Определение архебактерий

Архебактерии – это типклетка организм которые настолько отличаются от других современных форм жизни, что бросили вызов тому, как ученые классифицируют жизнь.

До появления сложных генетических и молекулярных исследований биология позволила ученым увидеть основные биохимические различия между архебактериями и «нормальными» бактерии оба считались частью одного царство одноклеточных организмов. «Королевства», способ организации жизненных форм на основе их клеточной структуры, традиционно включал Animalia, Planitia, Грибы Protista (для одноклеточных эукариот) и Monera (который, как когда-то считалось, содержал все формы прокариот).

Однако генетические и биохимические исследования бактерий вскоре показали, что один класс прокариот очень сильно отличается от «современных» бактерий и действительно от всех других современных форм жизни. В конечном счете названные «архебактериями» от «архе» для «древних», эти уникальные клетки, как полагают, являются современными потомками очень древнего происхождения бактерий, которые развивались вокруг глубоких морских отверстий, богатых серой.

Сложный генетический и биохимический анализ привел к появлению нового «филогенетического древа жизни», которое использует концепцию «доменов» для описания разделений жизни, которые больше и более фундаментальны, чем «царство».

Самая современная версия этой системы показывает всех эукариот – животных, растений, грибов и простейших – составляющих домен «Eukaryota», в то время как более распространенное и современное ветвление бактерий составляет «Prokarya», а архебактерии составляют их собственный домен – домен «Archaea».

Открытие архей и их уникальных отличий волнует ученых, поскольку считается, что уникальные архебактерии биохимия может дать нам понимание работы очень древней жизни. Некоторые ученые предполагают, что архебактерии Thermoplasma на самом деле могут быть предками ядер наших собственных эукариотических клеток, которые, как полагают, развивались в процессе эндосимбиоза.

Другой замечательной чертой архебактерий является их способность выживать в экстремальных условиях, включая очень соленую, очень кислую и очень жаркую среду. У архебактерий были зарегистрированы выживающие температуры до 190 ° по Фаренгейту, что составляет всего двадцать два градуса от точки кипения воды, а кислотность достигает 0,9 рН.

Архебактерии даже бросили вызов ученым о том, как определить вид, так как они практикуют много горизонтальных ген передача – когда гены передаются от одного человека к другому в течение их жизненных циклов, что затрудняет определение того, насколько тесно связаны разные клетки, или даже если клетки архебактерий имеют вид устойчивых комбинаций признаков, которые ученые обычно используют для определения вида.

Область архей включает в себя как аэробные, так и анаэробные виды, и их можно найти живущими в обычных условиях, таких как почва, а также в экстремальных условиях.

Итак, какие биохимические характеристики делают ученых настолько взволнованными архебактериями? Хорошо…

Характеристика архебактерий

Архебактерии обладают рядом характеристик, которых нет у более «современных» типов клеток. К ним относятся:

1. Уникальный клеточная мембрана химия.

Архебактерии имеют клеточные мембраны, сделанные из связанных с эфиром фосфолипидов, в то время как бактерии и эукариоты оба делают свои клеточные мембраны из связанных с эфиром фосфолипидов.

Архебактерии используют сахар, который похож, но не совпадает с пептидогликана сахар, используемый в бактериальных клеточных мембранах.

2. Уникальный ген транскрипция.

Архебактерии имеют один, круглый хромосома как бактерии, но их транскрипция генов похожа на то, что происходит в ядрах эукариотических клеток.

Это приводит к странной ситуации, когда большинство генов, участвующих в большинстве жизненных функций, таких как производство клеточной мембраны, более тесно связаны между эукарьями и бактериями, но гены, участвующие в процессе транскрипции генов, наиболее тесно связаны между собой эукариями и археями.

Это привело к тому, что некоторые ученые предположили, что эукариотические клетки возникли в результате слияния архебактерий с бактериями, возможно, когда архебактерии начали эндосимбиотически жить внутри бактериальной клетки.

