Protistas y Hongos

Introducción

Protistas y hongos comprenden dos reinos únicos de la vida. Los protistas demuestran una variación robusta en los rasgos que complican su taxonomía. Los hongos son mucho más simples de caracterizar. Los hongos se separaron de los protistas hace aproximadamente 1.500 millones de años [1], un evento que supuso la pérdida de flagelo durante la transición de un hábitat acuático a terrestre con el desarrollo concomitante de nuevos mecanismos de dispersión de esporas no acuáticos [2]. Los hongos han adaptado un conjunto de características reconocibles que ayudan a aclarar sus diferencias con respecto a los protistas.

Diferencias celulares

Los protistas son organismos unicelulares. La mayoría de los hongos son multicelulares y están estructurados en un sistema filamentoso alargado ramificado de hifas [1]. Las estructuras de hifas ramificadas consisten en una o (generalmente) más células encerradas dentro de una pared celular tubular [1]. La mayoría de los protistas son de forma esférica, que son subóptimos para obtener oxígeno por difusión. Los protistas grandes tienen una forma alargada para adaptarse a su mayor necesidad de difusión de oxígeno [3].

Tamaño de celda

Los protistas unicelulares son en su mayoría microscópicos, pero se han encontrado ejemplos raros de miles de metros cuadrados en el área [3]. Los hongos suelen ser lo suficientemente grandes como para ser observados a simple vista, pero existe una gran cantidad de especies microscópicas [1].

Membrana celular

Los protistas pueden contener paredes celulares similares a plantas, paredes celulares similares a animales e incluso películas que brindan protección contra el ambiente externo [3]. Muchos protistas no tienen una pared celular [3]. En contraste con la variedad de membrana celular Protist, una característica definitoria de los hongos es la presencia ubicua de una pared celular quitinosa. [14].

Organizacion intracelular

Los hongos se componen de un sistema enrevesado de hifas compartimentadas por un sistema de partición de septa [1]. No se han encontrado septos en ningún protista [3]. Los tabiques de hongos dividen las hifas en compartimientos permeables [1]. La perforación de los septos permite la translocación de orgánulos que incluyen ribosomas, mitocondrias y núcleos entre las células [3]. Los orgánulos protistas existen en un citoplasma no compartimentado [3].

Apéndices celulares

A diferencia de los hongos en su mayoría estacionarios, los protistas son móviles [1,3] y esta motilidad diferencia a los protistas morfológicamente de los hongos mediante la adición de apéndices celulares. Los protistas frecuentemente contienen apéndices como cilios, flagelos y pseudópodos [3]. Los hongos generalmente no tienen apéndices celulares, aunque existen ejemplos raros de apéndices conidiales en hongos [4].

Respiración

Respiración protista

i) Respiración aerobia protista

Los protistas obtienen oxígeno por difusión y esto limita su capacidad de crecimiento celular [3]. Algunos protistas como los fitoflagelados realizan metabolismo heterótrofo autótrofo y oxidativo [3]. El metabolismo protista funciona de manera óptima a través de una amplia gama de temperaturas y cantidades de consumo de oxígeno. Este es un subproducto de la gran cantidad de nichos que habitan, que tienen un amplio rango de temperaturas y disponibilidad de oxígeno [3].

ii) Respiración anaerobia protista

La respiración anaeróbica obligatoria existe entre los protistas parásitos, una rareza para los eucariotas [3]. Muchos anaerobios obligados A los protistas les falta citocromo oxidasa, lo que da como resultado mitocondrias atípicas [3].

iii) Respiración fúngica

La mayoría de los hongos respiran aeróbicamente utilizando cadenas respiratorias ramificadas para transferir electrones de NADH a oxígeno [5]. Las NADH deshidrogenasas fúngicas se utilizan para catalizar la oxidación de la matriz NADH y son capaces de hacerlo incluso en presencia de algunos inhibidores como la rotenona [5]. Los hongos también usan oxidasas alternativas para respirar en presencia de inhibidores de ubiquinol: citocromo c oxidorreductasa y citocromo c oxidasa [5]. Las oxidasas alternativas probablemente permiten una patogenicidad efectiva en presencia de mecanismos de defensa del huésped basados ​​en el óxido nítrico [5].

