Κατάλογος Μονοκυτταρικών Οργανισμών

Το κύτταρο είναι ο μικρότερος ζωντανός οργανισμός που περιέχει όλα τα χαρακτηριστικά της ζωής και το μεγαλύτερο μέρος της ζωής στον πλανήτη ξεκινά ως οργανισμός ενός κυττάρου. Υπάρχουν δύο τύποι μονοκύτταρων οργανισμών: προκαρυώτες και ευκαρυώτες, εκείνοι που δεν έχουν χωριστά καθορισμένο πυρήνα και εκείνοι με πυρήνα που προστατεύονται από κυτταρική μεμβράνη. Οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι οι προκαρυωτικοί είναι η παλαιότερη μορφή ζωής, εμφανιζόμενη για πρώτη φορά περίπου 3,8 εκατομμύρια χρόνια, ενώ οι ευκαρυωτικοί εμφανίστηκαν περίπου 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Η ταξινόμηση των μονοκύτταρων οργανισμών εμπίπτει σε έναν από τους τρεις κύριους τομείς ζωής: ευκαρυώτες, βακτήρια και αρχαία.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Οι βιολόγοι ταξινομούν όλους τους ζωντανούς οργανισμούς στους τρεις τομείς της ζωής ξεκινώντας από μονοκύτταρα έως πολυκύτταρους οργανισμούς: αρχαία, βακτήρια και ευκαρυωτικά.

Όλοι οι μονοκύτταροι και πολυκύτταροι οργανισμοί μοιράζονται αυτά τα βασικά:

1. Μια μεμβράνη πλάσματος που προστατεύει και διαχωρίζει το ζωντανό κύτταρο από το εξωτερικό περιβάλλον, ενώ εξακολουθεί να επιτρέπει τη ροή μορίων κατά μήκος της επιφάνειάς του, εκτός από συγκεκριμένους υποδοχείς εντός του κυττάρου που μπορούν να επηρεάσουν το κύτταρο εκδηλώσεις.
2. Μια εσωτερική περιοχή που στεγάζει το DNA.
3. Εκτός από τα βακτήρια, όλα τα ζωντανά κύτταρα περιέχουν διαχωρισμένα με μεμβράνη διαμερίσματα, σωματίδια και κλώνους που λούζονται σε μια σχεδόν υγρή ουσία.
   

Πριν από το 1969, οι βιολόγοι ταξινόμησαν την κυτταρική ζωή σε δύο βασίλεια: φυτά και ζώα. Μετά το 1969 έως το 1990, οι επιστήμονες συμφώνησαν σε ένα σύστημα ταξινόμησης πέντε βασιλείων που περιελάμβανε μονόρα (βακτηρίδια), προστατευτικά, φυτά, μύκητες και ζώα. Αλλά ο Δρ Carl Woese (1928-2012), πρώην καθηγητής στο Τμήμα Μικροβιολογίας του Πανεπιστημίου του Ιλλινόις, πρότεινε μια νέα δομή για ταξινόμηση των μονοκύτταρων οργανισμών και πολυκυτταρικών οντοτήτων το 1990, αποτελούμενη από τρεις τομείς, αρχαία, βακτήρια και ευκαρυωτικά, υποκατηγοριοποιημένα σε έξι βασίλεια. Οι περισσότεροι επιστήμονες χρησιμοποιούν τώρα αυτήν την ταξινόμηση ή το σύστημα ταξινόμησης.

Η Archaea ευδοκιμεί σε ακραία περιβάλλοντα, που προηγουμένως θεωρούνταν μη βιώσιμα στη ζωή: υδροθερμικοί αεραγωγοί βαθέων υδάτων, θερμές πηγές, Νεκρά Θάλασσα, λίμνες εξάτμισης αλατιού και όξινες λίμνες. Πριν από την πρόταση του Δρ Woese, οι επιστήμονες αναγνώρισαν αρχικά την αρχαία ως αρχαιοβακτήρια - αρχαία βακτηρίδια ενός κυττάρου - επειδή έμοιαζαν με προκαρυωτικά βακτήρια, μονοκύτταρους οργανισμούς που στερούνται ξεχωριστού πυρήνα συνδεδεμένου με μεμβράνη ή οργανίδια. Περαιτέρω μελέτες από τον Δρ Woese, τους συναδέλφους του και άλλους επιστήμονες τους οδήγησαν να συνειδητοποιήσουν ότι αυτά τα αρχαία βακτήρια συνδέονταν στενότερα με τα ευκαρυωτικά λόγω των βιοχημικών χαρακτηριστικών τους έκθεμα. Επιστήμονες και ερευνητές ανακάλυψαν επίσης αρχαία που ζουν στο ανθρώπινο πεπτικό σύστημα και στο δέρμα.

