Archaea: Rakenne, ominaisuudet ja toimialue

Archaea on suhteellisen uusi elämänluokitus, jonka amerikkalainen mikrobiologi Carl Woese alun perin ehdotti vuonna 1977.

Hän havaitsi, että bakteerit, jotka ovat prokaryoottiset solut ilman ydintä, voidaan jakaa kahteen erilliseen ryhmään niiden geneettisen materiaalin perusteella. Sekä bakteerit että arkealit ovat yksisoluisia organismeja, mutta arkeilla on täysin erilainen solukalvo rakenne, joka antaa heidän selviytyä äärimmäisissä ympäristöissä.

Woese ehdotti aluksi, että elämä ryhmitellään Eukaryan, bakteerien ja arkkibakteerien kolmeen alueeseen. (Saatat nähdä, että nämä kolme nimeä alkavat pienillä kirjaimilla, mutta kun puhut tietyistä verkkotunnuksista, termit ovat isoja.)

Kun lisätutkimukset paljastivat, että Archaebacteria-domeenin solut olivat itse asiassa melko erilaisia ​​bakteereista, vanha termi hylättiin. Uudet verkkotunnukset ovat Bacteria, Archaea ja Eukarya, joissa Eukarya koostuu organismeista, joiden soluilla on ydin.

Elämän puulla domeenin arkeologiset solut sijaitsevat bakteerien ja eukaryan solujen välissä, joihin kuuluvat monisoluiset organismit ja korkeammat eläimet.

Archaea lisääntyy aseksuaalisesti binäärisen halkeamisen kautta; solut jakautuvat kahteen bakteeriin. Arkkisoluilla on niiden kalvon ja kemiallisen rakenteen suhteen piirteitä eukaryoottisolut. Ainutlaatuisiin arkeoiden ominaisuuksiin kuuluu niiden kyky elää erittäin kuumissa tai kemiallisesti aggressiivisissa ympäristöissä, ja ne löytyvät kaikkialta maasta, missä tahansa bakteerit hengissä.

Niitä arkeja, jotka elävät äärimmäisissä elinympäristöissä, kuten kuumissa lähteissä ja syvänmeren tuuletusaukoissa, kutsutaan äärimmäisiksi. Koska ne ovat melko äskettäin tunnistettu erilliseksi verkkotunnukseksi elämän puulle, kiehtovaa tietoa arkeista, niiden evoluutiosta, käyttäytymisestä ja rakenteesta on edelleen olemassa löydetty.

Archaea ovat prokaryootteja, mikä tarkoittaa, että soluilla ei ole a ydin tai muu kalvoon sidottu organellit soluissaan.

•••Dana Chen | Tutkiminen

Kuten bakteereilla, soluilla on kierretty DNA-rengas, ja solun sytoplasma sisältää ribosomeja soluproteiinien ja muiden solun tarvitsemien aineiden tuottamiseksi. Toisin kuin bakteerit, soluseinän ja kalvo voi olla jäykkä ja antaa solulle tietyn muodon, kuten tasaisen, tangon muotoisen tai kuutiomaisen.

Archaea-lajeilla on yhteisiä ominaisuuksia, kuten muoto ja aineenvaihdunta, ja ne voivat lisääntyä binaarisen halkeamisen kautta kuten bakteerit. Vaakasuora geenisiirto on kuitenkin yleistä, ja arkkisolut voivat ottaa ympäristöstään DNA: ta sisältäviä plasmideja tai vaihtaa DNA: ta muiden solujen kanssa.

Tämän seurauksena arkkilajit voivat kehittyä ja muuttua nopeasti.

Arkkisoluseinien perusrakenne on samanlainen kuin bakteerien, koska rakenne perustuu hiilihydraattiketjuihin.

Koska arkealit selviävät monipuolisemmissa ympäristöissä kuin muut elämänmuodot, niiden soluseinän ja solujen aineenvaihdunnan on oltava yhtä vaihtelevia ja mukautettuja ympäristöönsä.

Seurauksena on, että jotkut arkeologiset soluseinät sisältävät hiilihydraatteja, jotka poikkeavat bakteerisoluseinämien hiilihydraateista, ja jotkut sisältävät proteiineja ja lipidejä antamaan niille voimaa ja kestävyyttä kemikaaleille.

Jotkut arkkisolujen ainutlaatuisista ominaisuuksista johtuvat niiden solukalvon erityispiirteistä.

Solukalvo sijaitsee soluseinän sisällä ja ohjaa aineiden vaihtoa solun ja sen ympäristön välillä. Kuten kaikki muutkin elävät solut, arkkisolukalvo koostuu fosfolipideistä, joissa on rasvahappoketjuja, mutta archaean fosfolipidien sidokset ovat ainutlaatuisia.

Kaikissa soluissa on a fosfolipidi kaksikerroksinen, mutta arkkisoluissa kaksikerroksinen on eetteri bakteerien ja eukaryoottien soluilla on esteri joukkovelkakirjat.

