendientes, con semejanzas a niveles celulares. Puesto de otra forma, los reinos se refieren a las diferentes formas en que se puede organizar una célula, la unidad básica (morfofisiológica) de la vida.

Definiendo el reino como una categoría que compara células, podemos entender que 2 reinos hayan sido siempre distinguidos desde que el naturalista sueco Carlos Linneo diseñó el sistema de clasificación natural en 1735: plantas y animales. Todas las células de los animales son semejantes en cuanto a su estructura (o ultraestructura, término utilizado para referirse a la organización celular interna), y la misma afirmación puede hacerse para las plantas. La invención del microscopio abrió las puertas a una gama más grande de organizaciones celulares. En 1866, el alemán Ernst Haeckel propuso la existencia del reino Protista, para incluir a todas las nuevas criaturas unicelulares que se comenzaban a descubrir gracias al microscopio.
Entender cómo han cambiado las diversas propuestas de reinos nos permite bosquejar también los diferentes modelos celulares que existen. El sistema tradicional de 3 reinos que propuso Haeckel sufrió muchas modificaciones a partir del siglo XX con nuevos hallazgos:

1) 1925, el microbiólogo francés Édouard Chatton descubrió que existían dos tipos de células, las que poseían núcleo y las que no, creando así los dos imperios de Eukaryota y Prokaryota, o eucariontes y procariontes, respectivamente.

El modelo de categorización por reinos es una abstracción de la sucesión de eventos que
dieron origen a toda la diversidad celular. Arriba, ilustrado el modelo de endosimbiosis
por el que surgieron los tipos de células eucariontes a partir de células procariontes.

2) 1938, el biólogo estadunidense Herbert Copeland propuso el nombre de Monera para referirse a todas las bacterias, y conservó el reino Protista que Haeckel había ocupado con anterioridad. El grupo Monera incluía también a las algas verdeazules o cianobacterias.3) 1969, el ecólogo botánico estadunidense Robert Whittaker reconoció que dentro del reino Plantae, la inclusión de los hongos era algo artificial que se basaba únicamente en la incapacidad de moverse en la producción de esporas. Sin embargo, carecían de cloroplastos y de la capacidad de realizar la fotosíntesis, identificando así un nuevo tipo de célula eucarionte: la hifa. Este nuevo reino formó parte del sistema tradicional de los cinco reinos: Monera, Protista, Plantae, Fungi y Animalia.4) 1977, el microbiólogo y biofísico estadunidense Carl Woese propuso que dentro de las bacterias existían dos tipos de células procariontes: había procariontes con moléculas muy parecidas a las de los eucariontes, pero sin tener un núcleo organizando su información genética. Propuso así un sistema de seis reinos: Eubacteria, Archaeobacteria, Protista, Plantae, Fungi y Animalia. En 1990, Woese propondría una nueva categoría taxonómica para distinguir los diferentes arreglos moleculares de las células: Bacteria, Archaea y Eucarya.5) 1993, el biólogo británico Thomas Cavalier-Smith propuso en 1993, tras una serie de publicaciones que iban desde 1981, que dentro de los Protistas era posible identificar muchos más tipos celulares y propuso un arreglo de 18 filos dentro de este reino. Asimismo, identificó que las algas verdes pertenecían al reino Plantae, mientras que las demás algas (feofitas, rodofitas, criptofitas y haptomónadas) formaban parte del reino Chromista, todas ellas caracterizadas por tener cloroplastos con clorofilas a y c envueltos en cuatro membranas, en lugar de las dos membranas de los cloroplastos de las plantas. Así, el resto del reino Protista comprendía solamente células con flagelos o cilios y sin cloroplastos. Cavalier-Smith dio a este grupo el nombre de Protozoa. El último reino erigido por Cavalier-Smith fue el de Archezoa, que incluía protistas carentes de mitocondrias. Así pues, el sistema de ocho reinos comprendía: Eubacteria, Archeobacteria, Archezoa, Protozoa, Chromista, Plantae, Fungi y Animalia. Cinco años más tarde, Cavalier-Smith consideraría a los arquezoos como protozoarios cuando evidencia genética apuntó a que las mitocondrias habían sido perdidas debido al estilo de vida parasítico de estas células.6) 2015, un equipo interdisciplinario de Estados Unidos, Nueva Zelanda, Irlanda, Filipinas, Reino Unido y Francia, compuesto por zoólogos, micólogos, botánicos, protistólogos (siendo este Cavalier-Smith) y bacteriólogos (Ruggiero et al., 2015) propuso un nuevo sistema con siete reinos: Bacteria, Archaea, Protozoa, Chromista, Plantae, Fungi y Animalia.

Diagrama de cómo se hipotetiza que surgió la diversidad del reino Plantae.
El evento inicial sería la ingestión de una cianobacteria por parte de un
protozoo biflagelado. La línea punteada de los Chromista indica que la
posición de este reino es incierta en cuanto a la sucesión de eventos.

Este nuevo esquema describe el modo en que sucedieron los principales eventos de la evolución de la vida y el origen de los diversos modelos celulares:

-Bacteria. Modelo celular más simple. La diversidad en este nivel no es morfológica sino fisiológica y bioquímica (con diferentes arreglos moleculares en las membranas).-Archaea. la variación bioquímica se reduce, teniendo una composición química más constante en la membrana, y con una diversidad fisiológica más reducida en comparación a las bacterias.-Dominio Eukarya. Surge el núcleo celular.            Protozoa. Surgen los organelos para la motilidad celular. Aparece la endocitosis (capacidad de ingerir otras células) y se dan varios procesos de endosimbiosis:                            Chromista. La ingestión de bacterias con cromoplastos produce una gran variedad de organismos coloniales y no coloniales con la capacidad de utilizar la luz como un catalizador químico.                            Plantae. Un linaje de protistas ingiere cianobacterias y evolucionan en los modernos cloroplastos. Todo este linaje se especializa para realizar fotosíntesis.                                  Nivel Opisthokonta. Ciertos protistas con el flagelo en uno de los polos celulares comienzan a diversificarse. Carecen de cloroplastos o cromoplastos y pueden formar colonias más complejas.                                                    Fungi. Surgen las hifas. Estos opistocontos tienen vacuolas y pared celular y tienen la capacidad de producir esporas.                                                                Animalia. Se caracterizan por la ausencia de pared celular, la gran capacidad de movimiento y un desarrollo embrionario determinado por la blástula, una estructura pluricelular que genera los diferentes tejidos celulares.El concepto de reino se hace entendible cuando lo pensamos en los términos de una jerarquía dinámica, donde surgen nuevas estructuras celulares. En ese sentido, no estamos describiendo jerarquías que existen en el presente, sino jerarquías temporales: nuevos tipos de organismos que surgieron en diferentes momentos de la historia. En muchos sentidos, es posible dibujar paralelismos entre cómo organizamos las clases de historia universal y los reinos biológicos: comenzamos con un reino hasta que un evento sucede y genera un nuevo reino, con sus propias estructuras sociales, económicas y culturales. Del mismo modo, los reinos pueden aparacer y desaparecer; el número total de reinos que tenemos actualmente lo inferimos de los seres vivos que han sobrevivido y de los que dejaron rastros en el registro fósil.

Para los fines de este blog, utilizaré esta organización en siete reinos.