Archaea domena

Ilustracja archaeas

Co to jest domena archaea?

On Archaea domena o Królestwo archaea reprezentuje jedną z trzech dziedzin życia. Składa się z bardzo podobnych mikroskopijnych organizmów jednokomórkowych, a jednocześnie bardzo różni się od bakterii i eukariontów w wielu aspektach.

Istnienie tej grupy zostało niedawno wykazane, mniej więcej pod koniec 1970 roku, zwane także Archeobacteria.

Badania Woee i Collaborators oparto na porównawczych analizach filogenetycznych między sekwencjami rybosomalnych RNA wszystkich żywych istot, a pojęcie trzech domen jest utrzymywane, pomimo ogromnej ilości sekwencji, które nadal są dodawane do katalogów rybosomalnego RNA (bazy danych).

Badania te udało się dostrzec możliwość, że łuki są grupą bratą eukariotów, pomimo ich podobieństw do ich prokariotów (bakterii), aby mogły reprezentować „utracony związek” między prokariotami i eukariotami.

Uważa się, że te mikroorganizmy reprezentują ponad 20% wszystkich istniejących prokariotów w wodach oceanicznych, od 1 do 5% w glebie i najbardziej dominującej grupy w osadach morskich i siedliskach geotermalnych.

Łucy charakteryzują się zamieszkaniem w „ekstremalnych” warunkach, takich jak gorące źródła, saliny, środowiska o bardzo wysokich temperaturach i bardzo kwaśne pH, niegościnne miejsca, w których stężenie tlenu jest bardzo zmniejszone lub zerowe itp.

Pochodzenie ewolucyjne i rZwięzie filogenetyczne

Istnieją trzy teorie na temat możliwego pochodzenia trzech dziedzin życia zaproponowanych przez Woese i współpracowników:

1. Bakterie rozbieżne najpierw, tworząc linię, która wytwarzała łuki i eukarionty
2. Linia „proto-eukariotyczna” odróżniana od całkowicie probotycznej linii (bakterii i łuków)
3. Łuki rozbieżne od linii, która później dała początek eukariotom i bakteriom

W 1989 r. Dwóch badaczy, Gogarten i Iwabe, niezależnie zaproponowało sposób filogenetycznego analizy wszystkich żywych organizmów (niemożliwe do zrobienia z badań unikalnych sekwencji genów).

Iwabe zastosował analizę sekwencji genów wytwarzanych w „wczesnych” zdarzeniach duplikacji genów, „ukorzenianie” drzewa życia z porównania sekwencji genów papugi, które kodują czynniki wydłużenia.

Czynnikami wydłużania są białka wiążące GTP, które uczestniczą w tłumaczeniu, szczególnie w połączeniu cząsteczek RNA przeniesienia amioacilowanych z rybosomami i w translokacji przeniesienia peptydylu.

Zgodnie z wynikami porównań między sekwencjami trzech grup, geny kodujące dla czynników wydłużania w łukach są bardziej podobne do genów organizmów eukariotycznych niż do bakterii.

Drzewo życia

Z drugiej strony Gogarten porównał sekwencje innych genów wytwarzanych przez zdarzenia duplikacji, szczególnie te, które kodują podjednostki typu V i typu F enzymu ATPazy, które występują odpowiednio w łukach/eukariotach i bakteriach.

Wyniki uzyskane przez Gogarten, podobnie jak te wskazane powyżej, pokazują, że geny te w łukach (które rzekomo wyłoniły się z zdarzeń duplikacji genetycznej) są bardziej powiązane z eukariotami niż z ich bakteryjnymi odpowiednikami.

Argumenty te zostały również poparte analizą przeprowadzoną przez innych badaczy wiele lat później, którzy używali sekwencji z innej rodziny duplikatów genów, argumentów syntezazy aminoacilu, wzmacniając koncepcję „bliskości” między łukami i eukariotami.

Może ci służyć: bulion selenito: co to jest, podkład, przygotowanie, używa

Drzewo woeseczne

Woese's Life Tree

Woese zastosował analizy przeprowadzone przez Gogarten i Iwabe oraz inne badania związane z sekwencjami rybosomalnymi RNA, aby zaproponować „wersję” drzewa życia, w którym widać, że łuki i eukariotów stanowią grupy „braci”, oddzielone od bakterii, wydzielone nawet od bakterii Chociaż rybosomalne sekwencje RNA między łukami i bakterią są bardziej do siebie podobne.