Τα Archaea μοιράζονται χαρακτηριστικά τόσο των προκαρυωτικών όσο και των ευκαρυωτικών, γι 'αυτό υπάρχουν σε έναν ξεχωριστό κλάδο μεταξύ βακτηρίων και ευκαρυωτικών στο φυλογενετικό δέντρο της ζωής. Όταν οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα αρχαϊκά βακτήρια δεν ήταν στην πραγματικότητα αρχαία βακτήρια, τα μετονόμασαν ως αρχαία. Τα ακόλουθα χαρακτηριστικά ορίζουν τους οργανισμούς ενός κυττάρου archaea

• Είναι προκαρυωτικά κύτταρα, αλλά είναι γενετικά περισσότερο σαν ευκαρυωτικά.
• Οι κυτταρικές μεμβράνες αποτελούνται από διακλαδισμένες αλυσίδες υδρογονανθράκων, σε αντίθεση με τα βακτήρια και την ευκαρία, που συνδέονται με γλυκερόλη μέσω αιθερικών δεσμών.
• Τα κυτταρικά τοιχώματα Archaea δεν έχουν πεπτιδογλυκάνες, πολυμερή αποτελούμενα από σάκχαρα και αμινοξέα που σχηματίζουν ένα στρώμα με πλέγματα έξω από τα κυτταρικά τοιχώματα των περισσότερων βακτηρίων.
• Ενώ η αρχαία δεν αποκρίνεται σε ορισμένα αντιβιοτικά στα οποία αντιδρούν τα βακτήρια, αντιδρούν σε ορισμένα αντιβιοτικά που ενοχλούν τα ευκαρυωτικά.
• Το Archaea περιέχει ριβοσωμικό ριβονουκλεϊκό οξύ (rRNA) ειδικό για την αρχαία, απαραίτητο για την πρωτεΐνη σύνθεση, που προσδιορίζεται από μοριακές περιοχές αισθητά σε αντίθεση με εκείνη του rRNA που βρίσκεται στα βακτήρια και ευκαρία.
  

Οι κύριες ταξινομήσεις της αρχαίας περιλαμβάνουν crenarchaeota, ευρυαρχαία και korarchaeota, καθώς και τις προτεινόμενες υποδιαιρέσεις του νανοαρχαία και το προτεινόμενο thaumarchaeota. Οι μεμονωμένες ταξινομήσεις δείχνουν τους τύπους των περιβαλλόντων στα οποία ερευνητές και επιστήμονες βρίσκουν αυτούς τους μονοκύτταρους οργανισμούς. Τα Crenarchaeota ζουν σε περιβάλλοντα με ακραία οξύτητα και θερμοκρασία και οξειδώνουν την αμμωνία. Τα euryarchaeota περιλαμβάνουν οργανισμούς που οξειδώνουν το μεθάνιο και αγαπούν το αλάτι σε περιβάλλοντα βαθέων υδάτων, άλλα παράγουν μεθάνιο ως απόβλητο προϊόν και korarchaeota, μια κατηγορία αρχαίων που ζουν επίσης σε υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντα.

Τα Nanoarchaeota διαφέρουν από άλλα archaea στο ότι ζουν πάνω από έναν άλλο αρχαιολογικό οργανισμό που ονομάζεται Ignicoccus. Περιλαμβάνονται οι υπότυποι korarchaeota και nanoarchaeota μεθανογόνα, οργανισμοί που παράγουν αέριο μεθάνιο ως υποπροϊόν των πεπτικών ή ενεργειακών διεργασιών · αλογόφιλα ή αρχαία που αγαπάει το αλάτι. θερμόφιλα, οργανισμοί που ευδοκιμούν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. και ψυχόφιλοι, οργανισμοί αρχαίας που ζουν σε εξαιρετικά κρύες θερμοκρασίες.

Τα βακτήρια ζουν και ευδοκιμούν παντού στον πλανήτη: πάνω από τα βουνά, στον πυθμένα των βαθύτερων ωκεανών του κόσμου, εντός των πεπτικών οδών τόσο των ανθρώπων όσο και των ζώων, ακόμη και στους παγωμένους βράχους και τον πάγο του Βορρά και του Νότου πόλους. Τα βακτήρια μπορούν να εξαπλωθούν πολύ μακριά με την πάροδο των ετών επειδή μπορούν να αδρανοποιηθούν για παρατεταμένες περιόδους.