Eetterisidokset ovat vastustuskykyisempiä kemialliselle aktiivisuudelle ja antavat arkkisolujen selviytyä ääriolosuhteissa, jotka tappaisivat muita elämänmuotoja. Vaikka eetterisidos on arkeussolujen keskeinen erottava ominaisuus, solukalvo eroaa myös muiden solujen rakenteesta ja pitkäaikaisen käytön yksityiskohdista. isoprenoidi ketjuista valmistamaan ainutlaatuisia fosfolipidejä rasvahapoilla.

Solukalvojen erot osoittavat evoluutiosuhteen, jossa bakteerit ja eukaryootit kehittyivät arkeoiden jälkeen tai erillään niistä.

Kuten kaikki elävät solut, arkeologiat luottavat DNA: n replikaatioon varmistaakseen, että tytärsolut ovat identtisiä emosolun kanssa. Arkkien DNA-rakenne on yksinkertaisempi kuin eukaryoottien ja samanlainen kuin bakteerigeenirakenne. DNA löytyy yksittäisistä pyöreistä plasmideista, jotka aluksi kelautuvat ja suoristuvat ennen solujen jakautumista.

Vaikka tämä prosessi ja sitä seuraava solujen binaarifissio ovat kuin bakteerien, DNA-sekvenssien replikaatio ja translaatio tapahtuu kuten eukaryooteissa.

Kun solun DNA on kelautunut, geenien kopiointiin käytetty RNA-polymeraasientsyymi on samanlainen kuin eukaryootti-RNA-polymeraasi kuin vastaava bakteerientsyymi. DNA-kopion luominen eroaa myös bakteeriprosessista.

DNA: n replikaatio ja translaatio on yksi tavoista, joilla arkkihiutaleet muistuttavat enemmän eläinten kuin bakteerien soluja.

Kuten bakteereilla, lippu anna arkkien liikkua.

Niiden rakenne ja toimintamekanismi ovat samanlaiset arkeissa ja bakteereissa, mutta niiden kehittyminen ja rakentaminen eroavat toisistaan. Nämä erot viittaavat jälleen siihen, että arkeologia ja bakteerit kehittyivät erikseen, erilaistumispisteellä varhaisessa vaiheessa evoluutiomuodossa.

Kahden domeenin jäsenten yhtäläisyydet voidaan jäljittää myöhemmin tapahtuvaan horisontaaliseen DNA-vaihtoon solujen välillä.

Arkeiassa oleva lippulaiva on pitkä varsi, jonka pohja voi kehittää pyörivän vaikutuksen solukalvon yhteydessä. Pyörivä toiminta johtaa piikkiliikkeeseen, joka voi ajaa solua eteenpäin. Arkeissa varsi rakennetaan lisäämällä materiaalia pohjaan, kun taas bakteereissa ontto varsi rakennetaan siirtämällä materiaalia onttoon keskustaan ​​ja sijoittamalla se yläosaan.

Flagella on hyödyllinen solujen siirtämisessä kohti ruokaa ja levittämisessä sen jälkeen solujen jakautuminen.

Arkeoiden tärkein erottava ominaisuus on niiden kyky selviytyä myrkyllisissä ympäristöissä ja äärimmäisissä elinympäristöissä.

Arkeijat mukautuvat ympäristöstään riippuen niiden soluseinään, solukalvoon ja aineenvaihduntaan. Archaea voi käyttää erilaisia ​​energialähteitä, kuten auringonvaloa, alkoholia, etikkahappoa, ammoniakkia, rikkiä ja hiilen kiinnitystä hiilidioksidista ilmakehässä.

Jätetuotteisiin kuuluu metaani, ja metanogeeniset arkea ovat ainoat solut, jotka pystyvät tuottamaan tätä kemikaalia.

Äärimmäisissä ympäristöissä elävät arkkisolut voidaan luokitella riippuen niiden kyvystä elää tietyissä olosuhteissa. Neljä tällaista luokitusta ovat:

• Toleranssi korkeille lämpötiloille: hypertermofiilinen.
  
• Pystyy selviytymään happamissa olosuhteissa: acidofiilinen.
• Voi selviytyä erittäin emäksisissä nesteissä: alkalifiilinen.
• Suuri suolapitoisuuden toleranssi: halofiilinen.

Jotkut maan vihamielisimmistä ympäristöistä ovat syvänmeren hydrotermiset tuuletusaukot Tyynen valtameren pohjalla ja kuumia lähteitä, kuten Yellowstonen kansallispuistossa. Korkeat lämpötilat yhdessä syövyttävien kemikaalien kanssa ovat yleensä vihamielisiä elämälle, mutta arkeilla, kuten ignicoccuksella, ei ole ongelmia näiden paikkojen kanssa.

Arkeoiden vastustuskyky tällaisiin olosuhteisiin on saanut tutkijat tutkimaan, voisiko arkeja tai vastaavat organismit selviytyä avaruudessa tai muuten vihamielisillä planeetoilla, kuten Mars.

Ainutlaatuisilla ominaisuuksillaan ja suhteellisen äskettäin esille tulleellaan Archaean verkkotunnus lupaa paljastaa näiden solujen mielenkiintoisempia ominaisuuksia ja ominaisuuksia, ja se voi tarjota yllättäviä paljastuksia tulevaisuudessa.