- Еволюція систематики цих груп
- Диференціальна характеристика археї та бактерій
- Хабітат
- Плазматична мембрана
- Клітинна стінка
- Рибосомальна рибонуклеїнова кислота (рРНК)
- Виробництво ендоспору
- Рух
- Фотосинтез
- Список літератури
В основні відмінності між архей і бактерій засновані на молекулярно-структурних і метаболічних аспектів , які ми будемо розвивати нижче. Домен Archaea таксономічно групує одноклітинні мікроорганізми, які мають прокаріотичну морфологію клітин (без ядерної мембрани або цитоплазматичних мембран органел), характеристики, що нагадують бактерії.
Однак є й такі риси, які їх розділяють, оскільки археї наділені дуже особливими механізмами адаптації, які дозволяють їм жити в середовищі з екстремальними умовами.
Малюнок 1. Бактерії кишкової палички. Джерело: NIAID, через Wikimedia Commons
Домен бактерій містить найбільш поширені форми бактерій, які називаються еубактеріями, або справжніми бактеріями. Це також одноклітинні, мікроскопічні, прокаріотичні організми, які живуть у будь-якому середовищі із помірними умовами.
Еволюція систематики цих груп
У IV столітті до нашої ери живі істоти були класифіковані лише на дві групи: тварини та рослини. Ван Левенгук у XVII столітті, використовуючи мікроскоп, який він створив сам, зміг спостерігати за мікроорганізмами, які до цього часу були невидимими, і описав найпростіші та бактерії під назвою "animáculos".
У 18 столітті "мікроскопічні тварини" були включені до систематичної класифікації Карлоса Ліннео. У середині дев’ятнадцятого століття нове царство об’єднує бактерії: Геккель постулював систематично на основі трьох царства; царство Планта, царство Анімалія та царство Протіста, які об'єднували мікроорганізми з ядром (водорості, найпростіші та гриби) та організми без ядра (бактерії).
З цієї дати кілька біологів запропонували різні класифікаційні системи (Чаттон у 1937 р., Коупленд у 1956 р., Віттакер у 1969 р.) Та критерії класифікації мікроорганізмів, спочатку засновані на морфологічних відмінностях та відмінностях фарбування (грам пляма), вони стали на основі метаболічних та біохімічних відмінностей.
У 1990 році Карл Уїз, застосувавши методи молекулярного секвенування нуклеїнових кислот (рибосомальна рибонуклеїнова кислота, рРНК), виявив, що серед мікроорганізмів, згрупованих як бактерії, існують дуже великі філогенетичні відмінності.
Це відкриття показало, що прокаріоти не є монофілетичною групою (із загальним предком), і тоді Вуї запропонував три еволюційні сфери, які він назвав: Архея, Бактерія та Еукарія (нуклеїновані клітинні організми).
Диференціальна характеристика археї та бактерій
Організми археї та бактерій мають загальні характеристики в тому, що обидва є одноклітинними, вільними або агрегованими. Вони не мають визначеного ядра або органел, вони мають розмір клітин в середньому від 1 до 30 мкм.
Вони мають суттєві відмінності щодо молекулярного складу деяких структур і в біохімії їх метаболізмів.
Хабітат
Види бактерій живуть у широкому діапазоні місць існування: у них колонізовані солоні і прісні води, гарячі та холодні середовища, заболочені землі, морські відкладення та тріщини гірських порід, а також вони можуть жити в атмосферному повітрі .
Вони можуть жити з іншими організмами всередині травних труб комах, молюсків та ссавців, порожнини рота, дихальних та сечостатевих шляхів ссавців та крові хребетних.
Малюнок 2. Гарячі джерела, крайні місця проживання, де мешкають організми групи Археї, які зазвичай надають їм яскравого забарвлення. Джерело: CNX OpenStax через wikipedia
Також мікроорганізми, що належать до бактерій, можуть бути паразитами, симбіонтами або комендантами риб, коренів і стебел рослин, ссавців; вони можуть бути пов’язані з лишайниками грибів та найпростішими. Вони можуть бути також харчовими забрудненнями (м'ясо, яйця, молоко, морепродукти, серед інших).
Види групи Archaea мають механізми адаптації, які дозволяють проводити їх життя в середовищі з екстремальними умовами; вони можуть жити при температурі нижче 0 ° C і вище 100 ° C (температура, яку бактерії не можуть підтримувати), в екстремальних лужних або кислих pH і сольових концентраціях, значно вищих, ніж у морській воді.
Метаногенні організми (які виробляють метан, СН 4 ) також належать до домену Архея.