Τα βακτήρια υπάρχουν ως τα κορυφαία ζωντανά πλάσματα στον πλανήτη, έχοντας εδώ τουλάχιστον τουλάχιστον τα τρία τέταρτα της εξελισσόμενης ιστορίας του πλανήτη. Είναι γνωστοί για την ικανότητά τους να προσαρμόζονται στα περισσότερα ενδιαιτήματα του πλανήτη. Ενώ ορισμένα βακτήρια προκαλούν μολυσματικές ασθένειες σε ζώα, φυτά και ανθρώπους, τα περισσότερα βακτήρια λειτουργούν ως «ευεργετικοί» παράγοντες του περιβάλλοντος με μεταβολικές διεργασίες που διατηρούν υψηλότερες μορφές ζωής.

Άλλες μορφές βακτηρίων συνεργάζονται με φυτά και ασπόνδυλα (πλάσματα χωρίς ραχοκοκαλιά) σε συμβιωτικές σχέσεις που εκτελούν σημαντικές λειτουργίες. Χωρίς αυτούς τους μονοκύτταρους οργανισμούς, τα νεκρά φυτά και τα ζώα θα χρειάζονταν περισσότερο χρόνο για να αποσυντεθούν και το έδαφος θα έπαυε να είναι εύφορο. Ερευνητές και επιστήμονες χρησιμοποιούν ορισμένα βακτήρια σε χημικές ουσίες, φάρμακα, αντιβιοτικά και ακόμη και στην παρασκευή τροφίμων όπως το λάχανο τουρσί, το γιαούρτι και το κεφίρ και τουρσιά. Ως απλοί μονοκύτταροι οργανισμοί, τα βακτηριδιακά κύτταρα έχουν διακριτικά χαρακτηριστικά:

• Όπως και η αρχαία, οι επιστήμονες ορίζουν τα βακτήρια ως προκαρυωτικά κύτταρα, χωρίς καθορισμένο ή ξεχωριστό πυρήνα.
• Οι μεμβράνες αποτελούνται από μη διακλαδισμένες αλυσίδες λιπαρών οξέων που συνδέονται με γλυκερόλη από εστέρες όπως η ευκαρία.
• Τα κυτταρικά τοιχώματα βακτηρίων περιέχουν πεπτιδογλυκάνη.
• Τα παραδοσιακά αντιβακτηριακά αντιβιοτικά επηρεάζουν τα βακτήρια, αλλά αντιστέκονται στα αντιβιοτικά που επηρεάζουν την ευκαρία.
• Έχετε rRNA ειδικό για βακτήρια λόγω της παρουσίας μοριακών περιοχών διαφορετικών από το rRNA που βρίσκεται στην αρχαία και την ευκαρία.
  

Οι επιστήμονες ταξινομούν τα περισσότερα βακτήρια σε τρεις ομάδες, με βάση τον τρόπο με τον οποίο ανταποκρίνονται στο οξυγόνο σε μορφή αερίου. Αεροβική βακτήρια ευδοκιμούν σε περιβάλλοντα οξυγόνου και απαιτούν οξυγόνο για να ζήσουν. Αναερόβιος Τα βακτήρια δεν αρέσουν το αέριο οξυγόνο. Ένα παράδειγμα αυτών των βακτηρίων θα ήταν εκείνα που ζουν σε ιζήματα βαθιά υποβρύχια ή εκείνα που προκαλούν τροφική δηλητηρίαση από βακτήρια. Εν τέλει, προαιρετικά αναερόβια είναι βακτήρια που προτιμούν την παρουσία οξυγόνου στο αναπτυσσόμενο περιβάλλον τους αλλά μπορούν να ζήσουν χωρίς αυτό.

Αλλά οι ερευνητές ταξινομούν επίσης τα βακτήρια με τον τρόπο που λαμβάνουν ενέργεια: ως ετεροτροφικά και αυτοτροφικά. Τα Autotrophs, όπως τα φυτά που τροφοδοτούνται από την ελαφριά ενέργεια (που ονομάζεται φωτοαυτοτροφική), δημιουργούν τη δική τους πηγή τροφής από σταθεροποίηση του διοξειδίου του άνθρακα, ή με χημειοατροτροφικά μέσα, χρησιμοποιώντας άζωτο, θείο ή οξείδωση άλλων στοιχείων διαδικασίες. Τα ετερότροπα παίρνουν την ενέργειά τους από το περιβάλλον διασπώντας οργανικές ενώσεις, όπως το σαπροβικό βακτήρια που ζουν σε αποσυντιθέμενη ύλη, καθώς και βακτήρια που βασίζονται στη ζύμωση ή στην αναπνοή ενέργεια.

Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο οι επιστήμονες ομαδοποιούν τα βακτήρια είναι από τα σχήματά τους: σφαιρικό, σε σχήμα ράβδου και σπειροειδής. Άλλα σχήματα βακτηρίων περιλαμβάνουν νηματοειδείς, με επικάλυψη, τετράγωνες, με μίσχο, σε σχήμα αστεριού, σε σχήμα ατράκτου, λοβούς, σχηματίζοντας τριχώματα (σχηματισμός μαλλιών) και πλειομορφικό βακτήρια με την ικανότητα να αλλάζουν το σχήμα ή το μέγεθός του με βάση το περιβάλλον.

Περαιτέρω ταξινομήσεις περιλαμβάνουν μυκοπλάσματα, βακτήρια που προκαλούν ασθένειες που επηρεάζονται από αντιβιοτικά επειδή δεν διαθέτουν κυτταρικό τοίχωμα. κυανοβακτήρια, φωτοατροτροφικά βακτήρια όπως τα μπλε-πράσινα φύκια. θετικά κατά gram βακτήρια, τα οποία εκπέμπουν μοβ στο τεστ gram-stain επειδή η δοκιμή χρωματίζει τα παχιά κυτταρικά τοιχώματά τους. και αρνητικά κατά gram βακτήρια που γίνονται ροζ στο τεστ γραμματικής χρώσης λόγω των λεπτών, αλλά ισχυρών εξωτερικών τους τοίχων. Τα θετικά κατά Gram βακτήρια ανταποκρίνονται καλύτερα στα αντιβιοτικά από τα αρνητικά κατά gram βακτήρια επειδή ενώ το τοίχωμα του πρώτου είναι παχύ, είναι διαπερατό, ενώ σε gram-αρνητικά βακτήρια, τα κυτταρικά τοιχώματά του είναι λεπτά, αλλά ενεργούν περισσότερο σαν αλεξίσφαιρα γιλέκο.

Ενώ τα ευκαρυωτικά περιλαμβάνουν πολλούς πολυκύτταρους οργανισμούς στους μύκητες, στα βασίλεια των φυτών και των ζώων, αυτός ο κύριος τομέας ζωής περιλαμβάνει επίσης μονοκύτταρους οργανισμούς. Τα μονοκύτταρα ευκαρυωτικά έχουν κυτταρικά τοιχώματα που μπορούν να αλλάξουν το σχήμα τους σε σύγκριση με προκαρυωτικά που έχουν άκαμπτα κυτταρικά τοιχώματα. Οι περισσότεροι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι οι ευκαρυώτες εξελίχθηκαν από προκαρυώτες επειδή και οι δύο χρησιμοποιούν RNA και DNA ως γενετικό υλικό. Και οι δύο εκμεταλλεύονται 20 αμινοξέα. και οι δύο έχουν λιπιδική (διαλυτή σε οργανικούς διαλύτες) κυτταρική μεμβράνη δύο στιβάδων και χρησιμοποιούν σάκχαρα D και L-αμινοξέα. Τα ειδικά χαρακτηριστικά των ευκαρυωτικών περιλαμβάνουν:

• Οι ευκαρυώτες έχουν έναν ξεχωριστό, ξεχωριστό πυρήνα που προστατεύεται από μια μεμβράνη.
• Οι μεμβράνες, όπως αυτές των βακτηρίων, αποτελούνται από αλυσίδες μη διακλαδισμένων λιπαρών οξέων που συνδέονται με τη γλυκερόλη από εστερικές συνδέσεις (που καθιστούν τα κυτταρικά τοιχώματα πιο ευαίσθητα στο εξωτερικό περιβάλλον σε σύγκριση με αρχαία).
• Τα κυτταρικά τοιχώματα - σε ευκαρυωτικά που τα έχουν - δεν περιέχουν πεπτιδογλυκάνη.
• Τα αντιβακτηριακά αντιβιοτικά γενικά δεν επηρεάζουν τα ευκαρυωτικά κύτταρα, αλλά αντιδρούν ή αποκρίνονται στα αντιβιοτικά που συνήθως επηρεάζουν τα ευκαρυωτικά κύτταρα.
• Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν μοριακή περιοχή με rRNA διαφορετικό από το rRNA που υπάρχει στην αρχαία και βακτήρια.