Другие ученые считают, что эукариоты произошли непосредственно от архебактерий, основываясь на находках видов архебактерий, Lokiarcheota, в которых содержатся только некоторые из эукариот, которые у эукариот кодируют гены с уникальными эукариотическими способностями.

Считается, что Lokiarcheota может быть переходной формой между археями и эукариотами.

3. Только архебактерии способны к метаногенезу – форма анаэробное дыхание который производит метан.

Архебактерии, которые используют другие формы клеточное дыхание также существуют, но метан-продуцирующие клетки не обнаружены ни в бактериях, ни в эукарьях.

4. Различия в рибосомная РНК которые указывают на то, что они отошли от Бактерий и Эукарии в какой-то момент в далеком прошлом

Типы архебактерий

Существует три основных типа архебактерий. Они классифицируются на основе их филогенетических отношений (насколько тесно они связаны друг с другом), и члены каждого типа имеют определенные характеристики. Основные типы:

1. Crenarchaeota – Crenarchaeota чрезвычайно устойчивы к жаре.

У них есть специальные белки и другие биохимические вещества, которые могут продолжать функционировать при температурах до 230 градусов по Фаренгейту! Многие Chrenarchaeota также могут выживать в очень кислой среде.

Многие виды Crenarchaeota были обнаружены, живя в горячих источниках и вокруг глубоких морских отверстий, где вода была перегрета магмой под поверхностью Земли.

Одна теория происхождения жизни предполагает, что жизнь могла первоначально начаться вокруг глубоких морских жерл, где высокие температуры и необычные химические процессы могли привести к образованию первых клеток.

2. эвриархеоты способны выживать в очень соленой среде обитания. Они также способны производить метан, чего не может сделать ни одна другая форма жизни на Земле!

Euryarchaeota – единственная известная форма жизни, способная выполнять клеточное дыхание, используя углерод в качестве акцептора электронов.

Это дает им важный экологическая ниша потому что распад сложных соединений углерода в простой молекула метана является заключительным этапом в разложении большинства форм жизни. Без метаногенов Земля цикл углерода будет нарушен.

Euryarchaeota несут ответственность за везде, где газ добывается метаном.

Арханобактерии Methanogen можно найти в болотах и ​​водно-болотных угодьях, где они ответственны за «болотный газ» и часть характерного запаха болота, а также в желудках жвачных животных, таких как коровы, где они расщепляют сахара, обнаруженные в траве, которые не усваиваются эукариотами. сами. Некоторые метаногены живут в кишечнике человека и помогают нам таким же образом.

Их также можно найти в глубоководных отложениях, где они производят карманы метана под дном океана.

3. Korarchaeota наименее понятны и считаются самой древней линией архебактерий. Это делает их, возможно, самыми древними выжившими организмами на Земле!

Korarchaeota можно найти в гидротермальных средах так же, как Crenarchaeota. Однако у Korarchaeota есть много генов, обнаруженных как в Crenarchaeota, так и в Euryarcheaota, а также гены, которые отличаются от обеих групп. Для ученых это говорит о том, что оба других типа архебактерий, возможно, произошли от общего предка, похожего на Korarchaeota.

Korarchaeota редки по своей природе, возможно, потому что другие, более новые формы жизни лучше приспособлены для выживания в современных условиях, чем они. Тем не менее, Korearchaeota можно найти в горячих источниках, вокруг глубоких морских отверстий.

Примеры архебактерий

Lokiarcheota

Lokiarcheota – это гипертермофил, обнаруженный в глубоководном отверстии под названием Loki’s Castle, который, по мнению некоторых ученых, имеет уникальное эволюционное значение.

Он обладает уникальным геномом, состоящим примерно из 26% белков, которые, как известно, содержатся в других архебактериях, 29% белков, которые, как известно, содержатся в бактериях, 32% генов, которые не соответствуют ни одному из известных белков, и – 3.3. % генов, которые соответствуют только тем, которые обнаружены у эукариот.

