Archaea: الهيكل والخصائص والمجال

يعد Archaea تصنيفًا جديدًا نسبيًا للحياة اقترحه في البداية Carl Woese ، عالم الأحياء الدقيقة الأمريكي ، في عام 1977.

وجد تلك البكتيريا ، وهي خلايا بدائية النواة بدون نواة ، يمكن تقسيمها إلى مجموعتين متميزتين بناءً على مادتها الجينية. كل من البكتيريا والعتائق هي كائنات وحيدة الخلية ، لكن العتائق لها كائنات مختلفة تمامًا غشاء الخلية الهيكل الذي يتيح لهم البقاء في البيئات القاسية.

اقترح ووز في البداية أن يتم تجميع الحياة في المجالات الثلاثة لحقيقيات النوى والبكتيريا والبكتيريا الأثرية. (قد ترى هذه الأسماء الثلاثة تبدأ بأحرف صغيرة ، ولكن عندما تتحدث عن مجالات معينة ، فإن المصطلحات مكتوبة بحروف كبيرة.)

عندما كشفت المزيد من الأبحاث أن خلايا منطقة Archaebacteria كانت في الواقع مختلفة تمامًا عن البكتيريا ، تم التخلي عن المصطلح القديم. أسماء النطاقات الجديدة هي البكتيريا والعتائق وحقيقيات النوى ، حيث تتكون حقيقيات النوى من كائنات حية لها نواة.

على شجرة الحياة ، توجد خلايا عتائق المجال بين خلايا البكتيريا وخلايا حقيقيات النوى ، والتي تشتمل على كائنات متعددة الخلايا وحيوانات أعلى.

تتكاثر العتائق لاجنسيًا من خلال الانشطار الثنائي ؛ تنقسم الخلايا إلى قسمين مثل البكتيريا. من حيث التركيب الغشائي والكيميائي ، تشترك الخلايا البدائية في الميزات

تلك الأركيا التي تعيش في الموائل المتطرفة مثل الينابيع الحارة وفتحات أعماق البحار تسمى المتطرفين. نظرًا لتعريفها حديثًا إلى حد ما كمجال منفصل على شجرة الحياة ، فهي رائعة لا تزال المعلومات حول الآثار وتطورها وسلوكها وهيكلها قائمة اكتشف.

العتائق هي بدائيات النوى ، مما يعني أن الخلايا لا تحتوي على نواة أو أي غشاء آخر العضيات في زنازينهم.

•••دانا تشين | علم

مثل البكتيريا ، تحتوي الخلايا على حلقة ملفوفة من الحمض النووي ، ويحتوي السيتوبلازم الخلوي على الريبوسومات لإنتاج بروتينات الخلية والمواد الأخرى التي تحتاجها الخلية. على عكس البكتيريا ، فإن جدار الخلية يمكن أن يكون الغشاء صلبًا ويعطي الخلية شكلًا معينًا مثل مسطح أو على شكل قضيب أو مكعب.

تشترك الأنواع القديمة في خصائص مشتركة مثل الشكل والتمثيل الغذائي ، ويمكنها التكاثر عن طريق الانشطار الثنائي تمامًا مثل البكتيريا. ومع ذلك ، يعد نقل الجينات الأفقي أمرًا شائعًا ، وقد تمتص الخلايا البدائية البلازميدات التي تحتوي على الحمض النووي من بيئتها أو تتبادل الحمض النووي مع الخلايا الأخرى.

نتيجة لذلك ، يمكن أن تتطور الأنواع العتيقة وتتغير بسرعة.

يشبه الهيكل الأساسي لجدران الخلايا البدائية تلك الموجودة في البكتيريا من حيث أن الهيكل يعتمد على سلاسل الكربوهيدرات.

نظرًا لأن الأركيا تعيش في بيئات أكثر تنوعًا من أشكال الحياة الأخرى ، يجب أن يكون جدارها الخلوي وتمثيلها الخلوي متنوعًا ومتكيفًا مع محيطها.

نتيجة لذلك ، تحتوي بعض جدران الخلايا البدائية على كربوهيدرات تختلف عن تلك الموجودة في جدران خلايا البكتيريا ، وبعضها يحتوي على بروتينات ودهون لمنحها القوة والمقاومة للمواد الكيميائية.

ترجع بعض الخصائص الفريدة للخلايا البدائية إلى السمات الخاصة لغشاء الخلية.

يقع غشاء الخلية داخل جدار الخلية ويتحكم في تبادل المواد بين الخلية وبيئتها. مثل جميع الخلايا الحية الأخرى ، يتكون غشاء الخلية البدائية من الدهون الفوسفورية مع سلاسل الأحماض الدهنية ، لكن الروابط الموجودة في الفوسفوليبيد البدائية فريدة من نوعها.

تحتوي جميع الخلايا على ملف الفوسفوليبيد ثنائية الطبقة ، ولكن في الخلايا البدائية ، تحتوي الطبقة الثنائية الأثير روابط بينما تمتلك خلايا البكتيريا وحقيقيات النوى استر سندات.