Osmorregulación

Los protistas que habitan en ambientes acuosos tienen una amplificación de estructuras celulares que no se encuentran en los hongos. Esta amplificación permite un mayor grado de osmorregulación. Las vacuolas contráctiles son orgánulos protistas que permiten la osmorregulación y previenen la inflamación y la ruptura celular [3]. Las vacuolas contráctiles están rodeadas por un sistema de túbulos y vesículas llamadas colectivamente esponjosas que ayudan en la expulsión de las vacuolas contráctiles de la célula [3]. Las vacuolas contráctiles son significativamente menos abundantes en los hongos [1,3].

Diferencias mitocondriales

Genomas mitocondriales protistas

A diferencia de los hongos, los genomas protistas mitocondriales (mt) han conservado una serie de elementos genómicos proto-mitocondrales ancestrales. Esto es evidente por la reducción de genes en los hongos mtGenomes [6]. Los mtGenomes de Protist varían en tamaño desde el genoma de 6kb de Plasmodium falciparum al genoma de 77kb del coanoflagelado Monosiga brevicollis, un rango menor que los hongos [6]. El tamaño promedio de Protist mtGenome es 40kb significativamente más pequeño que el tamaño promedio del genoma mitocondrial fúngico [6].

Los genes gent de Protist son compactos, ricos en exones y a menudo se componen de regiones de codificación superpuestas [6]. El espacio intrónico no codificante representa menos del 10% del tamaño total de Protist mtGenome [6]. Una gran parte del ADNmt de Protist no tiene intrones del grupo I o del grupo II [6]. El contenido de A + T es mayor en los genomas de Protist en comparación con los hongos [6].A diferencia de los hongos, los mtGenomes de Protist codifican ARN de subunidades grandes y pequeñas [6].

Genomas mitocondriales fúngicos

Los hongos evolucionaron de los protistas y su divergencia se caracteriza por la reducción de genes y la adición de intrones [6]. En comparación con los genes gent Protist ricos, los hongos mt contienen una gran cantidad de regiones intergénicas que comprenden repeticiones no codificantes e intrones que son en su mayoría intrones del grupo I [7]. La variación en el tamaño de los hongos mtGenome se explica principalmente por las regiones intrón en lugar de la varianza basada en el gen que se encuentra en los gentt de los genes Protist [7]. Las regiones intergénicas representan hasta 5 kb de longitud en los hongos mtGenomes [7].

A pesar de que los mtGenomes de Protist contienen más genes, los mtGenomes fúngicos contienen una cantidad significativamente mayor de genes de codificación de ARNt [6, 7]. Los tamaños de mtGenome de hongos abarcan un rango mayor en comparación con los gentt gent de Protist. El mtGenome Fungal más pequeño conocido es de 19 kbp, que se encuentra en Schizosaccharomyces pombe [6]. El mtGenome fúngico más grande conocido es 100 kbp, que se encuentra en Podospora anserina [6]. A diferencia de los genes gent de Protist, el contenido genético del ADNmt fúngico es relativamente consistente en todos los organismos [6].

Fuentes de nutrientes y estrategias de adquisición de nutrientes

Adquisición de nutrientes de hongos

Los hongos utilizan el micelio, su colección de hifas, para adquirir y transportar nutrientes a través de la membrana plasmática de sus células [2]. Este proceso depende en gran medida del pH del medio ambiente del que se adquieren los nutrientes [2]. Los hongos son saprotrofos, que adquieren sus nutrientes principalmente de la materia orgánica disuelta de la descomposición de plantas y animales muertos [1]. Cualquier digestión requerida de nutrientes ocurre extracelularmente por la liberación de enzimas que descomponen los nutrientes en monómeros para ser ingeridos por difusión facilitada [1]

Adquisición de nutrientes protistas

Los protistas, por el contrario, obtienen sus nutrientes a través de una variedad de estrategias. Un intento de categorizar las estrategias de adquisición de nutrientes Protist define seis categorías [3]:

1. Productores primarios foto-autótrofos. - Utiliza la luz solar para sintetizar nutrientes a partir de CO2 y H2O.
2. Bacti- y detritivores - Se alimentan de bacterias o detritus.
3. Saprotrofos - Se alimenta de materia no viva digerida extracelularmente y posteriormente absorbida.
4. Algivores - Se alimentan principalmente de algas.
5. Omnívoros no selectivos - Alimentación no selectiva de algas, detritus y bacterias.
6. Predadores raptoriales - Se alimentan principalmente de protozoos y organismos de niveles tróficos superiores.

Muchas de las estrategias antes mencionadas son mixotróficas. Por ejemplo, los productores primarios foto-autótrofos incluyen organismos de base marina que pueden emplear niveles variables de heterotrofia, lo que permite la adquisición de nutrientes que no requieren la entrada de energía de la luz solar cuando la luz solar no está disponible [3].

Diferencias reproductivas

Los protistas y los hongos incluyen especies que se reproducen sexualmente y aesexualmente. Los protistas son únicos porque incluyen organismos capaces de reproducirse tanto sexual como sexual en la misma vida [8]. La complejidad de algunos ciclos de vida protistas resulta en impresionantes variaciones morfológicas dentro de la vida útil del organismo que permiten distintos métodos de reproducción [8]. Los cambios morfológicos relacionados con la reproducción no se observan en los hongos en la medida en que se encuentran en los protistas.

Diferencias reproductivas asexuales

La reproducción asexual en hongos ocurre a través de la eliminación de las esporas que emanan de los cuerpos frutales encontrados en el micelio o a través de la fragmentación del micelio o mediante la brotación [9]. La reproducción asexual en protistas ocurre a través de una variedad de métodos. La fisión binaria (división nuclear única) y la fisión múltiple (divisiones nucleares múltiples) son dos métodos reproductores aesexuales comunes entre los protistas [8]. Otra estrategia reproductiva específica de Protist es la plasmotomía [8]. La plasmotomía se produce entre protistas multinucleados y conlleva una división citoplásmica sin división nuclear [8].

Diferencias reproductivas sexuales

La reproducción sexual es más comúnmente implementada por los hongos [8, 9]. También es más complejo que una reproducción sexual y, por lo tanto, requiere una descripción más detallada para establecer una comprensión de cómo el proceso difiere entre los protistas y los hongos.

Reproducción sexual fúngica

Durante la reproducción sexual de hongos, la membrana nuclear y el nucleolo (generalmente) permanecen intactos durante todo el proceso [9]. La plasmogamia, la cariogamia y la meiosis comprenden las tres etapas secuenciales de la reproducción sexual fúngica [9]. La plasmogamia conlleva una fusión protoplásmica entre las células de apareamiento, que lleva los distintos núcleos haploides a la misma célula [9]. La fusión de estos núcleos haploides y la formación de un núcleo diploide se produce en la etapa de cariogamia [9]. Cerca del final de la cariogamia existe un cigoto y la meiosis se produce mediante la formación de fibras del huso dentro del núcleo. Esto restablece el estado haploide a través de la separación de cromosomas diploides [9].

Las estrategias fúngicas para la interacción de los núcleos haploides durante la reproducción sexual son más variadas en los hongos en comparación con los protistas. Estas estrategias incluyen la formación de gametos y la liberación de gametangia (órganos sexuales), la interacción de gametangia entre dos organismos y la interacción de hifas somáticas [9].

Reproducción sexual protista

Las estrategias de reproducción sexual protista son casi totalmente diferentes a las empleadas por los hongos. Estas estrategias implican procesos únicos que difieren como resultado de la estructura celular, particularmente los apéndices celulares disponibles para el contacto con otros protistas [8]. La formación y liberación de gametos es un método de reproducción sexual entre los protistas flagelados altamente móviles [8].La conjugación es un método utilizado por protistas ciliados que conlleva la fusión de núcleos gaméticos en lugar de la formación y liberación de gametos independientes [8]. La autogamia, un proceso de auto-fertilización que todavía se considera una forma de reproducción sexual, produce homocigosidad entre la progenie de una célula madre autofertilizada [8].

Tabla de resumen

Como se resumió anteriormente, las diferencias entre los protistas y los hongos son enormes y pueden observarse en todos los niveles de la estructura y en todas sus interacciones de comportamiento con sus entornos. Esta revisión es simplemente un resumen de las diferencias. Las referencias citadas proporcionan explicaciones más detalladas para aquellos interesados ​​en aprender más.