Гены эукариот особенно интересны для ученых, потому что они являются генами, которые, по-видимому, кодируют белки, которые эукариоты используют для активного контроля формы своих клеток, включая белки для цитоскелетов, моторный белок актин и некоторые белки, в которых участвуют эукариоты. изменение формы клеточной мембраны.

Некоторые из этих генов участвуют в фагоцитоз Это интересно, поскольку процесс фагоцитоза мог использоваться предками эукариот для «проглатывания» других клеток, которые, возможно, стали эндосимбиотами, что привело к эндосимбиотическим отношениям между эукариотическими клетками и их митохондрии, хлоропласты и ядра.

Уникальный геном Lokiarchaeota делает его, возможно, нашим ближайшим родственником среди прокариот, и, возможно, переходной формой в чрезвычайно важном переходе от прокариотической к эукариотической жизни, которая сделала эволюцию животного, растение, грибы и протисты королевства возможны. Ученые считают, что Локиархеота и мы, вероятно, имели общего предка около 2 миллиардов лет назад.

Неизвестно, означает ли это, что эукариоты, вероятно, эволюционировали вокруг глубоководных жерл, или родственники Локиархеоты, возможно, когда-то были распространены в других средах, прежде чем они были вытеснены и направлены вымирание их более продвинутыми потомками, эукариотами.

Метанобревибактер Смитии

Methanobrevibacter smithii – это метан-продуцирующие архебактерии, которые живут в кишечнике человека. Этот член Euryarchaeota помогает нам расщеплять сложные растительные сахара и извлекать дополнительную энергию из пищи, которую мы едим.

Микроорганизмы в наших кишках, включая членов Euryarchaeota, также имеют сложные отношения с нашим здоровьем. В то время как некоторые исследования показывают, что у многих людей, страдающих ожирением и раком толстой кишки, уровень Euryarchaeota выше среднего в их кишках, Euryarchaeota также помогает людям, у которых нет достаточного количества пищи, чтобы производить больше энергии, и некоторые виды этих архебактерий, по-видимому, защищают от толстой кишки рак.

  • Домен – Самый высокий уровень классификации, признанный в настоящее время биологами, относится к широким различиям между клетками эукариот, бактерий и архебактерий.
  • царство – Уровень классификации ниже «домена», царства разделяют эукариот, таких как растения и животные, на группы, основанные на их филогенетических отношениях.
  • Филогенетика – Изучение эволюционных отношений между формами жизни.

викторина

1. Что из перечисленного НЕ является областью жизни?A. AnimaliaB. ArchaeaC. бактерииD. Eukarya

Ответ на вопрос № 1

верно. «Animalia» когда-то была царством эукариот, хотя теперь генетический анализ показал, что животные и грибы, вероятно, принадлежат к тому же царству эукарья.

2. Что из перечисленного НЕ является разницей между археями и другими формами жизни?A. Архебактерии используют разные липиды в своих клеточных мембранах.B. Архебактерии имеют круговую хромосому, похожую на бактерии, но также имеют ядерную оболочку, подобную эукариотам.C. Архебактерии имеют круговую хромосому, похожую на бактерии, но их транскрипция генов больше похожа на транскрипцию эукариот.D. Только архебактерии могут выполнять метаногенез.

Ответ на вопрос № 2

В верно. Архебактерии НЕ имеют ядерных оболочек. Будучи прокариотами, им не хватает мембраносвязанных органелл.

3. Что из нижеперечисленного не относится к основным типам архебактерий?A. Crenarchaeota может жить при температуре до 230 градусов по Фаренгейту.B. Euryarchaeota включает в себя как метаногены, которые производят метан, так и галофилы, которые предпочитают соленую среду.C. Lokiarchaeota – метаноген, который живет в пищеварительных трактах коров.D. Korarchaeota может быть связан с общим предком Crenarchaeota и Euryarchaeota.

Ответ на вопрос № 3

С верно. Lokiarchaeota на самом деле является термофилом, живущим вокруг глубоководных жерл, и его геном предполагает, что он может быть ближайшим родственником среди прокариот!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *