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SISTEMÁTICA MICROBIANA La sistemática es el estudio de la diversidad de los organismos y sus relaciones. Se relaciona con la taxonomía, en la cual los organismos se caracterizan, nombran, y se colocan en grupos de acuerdo a varios criterios definidos. La taxonomía bacteriana ha cambiado sustancialmente en las últimas décadas, ya que abarca una combinación de métodos para la identificación de bacterias y descripción de nuevas especies. El análisis fenotípico examina la morfológica, metabólicas, fisiológicas, y las características químicas de la célula. El análisis genotípico considera las características del genoma. Estos dos tipos de organismos del grupo de análisis basados en las similitudes. Ellos se complementan con el análisis filogenético, que busca colocar organismos dentro de un marco evolutivo.

16.10 Análisis fenotípico: ácidos grasos Ésteres metílicos (FAME) Las características fenotípicas de una bacteria proporcionan muchos rasgos que pueden ser utilizados para diferenciar especies. Por lo general, ya sea para describir una nueva especie o la identificación de una bacteria, varios de estos rasgos están determinados por el organismo de interés. Los tipos y proporciones de ácidos grasos presentes en los lípidos de membrana citoplasmática y los lípidos de la membrana externa de bacterias gram negativas son los principales rasgos fenotípicos de interés. La técnica para la identificación de estos ácidos grasos se ha apodado FAME, por éster metílico de ácidos grasos. La composición de ácidos grasos de bacterias varía de especie a especie en longitud de cadena y en presencia o ausencia de insaturaciones. Por lo tanto, un perfil de ácidos grasos a menudo puede identificar una especie bacteriana particular.

16.11 Los análisis genotípicos El análisis comparativo del genoma ofrece muchas características para discriminar entre especies de bacterias. El análisis genotípico tiene un atractivo especial en la taxonomía microbiana, debido a las ideas que proporciona a nivel del ADN. El método de análisis genotípico utilizado depende de la pregunta (s) que representan, con la hibridación ADN-ADN y el análisis de ADN entre los más comúnmente utilizados en la taxonomía microbiana.

La hibridación ADN-ADN Cuando dos organismos comparten muchos genes idénticos o muy similares, se espera que sus ADN puedan hibridar en proporción aproximada a las similitudes en sus secuencias de ADN. Por lo

tanto, la hibridación ADN-ADN es útil para diferenciar entre organismos como complemento de la subunidad pequeña de la secuenciación de genes rRNA. Hibridación ADN-ADN es un método sensible para revelar diferencias sutiles en los genomas de dos organismos, y por lo tanto a menudo es útil para diferenciar organismos muy similares. Los valores de hibridación de 70% o mayor se recomiendan como pruebas de que dos aislamientos son de la misma especie. Se requieren valores de al menos el 25% para argumentar que dos organismos están en el mismo género.

Rangos de GC Otro método que se ha utilizado para comparar y describir las bacterias es la proporción de GC de su ADN. La relación de GC es el porcentaje de guanina (G) más citosina (C) en el ADN genómico de un organismo. Ratios de GC varían en un amplio intervalo, con valores tan bajos como 17% y tan altas como casi el 80% entre las especies de bacterias y arqueas, un rango que es algo más amplio que para eucariotas.

Métodos de caracterización de ADN Hay varios métodos que generan patrones de fragmentos de ADN para el análisis de similitud genotípica entre las cepas bacterianas. Uno de estos métodos de perfiles de ADN. El método rep-PCR se basa en la presencia de elementos de ADN repetitivo altamente conservadas intercalados aleatoriamente alrededor del cromosoma bacteriano. El número y las posiciones de estos elementos difieren entre las cepas de una especie que han divergido en secuencia del genoma. El AFLP se basa en la digestión de ADN genómico con uno o dos enzimas de restricción y la amplificación selectiva por PCR de los fragmentos resultantes, que después se separan por electroforesis en gel de agarosa. Patrones de bandas para una cepa específica o similar a los de rep-PCR u otros métodos de huellas de ADN se generan, con el gran número de bandas que dan un alto grado de discriminación entre cepas dentro de una especie.

Tipos de secuencia de multilocus Una de las limitaciones de los análisis anteriores es que estos análisis se centran en un único gen, que no puede proporcionar suficiente información para la discriminación inequívoca de cepas bacterianas. La secuencia de multilocus (MLST) evita este problema y es una técnica poderosa para caracterizar las cepas dentro de una especie. MLST consiste en la secuenciación de varios genes diferentes de "mantenimiento" de un organismo y comparando sus secuencias con las secuencias de los mismos genes de diferentes cepas del mismo organismo. Los genes codifican funciones esenciales en las células y se encuentran en el cromosoma en lugar de en un plásmido. Para cada gen, una secuencia de aproximadamente 450 pares de bases es amplificado mediante PCR y se secuenció a continuación.

Cada nucleótido a lo largo de la secuencia se compararon y las diferencias se notan. Cada diferencia, o variante de la secuencia, se denomina alelo y se le asigna un número. MLST tiene suficiente poder de resolución para distinguir entre las cepas aún muy estrechamente relacionados. Ha encontrado su mayor uso en microbiología clínica, donde se ha utilizado para diferenciar las cepas de un patógeno particular.

Multigenes y análisis de todo el genoma La comparación de secuencias de genes particulares pueden proporcionar información valiosa para la taxonomía y filogenia, pero el uso de múltiples genes para la identificación y descripción de las bacterias puede evitar problemas asociados con la dependencia de los genes individuales. Análisis de la secuencia de Multigenes es similar a MLST, excepto que se obtienen secuencias de genes completos o casi completos. Mediante la secuenciación de varios genes funcionalmente no relacionados, se puede obtener una muestra más representativa del genoma que es posible con un solo gen, y los casos de transferencia horizontal de genes se pueden detectar y esos genes excluidos de la consideración adicional. Los análisis de las secuencias del genoma enteros proporcionan una mayor profundidad de análisis genotípico.

16.12 El concepto de especie en Microbiología En la actualidad, no existe un concepto universalmente aceptado de especies de procariotas. Sistemática microbiana combina fenotípica, genotípica y datos filogenéticos basados en la secuencia dentro de un marco de normas y lineamientos para describir e identificar los procariotas, pero el tema de lo que realmente constituye una especie procariotas sigue siendo controvertido. Dado que las especies son las unidades fundamentales de la diversidad biológica, cómo se define el concepto de especie en microbiología determina cómo distinguimos y clasificar las unidades de la diversidad que conforman el mundo de los microbios.

Definición actual de especies procariotas Una especie procariota se define operacionalmente como un grupo de cepas que comparten un alto grado de similitud en varios rasgos independientes. Los rasgos considerados actualmente más importantes para agrupar cepas como una especie incluyen 70% o mayor de hibridación de ADNADN genómico y 97% o mayor identidad (diferencia de 3%) en 16S rRNA secuencia del gen. Los datos experimentales sugieren que estos dos criterios son válidos, confiables y consistentes en la identificación de nuevas especies de procariotas