Ο ευκαρυωτικός τομέας περιέχει τέσσερα βασίλεια ή υποκατηγορίες: πρωταγωνιστές, μύκητες, φυτά και των ζώων. Από αυτά, τα προστατευτικά περιέχουν μόνο μονοκύτταρους οργανισμούς, ενώ το βασίλειο των μυκήτων περιέχει και τα δύο. Το βασίλειο Protista περιλαμβάνει ζωντανούς οργανισμούς όπως φύκια, ευγενιειδή, πρωτόζωα και καλούπια λάσπης. Το βασίλειο των μυκήτων περιλαμβάνει τόσο μονοκύτταρα όσο και πολυκύτταρους οργανισμούς. Περιλαμβάνονται μονοκύτταροι οργανισμοί στο βασίλειο των μυκήτων μαγιά και κυτρίδιαή απολιθωμένους μύκητες. Οι περισσότεροι οργανισμοί στο βασίλειο των φυτών και των ζώων είναι πολυκύτταροι.

Αν και οι περισσότερες οντότητες μεμονωμένων κυττάρων στον πλανήτη συνήθως απαιτούν μικροσκόπιο, μπορείτε να παρατηρήσετε υδρόβια άλγη, Caulerpa taxifolia, με γυμνό μάτι. Οριζόμενο ως ένας τύπος φυκιών που προέρχεται από τον Ινδικό Ωκεανό και τη Χαβάη, αυτό το φονικό φύκι είναι ένα επεμβατικό είδος αλλού. Αυτός ο ζωντανός οργανισμός στο φυτικό βασίλειο μπορεί να αναπτυχθεί από 6 έως 12 ίντσες σε μήκος και έχει πεπλατυσμένα κλαδιά σαν φτερά, που προκύπτουν από έναν δρομέα, σε σκούρο έως ανοιχτό πράσινο χρώμα.

Σκαρφαλωμένο στους λόφους πάνω από την πανεπιστημιούπολη του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ βρίσκεται ο Λόρενς Μπέρκλεϋ Εθνικό Εργαστήριο, το οποίο διαχειρίζεται από κοινού το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Σύστημα. Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τους ερευνητές του Berkeley Lab, ανακάλυψε το 2015 τι μπορεί να είναι ο μικρότερος μονοκύτταρος οργανισμός που συλλαμβάνεται σε μια εικόνα από υψηλής ισχύος μικροσκόπιο.

Αυτός ο μονοκύτταρος οργανισμός, ένα προκαρυωτικό βακτήριο, είναι τόσο μικρός που 150.000 από αυτά τα βακτηρίδια μεμονωμένων κυττάρων μπορούσαν να καθίσουν στην άκρη μιας τρίχας από το κεφάλι σας. Οι ερευνητές συνεχίζουν να μελετούν αυτούς τους πιστεύοντες ως κοινούς οργανισμούς, καθώς δεν διαθέτουν πολλά από τα απαραίτητα χαρακτηριστικά για να λειτουργήσουν με άλλους οργανισμούς. Τα κύτταρα φαίνεται να έχουν DNA, έναν μικρό αριθμό ριβοσωμάτων και εξαρτημάτων που μοιάζουν με νήματα, αλλά πιθανότατα βασίζονται σε άλλα βακτήρια για να ζήσουν.

Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Καρόλου στην Πράγα ανακάλυψαν τον μόνο γνωστό ευκαρυωτικό οργανισμό που δεν περιέχει ένα συγκεκριμένο είδος μιτοχονδρίων και το βρήκαν στο έντερο ενός τσιντσιλά κατοικίδιων ζώων. Ως το εργοστάσιο της κυψέλης, τα μιτοχόνδρια κάνουν πολλά πράγματα. Παρουσία οξυγόνου, τα μιτοχόνδρια μπορούν να φορτίσουν μόρια και να παράγουν κρίσιμες πρωτεΐνες. Όμως αυτός ο οργανισμός, συγγενής των βακτηρίων giardia, χρησιμοποιεί ένα σύστημα όπως αυτά που απαντώνται συνήθως στα βακτήρια - πλευρική μεταφορά γονιδίων - για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Καθώς τα βακτήρια υπάρχουν κυρίως ως προκαρυωτικά κύτταρα, η εύρεση ευκαρυωτικών κυττάρων που σχετίζονται με βακτήρια αποτελεί εξαίρεση στον κανόνα.