Ejercicio 1Sección 5. La diversidad de la vida
AUTOEVALUACIÓN - Capítulo 28. Los protistas
Cuestionario:
- Describa las similitudes y diferencias entre las euglenofitas, crisofitas y los dinoflagelados.
- En algunos esquemas de clasificación, las clorofitas, las feofitas y las rodofitas se ubican en el reino Plantae. ¿Qué similitudes entre las plantas y estos tres tipos de algas podrían justificar esa ubicación? ¿Cuáles de estas similitudes y diferencias son más probablemente homologías y cuáles analogías?
- Distinga entre los siguientes términos: organismo colonial/organismo multicelular; singamia/fecundación; isogamia/anisogamia/oogamia; isomórfico/heteromórfico; esporofito/gametofito; espora/gameta/cigospora.
- Según la etapa en la cual ocurre la meiosis en el ciclo de vida de un organismo, ésta puede dar como resultado uno de tres tipos de células haploides. Los tres tipos se encuentran entre los diferentes protistas. Identifique los tres tipos de productos meióticos haploides y, para cada uno, dé un ejemplo del protista en que se forma.
- Explique la alternancia de generaciones, usando como ejemplo la lechuga marina Ulva.
- Nombre los grupos de protistas heterótrofos unicelulares y dé las características distintivas de cada uno.
- Considere el ciclo de vida del Plasmodium. ¿En qué estadios del ciclo incrementa su número? ¿Por qué a un parásito que requiere varios hospedadores le es ventajoso tener un ciclo de vida en que el número de individuos se incrementa en varios estadios? ¿Por qué sería ventajoso para el parásito tener un segundo hospedador, como el mosquito?
- Los primeros trabajos hechos con vacunas de malaria han sugerido que el ciclo del Plasmodium puede ser más vulnerable a la interrupción en el estadio de fusión gamética, el cual ocurre en el mosquito Anopheles. Una vacuna sintética, basada en las proteínas de superficie de los gametos, desencadena la producción de anticuerpos que circulan en la sangre de los animales infectados experimentalmente con el Plasmodium. Cuando un mosquito se alimenta en estos animales, ingiere tanto los gametos de Plasmodium como los anticuerpos. En el mosquito, los anticuerpos hacen que los gametos masculinos se aglutinen, lo que evita la fusión de los gametos para formar cigotos. Sin embargo, los médicos investigadores dedicados a estudiar la malaria opinan que una vacuna que tuviera solamente este efecto no sería ética y están buscando componentes de la vacuna que también interrumpan el ciclo de vida en los estadios de esporozoíto y merozoíto. ¿Por qué?
Respuestas:
1. Describa las similitudes y diferencias entre las euglenofitas, crisofitas y los dinoflagelados.
Las euglenofitas y los dinoflagelados son protistas que presentan especies autótrofas y heterótrofas. Las crisofitas son autótrofos fotosintéticos. Se pueden encontrar varias similitudes y diferencias, entre las que se pueden describir la siguientes.
Las euglenofitas fueron en principio relacionados con las algas verdes por tener cloroplastos similares. Sin embargo, estudios de la ultraestructura de euglenoideos incoloros mostraron su relación con los tripanosomas.
Aproximadamente un tercio del total de euglenoides contiene cloroplastos, pero sólo realizan fotosíntesis si disponen de algún compuesto orgánico en el medio, preferiblemente vitamina B12. Por tal razón, se dice que su nutrición es fotoauxotrofa. Estos cloroplastos, que contienen clorofila a y b, son semejantes a los de las algas verdes, pero están rodeados por una membrana triple, no doble. Entre las algas, las crisofitas son componentes importantes del agua dulce y del fitoplancton marino. Sus cloroplastos contienen clorofila a y c, pero su color verde es enmascarado por la fucoxantina que le da su característica tonalidad dorada. Son unicelulares y a veces presentan formas coloniales. Los dinoflagelados que tienen cloroplastos de color marrón, excepcionalmente azul o rojo, tienen como pigmentos clorofila a y c, ß caroteno y diversos tipos de xantofilas.
Cualquiera sea el tipo de nutrición, las euglenofitas almacenan sus sustancias de reserva en forma de paramilon, un polisacárido inusual que se encuentra casi exclusivamente en este grupo. En crisofitas, la sustancia de reserva más importante es la crisolaminarina o leucocina, un polisacárido que se encuentra en forma de líquido. También almacenan gotas de lípidos. Como sustancia de reserva, los dinoflagelados presentan lípidos y granos de almidón libres en el citoplasma.