Funkcje domeny archaea

Łuk są znane z bardzo szczególnych (własnych) cech, a także z prezentacji „kombinacji” cech, które kiedyś były wyłączne dla bakterii lub organizmów eukariotycznych.

- Jak bakterie, łuki Są agencjami prokariotycznymi, Oznacza to, że wewnątrz materiału genetycznego nie jest zablokowane przez błonę (nie mają rdzenia) i nie ma cytoplazmatycznych organelli błonowych.

- Są to na ogół mikroorganizmy podobne do bakterii, ich DNA ma postać Okrągły chromosom i niektóre mniejsze okrągłe fragmenty znane jako Plazmidy.

- Dzielą się z bakteriami obecnością Enzymy topoizomerazy i wycieczek Podobne, które reprezentuje „pośredni” dowody „bliskości” pod względem struktury chromosomalnej obu grup organizmów.

- Jednak geny archaeas pokazują świetny Homologia z wieloma eukariotami, Zwłaszcza z tymi, których odkrycie wywodzi się z badań z antybiotykami.

- Maszyna Replikacja, transkrypcja I tłumaczenie eukariotów i łuków jest bardzo podobny, szczególnie w odniesieniu do polimerazy ADN enzymu.

- Jego geny kodujące białka Nie mają intronów (Ale inni), w przeciwieństwie do genów eukariotycznych. Ponadto łuki mają białka podobne do histonów związanych z ich DNA, obecnym u eukariotów i nieobecne w bakteriach.

- Charakteryzują się obecnością Eter-lipids izoprenlu W błonach komórkowych, a także braku lipidów acylo-zleowanych i syntezazy kwasu tłuszczowego.

- Jedna z podjednostek enzymu polimerazy RNA jest podzielona, ​​a jego posłańca RNA, a także w bakteriach, nie mają „kapuchów” (z angielskiego facet) Na końcach 5 '.

- Mają bardzo specyficzny zakres wrażliwości antybiotyków i mają Enzymy ograniczników typu II bardzo podobne do tych opisanych dla bakterii.

- Kolejna ważna cecha dotyczy faktu, że większość łuków ma ściana komórkowa, Ale w przeciwieństwie do bakterii, nie składa się to z peptydoglikanu.

Charakterystyka lipidów błonowych

Archaean błony lipidy różnią się znacznie od tych stwierdzonych w bakteriach i organizmach eukariotycznych, co uznano za bardzo ważną cechę różnicową.

Główną różnicą między tymi cząsteczkami amfipatycznymi (z hydrofilowym końcem polarnym i hydrofobowym apolarnym) jest to, że zjednoczenie między częścią glicerolu a łańcuchami kwasów tłuszczowych w lipidach łuków jest przez połączenie eterowe, podczas gdy w bakteriach i eukariotach jest odpowiada linkowi estrowemu.

Inną ważną różnicą jest to, że łuki mają lipidy z kwasami tłuszczowymi charakteryzującymi się obecnością wysoce rozgałęzionych łańcuchów izoprelicznych z grupami metylowymi, w międzyczasie eukariotów i bakterii mają głównie kwasy tłuszczowe łańcuchów nieuprzewanych.

Lipidy eukariotów i bakterii są „skonstruowane” na szkielecie glicerolu, do którego łańcuchy kwasów tłuszczowych są esteryfikowane w pozycjach odpowiadających atomom węgla 1 i 2, ale w łukach Etery glicerolu zawierają kwasy zawierają kwasy tłuszczowe w pozycjach 2 i 3.

Może ci służyć: flora i fauna Río Negro: reprezentatywne gatunki

Kolejna różnica w odniesieniu do lipidów membranowych ma związek z jego biosyntetyczną drogą, ponieważ niektóre enzymy są również różne w łukach.

Na przykład niektóre gatunki łuków mają dwufunkcyjny enzym prenelowy transferowy, który jest odpowiedzialny za dostarczanie prekursorów zarówno za syntezę escuuenu, jak i syntezy izaprensoidów glicerylu-lipid. U bakterii i eukariotów funkcje te są wykonywane przez oddzielne enzymy.

