Revista de Biología Tropical (Jun 2002)
In search of a bacterial species definition
Abstract
Abstract: The bacterial species concept was examined within the framework of plant and animal associated α-2 proteobacteria, taking into consideration the phylogenetic, taxonomic and biological approaches as well as the microbiologists perception. The virtue of the phylogenetic approach is that it gives an evolutionary perspective of the bacterial lineage; however the methods used possess low resolution for defining species located at the terminal branches of the phylogenetic trees. The merit of the taxonomic approach is that species are defined on the basis of multiple characteristics allowing high resolution at the terminal branches of dendograms; its disadvantage is the inaccuracy in the earlier nodes. On an individual level, the qualitative biological characteristics used for the definition of species frequently reveal shortcomings because many of these properties are the result of coevolution, parallel evolution or the horizontal transfer of genes. Nevertheless, when considered together with !be phylogenetic and taxonomic approaches, important uncertainties are discovered: these must be weighed if a practical definition of bacterial species is conceived. The microbiologists' perception is !be criterion expressed by a group of sponsors who, based on scientific and practical grounds, propose a new bacterial species. The success of this new proposal is measured by its widespread acceptance and its permanence. A difficult problem concerned with defining bacterial species is how to distinguish if they are independent evolutionary units or if they are reticulate evolutionary units. In the first case the inherence is vertically transmitted as a result of binary fission and clonal expansion. This may be !be case of some animal cell associated bacteria in which recombination appears to be precluded or exceptional. In the second case adaptive changes occurring within an individual can be horizontaIly transferred to many or all group members. This seems to be the condition of many intestinal and plant associated bacteria. Genetic drift and speciation in clonal bacteria will depend almost exclusively on mutation and internal genetic rearrangement processes, whereas speciation in reticulate bacteria will depend not only on these processes but in their genetic interactions with other bacterial strains. This uncertainty, which corresponds to the evolutionary process, is at the same time one of the key factors in defining a bacterial speciesSe examinó la definición de especie bacteriana usando como ejemplos protebacterias del subgrupo α-2 asociadas con las plantas y con los animales y tomando en consideración estudios filogenéticos. taxonómicos, biológicos y el criterio de los microbiólogos. La virtud que tienen los estudios filogenéticos es que proporcionan una perspectiva evolutiva de los linajes bacterianos; sin embargo el los métodos usados poseen poca resolución para definir aquellas especies localizadas en las ramas terminales de los árboles filogenéticos. El mérito que tienen los métodos taxonómicos se debe ha que definen las especies con base en múltiples características, permitiendo así una excelente resolución en las ramas terminales de los dendogramas; su desventaja radica en su poca exactitud en los nodos iniciales de los cladogramas. A nivel individual los estudios biológicos frecuentemente presenta dificultades debido a que muchas de las características son el resultado de coevolución, evolución paralela o bien transmisión horizontal de genes; sin embargo cuando este concepto es considerado conjuntamente con el filogenético y el taxonómico, se logran responder algunas preguntas que ninguna de las estrategias puede resolver aisladamente El juicio expresado por un grupo de expertos con base en evidencias científicas y en la práctica cotidiana para proponer una nueva especie de bacteria es lo que se conoce como el criterio de los microbiólogos. El éxito de este criterio se mide por su aceptación general y por su permanencia a través del tiempo. Uno de los problemas mas difíciles respecto a la definición de especie bacteriana es como distinguir si estas son unidades evolutivas independientes o si ellas son unidades evolutivas reticulares. En el primer caso, la herencia es trasmitida verticalmente como resultado de la división binaria y la multiplicación clonal. Este podría ser el caso de algunas bacterias asociadas con los animales en las que la recombinación genética posiblemente no ocurre o bien es excepcional. En el segundo caso, los cambios adaptativos que suceden en un individuo pueden ser trasmitidos horizontalmente a varios o a todos los miembros de un grupo. Este pareciera ser el caso de muchas de las bacterias intestinales y de las asociadas con las plantas. La divergencia genérica y la especiación de bacterias con una estructura clonal dependerán casi exclusivamente de mutaciones y de los rearreglos genéticos internos que puedan suceder, mientras que la especiación de bacterias con una estructura retícular dependerá no solo de estos procesos, sino también de las interacciones genéticas con otras bacterias. Esta incertidumbre, la que sin lugar a duda corresponde al proceso evolutivo, es al mismo tiempo uno de los elementos esenciales para comprender la definición de especie bacteriana