2. En algunos esquemas de clasificación, las clorofitas, las feofitas y las rodofitas se ubican en el reino Plantae. ¿Qué similitudes entre las plantas y estos tres tipos de algas podrían justificar esa ubicación? ¿Cuáles de estas similitudes y diferencias son más probablemente homologías y cuáles analogías?
Las algas clorofitas, feofitas y rodofitas son similares a las plantas en que a) todas contienen clorofila a y tiene pigmentos carotenoides accesorios; b), sus paredes celulares tienen, típicamente, celulosa, y c) incluyen organismos multicelulares. Las algas verdes (clorofitas) son las que más se asemejan a las plantas ya que también contiene clorofila b y beta-carotenos y almacenan las sustancias de reserva en forma de almidón. Algunas algas verdes, las algas rojas y algunas algas pardas tienen un ciclo de vida similar a las plantas, incluyendo alternancia de generaciones. Sin embargo, las algas de estas divisiones difieren de las plantas en numerosos caminos: a) las algas verdes multicelulares tienen estructura más simple que la más simple de las plantas, con células individuales que retienen un alto grado de autonomía; b) las algas pardas contienen clorofila c más que clorofila b y su sustancia de reserva es una polisacárido inusual (laminarina); c) las algas rojas no contienen clorofila b, pero sí contiene ficobilinas (también encontrado en cianobacterias pero no en otras algas ni en las plantas) y almacenan su alimento en forma de almidón florídeo diferente al encontrado en las algas verdes y en las plantas. La similitud en los pigmentos y en las sustancias de reserva constituirían homologías ya que involucran diversos pasos metabólicos, mientras que la similitud en el patrón de reproducción constituiría analogías. La multicelularidad podría ser una homología pero es más probable que sea una analogía dada la cantidad de caminos en que puede producirse. La similitud entre el talo del alga parda y la estructura del cuerpo de la planta puede ser una analogía.
3.Distinga entre los siguientes términos: organismo colonial/organismo multicelular; singamia/fecundación; isogamia/anisogamia/oogamia; isomórfico/heteromórfico; esporofito/gametofito; espora/gameta/cigospora.
Un organismo colonial es una asociación de células individuales en las cuales hay una cierta coordinación y en las cuales podría o no haber una especialización de funciones. En un verdadero organismo multicelular, las actividades de las células están bien coordinadas y hay una especialización de funciones entre los diferentes tipos de células.
Singamia es la fusión de gametos que forman un cigoto. En las plantas y animales, la singamia es lo que habitualmente se denomina fecundación.
La anisogamia se refiere a la reproducción sexual en la cual un gameto es de mayor tamaño que el otro; ambos gametos son móviles. La isogamia es la reproducción sexual en la cual ambos gametos son móviles y estructuralmente semejantes. La oogamia es la reproducción sexual en la cual uno de los gametos, habitualmente el de mayor tamaño, no es móvil.
En organismos con alternancia de generaciones, si las dos generaciones, el esporofito y el gametofito, son similares se dice que son isomórficas; si no son similares, son heteromórficas.
Gametofito es la forma productora de gametos; está constituido por células haploides (n) y produce también gametos haploides. Los gametos se fusionan y forman un cigoto diploide (2n). El cigoto se desarrolla dando el esporofito, formado por células diploides que, por divisiones meióticas dentro de estructuras especializadas produce esporas que siempre son haploides.
Cuando una espora germina, forma un organismo nuevo, mientras que un gameto debe primero unirse con otro antes de que pueda ocurrir un desarrollo posterior. Los protozoos habitualmente se reproducen asexualmente, por fisión binaria. Muchos también tienen ciclos sexuales que involucran meiosis y fusión de gametas que da lugar a un cigoto diploide (2n). El cigoto frecuentemente adquiere la forma de una cigospora resistente de pared gruesa, especialmente durante los períodos de sequía o frío.
4.Según la etapa en la cual ocurre la meiosis en el ciclo de vida de un organismo, ésta puede dar como resultado uno de tres tipos de células haploides. Los tres tipos se encuentran entre los diferentes protistas. Identifique los tres tipos de productos meióticos haploides y, para cada uno, dé un ejemplo del protista en que se forma.
Los tres tipos de células haploides que pueden ser producidas por meiosis son esporas, gametos y células haploides. La generación esporofítica diploide del alga verde multicelular (clorofitas) con alternancia de generaciones produce esporas por meiosis. Las diatomeas (crisofitas) que son diploides en casi todo su ciclo de vida, producen gametos por meiosis. El cigoto diploide del alga verde Chlamydomonas sufre meiosis y produce células haploides en las cuales el organismo pasa la mayor parte de su vida. Estos son sólo algunos ejemplos.
5.Explique la alternancia de generaciones, usando como ejemplo la lechuga marina Ulva.
La lechuga de mar, Ulva, presenta alternancia de generaciones en su ciclo de vida, donde en una generación produce esporas y en la otra gametos. El gametofito haploide (n) produce isogametos haploides que se fusionan y forma el cigoto diploide (2n). El esporofito, cuerpo multinucleado formado por células diploides, se desarrolla a partir del cigoto. Este produce esporas haploides por meiosis, las cuales producen gametofitos haploides, y el ciclo comienza nuevamente.
En Ulva, las dos generaciones son similares; en ese caso se dice que son isomórficas (igual forma). En otras especies, el esporofito y el gametofito no se asemejan y se dice que las generaciones son heteromórficas.
6.Nombre los grupos de protistas heterótrofos unicelulares y dé las características distintivas de cada uno.
Tres de los heterótrofos unicelulares contienen miembros tanto de vida libre como parásitos, y se distinguen según su modo de locomoción: los zooflagelados o mastigóforos tienen movimiento flagelar; los ameboides o sarcodinos emiten seudópodos –son extensiones temporales del cuerpo celular que permiten la locomoción–, y los ciliados o cilióforos tienen movimientos ciliares. Existen también dos grupos parásitos; los opalínidos, que tienen movimiento flagelar y los esporozoos, en los cuales casi no existe movilidad celular.
7.Considere el ciclo de vida del Plasmodium. ¿En qué estadios del ciclo incrementa su número? ¿Por qué a un parásito que requiere varios hospedadores le es ventajoso tener un ciclo de vida en que el número de individuos se incrementa en varios estadios? ¿Por qué sería ventajoso para el parásito tener un segundo hospedador, como el mosquito?
Vea la figura 28-26 del libro. El número de Plasmodium aumenta con la formación de esporozoítos (h), las múltiples divisiones que forman los merozoítos (j) y las divisiones sucesivas en los glóbulos rojos (k). Cuando el ciclo de vida del parásito incluye muchos hospedadores, las chances de completar todo el ciclo son reducidas. Cuando el número de individuos aumenta en varias etapas del ciclo, la probabilidad de que al menos algunos individuos completen el ciclo está grandemente aumentada. Si tienen un segundo hospedador el parásito tiene mayor probabilidad de no perder gran cantidad de población en el primer hospedador. El mosquito da al parásito mayor movilidad y, así, más probabilidad de alcanzar nuevos hospedadores humanos.
8.Los primeros trabajos hechos con vacunas de malaria han sugerido que el ciclo del Plasmodium puede ser más vulnerable a la interrupción en el estadio de fusión gamética, el cual ocurre en el mosquito Anopheles. Una vacuna sintética, basada en las proteínas de superficie de los gametos, desencadena la producción de anticuerpos que circulan en la sangre de los animales infectados experimentalmente con el Plasmodium. Cuando un mosquito se alimenta en estos animales, ingiere tanto los gametos de Plasmodium como los anticuerpos. En el mosquito, los anticuerpos hacen que los gametos masculinos se aglutinen, lo que evita la fusión de los gametos para formar cigotos. Sin embargo, los médicos investigadores dedicados a estudiar la malaria opinan que una vacuna que tuviera solamente este efecto no sería ética y están buscando componentes de la vacuna que también interrumpan el ciclo de vida en los estadios de esporozoíto y merozoíto. ¿Por qué?
Aunque la vacuna de la malaria que interrumpe el ciclo de vida en la etapa de los gametos puede romper el ciclo de transmisión de la malaria, si es administrada a todos los individuos de un área geográfica donde la enfermedad es común, puede tomar un tiempo considerable (y un gran gasto de recursos) para alcanzar la meta. Aunque todos los individuos, con o sin malaria, fueran vacunados, la vacuna no haría nada a los individuos que se contagian. Si estos individuos no tuvieran malaria y tuvieran la desgracia de ser picados por un mosquito portador, podrían desarrollar malaria aunque ésta no sería transmitida de ellos a otros individuos. Los médicos investigadores generalmente toman como no ético el administrar un tratamiento que no hace nada por proteger a los individuos que lo reciben, aunque proteja a otros. Por lo tanto, se piensa que una vacuna que bloquee la fase de esporozoíto (previniendo la infección en primer lugar) y de merozoíto (previniendo los episodios recurrentes de la enfermedad) sería mejor.