Klasyfikacja łuków

Zgodnie z danymi sekwencji małych podjednostek rybosomałów łuków, grupa ta została podzielona głównie na dwie „krawędzie”, które są znane jako krawędź Crenarchaeota i krawędź Euryarchaeta, których członkowie są przede wszystkim kultywowane łuki In vitro.

Jednak wiele opisanych ostatnio łuków nie zostało uprawianych In vitro I są one odległe tylko z sekwencjami izolowanymi od gatunku utrzymywanego w laboratoriach.

Krawędź Crenarchaeota

Bakterie termofilowe, krawędź crenarchaeota

Ta grupa składa się głównie z gatunków łuków hipertermofilowych i termoczofilowych, to znaczy tych płci łuków, które zamieszkują niegościnne środowiska o warunkach termicznych i ekstremalnym pH.

Składa się z jednej klasy taksonomicznej, która jest znana jako Themoprotei, w których znajduje się kolejne pięć zamówień taksonomicznych: Kwaśny, Desulfurococcal, Fervidicoccales, Sulfolobales I Termoproteales.

Przykład niektórych gatunków należących do tych klas może być gatunki Sulfolobus, Desulforococcus, Pirodictium, Themoproteus I Thheofilum.

Krawędź Euryarchaeta

Methanosarcina Barkeri Fusaro, Euryarchaota Filo

Członkowie tej grupy mają nieco szerszy zasięg ekologiczny, który jest w stanie znaleźć pewne hipertermofil, metenogenne, halofilowe, a nawet termofilowe, zwinne łuki, reduktor siarki, oksydady żelaza i niektóre organotrofile i niektóre organotrofile.

Klasy taksonomiczne opisane dla Euriarqueotas są osiem i są znane jako Methanopyri, Methanococci, Methanobacteria, Metanomycrobia, Archaeglobi, Halobacteria, Thermococci I Themoplazmata.

Wiele łuków należących do tej grupy jest szeroko rozpowszechnionych, będąc w glebach, osadach i wodach morskich, a także w opisanych ekstremalnych środowiskach.

Krawędź Thaumarchaeota

Aksinella polipoidy, thaumarchaeota filo. Źródło: Liné1, CC BY-SA 3.0, Via Wikimedia Commons

Ta krawędź została zdefiniowana stosunkowo niedawno, a bardzo niewiele gatunków należących do niej zostało uprawianych In vitro, Tak niewiele wiadomo na temat tych organizmów.

Wszyscy członkowie krawędzi otrzymują energię z utleniania amonu i są rozmieszczone na całym świecie w zbiornikach słodkowodnych, glebach, osadach i gorących źródłach.

Philos Korachaeota, Aigachaeota I Garchaeota

Korachaeota

Niektórzy eksperci w tej dziedzinie, oparte na analizie sekwencji genomowych, ostatnio ustalili istnienie trzech dodatkowych krawędzi w królestwie archaea, chociaż gatunki zaproponowane dla tych krawędzi nie zostały jeszcze izolowane w laboratorium.

Ogólnie rzecz biorąc, członkowie należących do tych krawędzi znaleziono pod powierzchnią wielu ekosystemów lądowych i morskich, ale także w wodach termicznych i w głębokich systemach hydrotermalnych.

Odżywianie

Większość gatunków archaeskich z organizmami ChiminoFos, to znaczy, jest w stanie użyć bardzo zmniejszonych związków nieorganicznych, aby uzyskać energię potrzebną do „poruszania” ich mechanizmu metabolicznego, zwłaszcza tej, która ma związek z oddychaniem.

„Specyficzność” przez cząsteczki nieorganiczne, które wykorzystują jako podłoża do wytworzenia energii, zależy od środowiska, w którym rozwija się każdy konkretny gatunek.

Inne łuki, a także rośliny, glony, briofity i sinic, są w stanie wykonywać fotosyntezę, to znaczy używają i przekształcają energię światła promieni słonecznych w użyteczną energię chemiczną.

Może ci służyć: aminokwasy białkowe

Wykazano, że niektóre łuki żyją w żołądku (żwaczu) niektórych zwierząt przeżuwaczych (wśród nich krowy, owce, kozy itp.), więc są one opisane jako „wzajemne łuki”, ponieważ spożywają one część błonnika, którą zwierzęta jedzą i współpracują z trawieniem niektórych z ich składników.

