New Strategies on Molecular Biology Applied to Microbial Systematics

Systematics is the study of diversity of the organisms and their relationships comprising classification, nomenclature and identification. The term classification or taxonomy means the arrangement of the organisms in groups (rate) and the nomenclature is the attribution of correct international scientific names to organisms and identification is the inclusion of unknown strains in groups derived from classification. Therefore, classification for a stable nomenclature and a perfect identification are required previously. The beginning of the new bacterial systematics era can be remembered by the introduction and application of new taxonomic concepts and techniques, from the 50’s and 60’s. Important progress were achieved using numerical taxonomy and molecular taxonomy. Molecular taxonomy, brought into effect after the emergence of the Molecular Biology resources, provided knowledge that comprises systematics of bacteria, in which occurs great evolutionary interest, or where is observed the necessity of eliminating any environmental interference. When you study the composition and disposition of nucleotides in certain portions of the genetic material, you study searching their genome, much less susceptible to environmental alterations than proteins, codified based on it. In the molecular taxonomy, you can research both DNA and RNA, and the main techniques that have been used in the systematics comprise the build of restriction maps, DNA-DNA hybridization, DNA-RNA hybridization, sequencing of DNA sequencing of sub-units 16S and 23S of rRNA, RAPD, RFLP, PFGE etc. Techniques such as base sequencing, though they are extremely sensible and greatly precise, are relatively onerous and impracticable to the great majority of the bacterial taxonomy laboratories. Several specialized techniques have been applied to taxonomic studies of microorganisms. In the last years, these have included preliminary electrophoretic analysis of soluble proteins and isoenzymes, and subsequently determination of deoxyribonucleic acid base composition and assessment of base sequence homology by means of DNA-RNA hybrid experiments beside others. These various techniques, as expected, have generally indicated a lack of taxonomic information in microbial systematics. There are numberless techniques and methodologies that make bacteria identification and classification study possible, part of them described here, allowing establish different degrees of subspecific and interspecific similarity through phenetic-genetic polymorphism analysis. However, was pointed out the necessity of using more than one technique for better establish similarity degrees within microorganisms. Obtaining data resulting from application of a sole technique isolatedly may not provide significant information from Bacterial Systematics viewpointSistemática é o estudo da diversidade dos organismos e suas relações, compreendendo classificação, nomenclatura e identificação. O termo classificação ou taxonomia relaciona-se ao arranjo dos organismos em grupos, nomenclatura é a atribuição de nomes científicos internacionais corretos aos organismos e identificação é a inclusão de linhagens desconhecidas em grupos derivados da classificação. Portanto, a classificação requer previamente, uma nomenclatura estável e uma perfeita identificação. O limiar da nova era da Sistemática bacteriana, pode ser atribuído à introdução e aplicação dos novos conceitos taxonômicos, a partir das décadas de 1950 e 1960. Progressos importantes foram conseguidos empregando-se recursos de taxonomia numérica e a taxonomia molecular. A taxonomia molecular surgiu com a emergência dos recursos da Biologia molecular, provendo conhecimentos que abrangem a Sistemática de bactérias, na qual existe grande interesse evolutivo, ou onde é observada a necessidade de eliminação de quaisquer interferências ambientais. Quando estudamos a composição e disposição de nucleotídeos em determinadas posições do material genético, estamos procurando conhecer seu genoma, muito menos susceptível às alterações ambientais que as proteínas codificadas por ele. Na taxonomia molecular, pode-se pesquisar tanto o DNA quanto o RNA, e as principais técnicas que tem sido empregadas na Sistemática compreendem a construção de mapas de restrição, hibridação DNA-DNA e DNA-RNA, seqüenciamento do DNA, seqüenciamento das subunidades 16S e 23S do rRNA, RAPD, RFLP, PFGE, etc. Técnicas baseadas em seqüenciamento, embora extremamente sensíveis e de grande precisão, são relativamente caras e impraticáveis para a grande maioria dos laboratórios de taxonomia bacteriana. Algumas outras técnicas tem sido aplicadas ao estudo de microrganismos, nos últimos anos elas incluíram preliminarmente, a análise eletroforética de proteínas solúveis e isoenzimas e subseqüentemente a determinação da composição das bases do DNA e a determinação da homologia das seqüências de bases através de experimentos com hibridação DNA-RNA, entre outros. Essas várias técnicas, tem mostrado a carência de informação taxonômica na Sistemática bacteriana. Existem inúmeras técnicas e metodologias que tornam possíveis a identificação e classificação bacteriana – parte delas descritas nessa revisão – permitindo o estabelecimento dos diferentes graus de similaridade em níveis subespecífico e interespecífico, através da análise do polimorfismo fenético. Contudo foi apontada a necessidade do emprego de mais de uma técnica para melhor se estabelecer graus de similaridade entre microrganismos. Dados obtidos à partir de uma única técnica isolada, podem não prover informação suficiente para a Sistemática bacterian