Плазматична мембрана
Оболонка прокаріотичних клітин, як правило, утворена цитоплазматичною мембраною, клітинною стінкою і капсулою.
Плазматична мембрана організмів групи бактерій не містить холестерину та інших стероїдів, а скоріше лінійних жирних кислот, пов'язаних з гліцерином зв’язками ефірного типу.
Мембрана членів Archaea може складатися з двошарового або ліпідного моношару, який ніколи не містить холестерину. Мембранні фосфоліпіди складаються з довголанцюгових розгалужених вуглеводнів, пов'язаних з гліцерином ефірними зв'язками.
Клітинна стінка
В організмах групи бактерій клітинна стінка складається з пептидогліканів або муреїну. Організми археї мають клітинні стінки, які містять псевдопептидоглікан, глікопротеїни або білки, як пристосування до екстремальних умов навколишнього середовища.
Крім того, вони можуть представити зовнішній шар білків і глікопротеїнів, покриваючи стінку.
Рибосомальна рибонуклеїнова кислота (рРНК)
РРНК - це нуклеїнова кислота, яка бере участь у синтезі білка - виробництві білків, необхідних клітині, щоб виконувати свої функції та для свого розвитку - керуючи проміжними етапами цього процесу.
Нуклеотидні послідовності рибосомних рибонуклеїнових кислот різні в організмах Археї та Бактерій. Цей факт виявив Карл Уїз у своїх дослідженнях 1990 р., Внаслідок чого ці організми були розділені на дві різні групи.
Виробництво ендоспору
Деякі члени групи бактерій можуть виробляти структури виживання, звані ендоспорами. Коли умови навколишнього середовища дуже несприятливі, ендоспори можуть роками зберігати свою життєздатність, практично при нульовому обміні речовин.
Ці спори надзвичайно стійкі до тепла, кислот, радіації та різних хімічних агентів. У групі Archaea не зафіксовано жодного виду, який утворює ендоспори .
Рух
У деяких бактерій є джгутики, які забезпечують рухливість; спірохети мають осьову нитку, за допомогою якої вони можуть переміщатися в рідких, в'язких середовищах, таких як грязь і перегній.
Деякі пурпурові та зелені бактерії, ціанобактерії та Архея мають газові везикули, які дозволяють їм рухатися плаваючими. Відомі види Archaea не мають придатків, таких як джгутики або нитки.
Малюнок 3. Ріо Тінто, екстремальне середовище в Уельві, Іспанія, де розвиваються арки пологів Металосфера та Сульфолобус. Джерело: Riotinto2006, з Wikimedia Commons
Фотосинтез
У межах бактерій є види ціанобактерій, які можуть здійснювати кисневий фотосинтез (який виробляє кисень), оскільки вони містять хлорофіл та фікобіліни як допоміжні пігменти, сполуки, які захоплюють сонячне світло.
У цю групу також входять організми, які здійснюють аноксигенний фотосинтез (який не виробляє кисень) через бактеріохлорофіли, які поглинають сонячне світло, такі як: червона або фіолетова сірка та червоні не сірчані бактерії, зелена сірка та зелені не сірчані бактерії.
У домені Архея фотосинтетичних видів не зафіксовано, але рід Halobacterium, крайніх галофітів, здатний продукувати аденозинтрифосфат (АТФ) із застосуванням сонячного світла без хлорофілу. У них є фіолетовий пігмент сітківки, який зв’язується з мембранними білками і утворює комплекс, який називається бактеріодопсохін.
Комплекс бактеріорідопсину поглинає енергію від сонячного світла, і при вивільненні він може викачувати іони Н + назовні клітини і сприяти фосфорилюванню АДФ (аденозиндифосфату) до АТФ (аденозинтрифосфату), з якого мікроорганізм отримує енергію.
Список літератури
- Barraclough TG and Nee, S. (2001). Філогенетика та специфікація. Тенденції екології та еволюції. 16: 391-399.
- Doolittle, WF (1999). Філогенетична класифікація та універсальне дерево. Наука. 284: 2124-2128.
- Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. and Raoult, D. (2018). Філогеномний аналіз β-лактамази в археях та бактеріях дозволяє ідентифікувати нових членів Путації. Біологія та еволюція геному. 10 (4): 1106-1114. Біологія та еволюція геному. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
- Whittaker, RH (1969). Нові поняття царства організмів. Наука. 163: 150-161.
- Woese, CR, Kandler, O. and Wheelis, ML (1990). Назустріч природній системі організмів: пропозиція щодо областей Архея, Бактерія та Еукарія. Праці Академії природничих наук. ВИКОРИСТАННЯ. 87: 45-76.