Reprodukcja

Podobnie jak bakterie, łuki to organizmy jednokomórkowe, których rozmnażanie jest wyłącznie bezpłciowe. Główne mechanizmy opisane z utrzymywanego gatunku In vitro Czy:

- Rozszczepienie binarne, w którym każda archea jest „częścią” w połowie, aby powstać dwie identyczne komórki

- Gemination lub „fragmentacja”, w których komórki wydzielają „fragmenty” lub „części” samych siebie, które są zdolne do tworzenia nowych, genetycznie identycznych komórek.

Siedlisko

Łucy mają głównie „ekstremalne” środowiska, to znaczy tych naturalnych miejsc, które nakładają poważne ograniczenia dla normalnego rozwoju żywych istot, szczególnie pod względem temperatury, pH, zasolenia, beztlenki (brak tlenu) itp.; Powód, dla którego twoje badanie jest niezwykle interesujące, ponieważ mają unikalne adaptacje.

Jednak najnowsze techniki analizy molekularnej do identyfikacji gatunków niezaangażowanych mikroorganizmów (izolowane i utrzymywane In vitro W laboratorium) pozwolili wykryć obecność łuku.

Jednak większość łuków zidentyfikowanych w naturze jest klasyfikowana zgodnie z siedliskiem, które zajmują, będąc krewnymi w literaturze terminy „hipertermofilami”, „kwasofile” i „ekstremalne termocydofilie”, „ekstremalne halofile” i „metanogenos”.

Środowiska zajmowane przez łuki nad hipertermofilem to te, które charakteryzują się bardzo wysokimi stałymi temperaturami (znacznie powyżej „normalnych” temperatur, na które poddawana jest większość żywych istot).

Z drugiej strony, środowiska, w których żyją ekstremalne kwasofilowie, są tymi, w których pH jest bardzo niskie, a można je również rozróżnić wysokimi temperaturami (ekstremalne termokilofile), tymczasem środowiska ekstremalnych halofili są tych, w których stężenie soli jest bardzo wysokie.

Arcy metanogenne żyją przy braku tlenu lub beztleniowej, w środowiskach, w których można zastosować inne cząsteczki, takie jak akceptory elektronów w ich metabolizmie i są w stanie wytwarzać metan jako produkt metabolicznego „odpadów”.

Przykłady gatunków łuków

Istnieje wiele znanych gatunków łuków, ale tutaj zostaną wykonane tylko niektóre z nich.

IGNICOCCUS HOPISTIS I Nanoarchaeum Equitans

IGNICOCCUS HOPISTIS

Siema. Szpital Należy do rodzaju crenarqueotów znanego jako igicoccus i jest organizmem kutiolitroficznym, który wykorzystuje wodór molekularny jako dawcę elektronów do redukcji siarki. Gatunek ten ma najmniejszy genom wszystkich łuków opisanych jak dotąd in vitro.

Siema. Szpital Zachowuje się jak „pasożyt” lub „symbion” innego gatunku: Nanoarchaeum Equitans. Ten ostatni nie został uprawiany In vitro A jego genom jest najmniejszy ze wszystkich niezmienionych łuków, które zostały opisane.

Mieszka głównie w środowiskach morskich i nie ma genów biosyntezy lipidów, aminokwasów, nukleotydów lub kofaktorów, więc dowody eksperymentalne sugerują, że uzyskują te cząsteczki dzięki jego interakcji z interakcją Siema. Szpital.

Kwaśny sacharovorans

Jest to rodzaj beztlenowej termakidofilowej archea, to znaczy, że żyje w biednych lub całkowicie pozbawionych środowisk tlenu, o wysokich temperaturach i pH wyjątkowo niskim. Po raz pierwszy znaleziono go w ciałach ziemskich gorących źródeł w Kamchatce.

Staphylothermus helnicus

Ta archea należy do krawędzi crenarqueotów, szczególnie do rzędu desulfurokoków. Jest to hipertermofilna archea heterotroficzna (żyje w bardzo gorącym środowisku) i wymaga siarki do uzyskania energii.