تعتبر روابط الأثير أكثر مقاومة للنشاط الكيميائي وتسمح للخلايا البدائية بالبقاء في البيئات القاسية التي تقتل أشكال الحياة الأخرى. في حين أن رابطة الأثير هي خاصية مميزة مميزة للخلايا البدائية ، إلا أن غشاء الخلية يختلف أيضًا عن غشاء الخلايا الأخرى في تفاصيل هيكلها واستخدامها لفترة طويلة. isoprenoid سلاسل لصنع الدهون الفسفورية الفريدة من نوعها مع الأحماض الدهنية.

تشير الاختلافات في أغشية الخلايا إلى علاقة تطورية تطورت فيها البكتيريا وحقيقيات النوى بعد أو منفصلة عن العتائق.

مثل جميع الخلايا الحية ، تعتمد العتائق على تكرار الحمض النووي للتأكد من أن الخلايا الوليدة متطابقة مع الخلية الأم. إن بنية الحمض النووي للعتائق أبسط من تلك الموجودة في حقيقيات النوى وتشبه بنية الجين البكتيري. تم العثور على الحمض النووي في بلازميدات دائرية مفردة يتم لفها في البداية ويتم تقويمها قبل انقسام الخلية.

في حين أن هذه العملية والانشطار الثنائي اللاحق للخلايا يشبهان البكتيريا ، فإن تكرار وترجمة تسلسل الحمض النووي يحدث كما يحدث في حقيقيات النوى.

بمجرد أن يتم فك الحمض النووي للخلية ، فإن إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي المستخدم لنسخ الجينات يكون أكثر شبهاً ببوليميراز الحمض النووي الريبي حقيقيات النوى منه إلى الإنزيم البكتيري المقابل. يختلف إنشاء نسخة الحمض النووي أيضًا عن العملية البكتيرية.

يُعد تكرار الحمض النووي وترجمته إحدى الطرق التي تشبه فيها العتائق خلايا الحيوانات أكثر من خلايا البكتيريا.

كما هو الحال مع البكتيريا ، الأسواط السماح للعتائق بالتحرك.

يتشابه هيكلها وآلية عملها في العتائق والبكتيريا ، لكن تختلف طريقة تطورها وكيفية بنائها. تشير هذه الاختلافات مرة أخرى إلى أن العتائق والبكتيريا تطورت بشكل منفصل ، مع نقطة تمايز في وقت مبكر من الناحية التطورية.

يمكن إرجاع أوجه التشابه بين أعضاء المجالين إلى تبادل الحمض النووي الأفقي لاحقًا بين الخلايا.

السوط في العتائق عبارة عن ساق طويلة ذات قاعدة يمكنها تطوير عمل دوار بالتزامن مع غشاء الخلية. ينتج عن الحركة الدورانية حركة شبيهة بالجلد يمكنها دفع الخلية إلى الأمام. في العتائق ، يتم إنشاء القصبة عن طريق إضافة مادة في القاعدة ، بينما في البكتيريا ، يتم بناء القصبة المجوفة عن طريق تحريك المادة لأعلى المركز المجوف وإيداعها في الأعلى.

تعتبر فلاجيلا مفيدة في تحريك الخلايا نحو الطعام وفي الانتشار بعد ذلك انقسام الخلية.

السمة المميزة الرئيسية للعتائق هي قدرتها على البقاء في البيئات السامة والموائل المتطرفة.

اعتمادًا على ما يحيط بها ، تتكيف العتائق فيما يتعلق بجدارها الخلوي وغشاء الخلية والتمثيل الغذائي. يمكن أن تستخدم العتائق مجموعة متنوعة من مصادر الطاقة ، بما في ذلك ضوء الشمس والكحول وحمض الخليك والأمونيا والكبريت وتثبيت الكربون من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

تشمل منتجات النفايات الميثان ، وتعتبر العتائق المولدة للميثان هي الخلايا الوحيدة القادرة على إنتاج هذه المادة الكيميائية.

يمكن تصنيف الخلايا البدائية القادرة على العيش في بيئات قاسية اعتمادًا على قدرتها على العيش في ظروف معينة. أربعة من هذه التصنيفات هي:

• تحمل لدرجات الحرارة المرتفعة: مفرط الحرارة.
  
• قادرة على البقاء على قيد الحياة في البيئات الحمضية: حامض.
• يمكن أن يعيش في السوائل القلوية للغاية: قلوي.
• تحمل نسبة عالية من الملح: محبة للملح.

بعض أكثر البيئات عدائية على وجه الأرض هي الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار في قاع المحيط الهادئ والينابيع الساخنة مثل تلك الموجودة في منتزه يلوستون الوطني. عادةً ما تكون درجات الحرارة المرتفعة مع المواد الكيميائية المسببة للتآكل معادية للحياة ، ولكن لا توجد مشكلة في العتائق مثل الجينيكوكوس في تلك المواقع.

وقد دفعت مقاومة العتائق لمثل هذه الظروف العلماء إلى التحقيق فيما إذا كانت الأركيا أو الكائنات الحية المماثلة يمكن أن تعيش في الفضاء أو على كواكب معادية مثل المريخ.

مع خصائصها الفريدة وظهورها الحديث نسبيًا إلى الصدارة ، يعد مجال Archaea بذلك تكشف عن خصائص وقدرات أكثر إثارة للاهتمام لهذه الخلايا ، وقد تقدم اكتشافات مفاجئة في مستقبل.