In search of a bacterial spedes definition

Abstract

The bacterial species concept was examined within the framework of plant and animal associated a-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 gi.ves an evolutionary perspective of the bacterial lineage; however the methods used possess low resolution for defining species located at the terminal branches of lhe 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 earliet nodes. Onan 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 the phylogenetic and taxonomic approaches, important uncertainties are discovered: these must be weighed if a practical definition of bacterial species is conceived. The microbiologi.sts' perception is thecriterion expressed by a group of sponsors who, basedon scientific and practical grounds, propose a new bacterial species. The success of this new .proposal is measured by its widespread acceptance and itspermanence. A difficult pr(jblem con cerned with definingbacterial species is how to distinguish if tbey are independent evolutionary units or if they are reticulate evolutionary units. In the first case the inherenceis vertically transmilted as a result of binary fission and clonal expansiono Thismay be the case of sorne animal ceIl associated bacteria in which recombination appears to be precIuded or exceptional. In the second case adaptive changes occurring within an individual can be horizontally transferred to many or a11 group members. This seems to be the conditión of many intestinal and plant associated bacteria. Genetic drift and speciationin c10nal bacteria will depend a1most .exclusively (jn mutation and intemal genetic rearrangement processes, whereas speciation in reticulate bacteria will depend not only on the processes bút in their genetic interactions wíth other bacterial strains. This uncertainty, wruch corresponds to the evolutionary process, is at the same time one of the key factors in defining a bacterial species

El concepto de especie bacteriana se examinó en el marco de las proteobacterias a-2 asociadas a plantas y animales, tomando en consideración los enfoques filogenético, taxonómico y biológico, así como la percepción de los microbiólogos. La virtud del enfoque filogenético es que ofrece una perspectiva evolutiva del linaje bacteriano; sin embargo, los métodos utilizados poseen una baja resolución para definir las especies situadas en las ramas terminales de los árboles filogenéticos. El mérito del enfoque taxonómico es que las especies se definen sobre la base de múltiples características, lo que permite una alta resolución en las ramas terminales de los dendogramas; su desventaja es la inexactitud en los nodos más tempranos. A nivel individual, las características biológicas cualitativas utilizadas para la definición de las especies revelan con frecuencia deficiencias porque muchas de estas propiedades son el resultado de la coevolución, la evolución paralela o la transferencia horizontal de genes. Sin embargo, cuando se consideran junto con los enfoques filogenéticos y taxonómicos, se descubren importantes incertidumbres: éstas deben sopesarse si se concibe una definición práctica de las especies bacterianas. La percepción de los microbiólogos es el criterio expresado por un grupo de patrocinadores que, basándose en fundamentos científicos y prácticos, proponen una nueva especie bacteriana. El éxito de esta nueva propuesta se mide por su amplia aceptación y su permanencia. Un problema difícil que plantea la definición de las especies bacterianas es cómo distinguir si son unidades evolutivas independientes o si son unidades evolutivas reticulares. En el primer caso, la herencia se transmuta verticalmente como resultado de la fisión binaria y la expansión clonal. En el segundo caso, los cambios adaptativos que se producen en un individuo pueden transferirse horizontalmente a muchos o a11 miembros del grupo. Esta parece ser la condición de muchas bacterias intestinales y asociadas a las plantas. La deriva genética y la especiación en las bacterias c10nales dependerán casi exclusivamente de los procesos de mutación y reordenación genética interna, mientras que la especiación en las bacterias reticuladas dependerá no sólo de los procesos sino también de sus interacciones genéticas con otras cepas bacterianas. Esta incertidumbre, que corresponde al proceso evolutivo, es al mismo tiempo uno de los factores clave para definir una especie bacteriana.