Archaea: structure, caractéristiques et domaine

Archaea est une classification relativement nouvelle de la vie initialement proposée par Carl Woese, un microbiologiste américain, en 1977.

Il a découvert que les bactéries, qui sont des cellules procaryotes sans noyau, pourraient être divisés en deux groupes distincts en fonction de leur matériel génétique. Les bactéries et les archées sont des organismes unicellulaires, mais les archées ont un tout autre membrane cellulaire structure qui leur permet de survivre dans des environnements extrêmes.

Woese a d'abord suggéré que la vie soit regroupée dans les trois domaines d'Eucarya, de Bactéries et d'Archébactéries. (Vous pouvez voir ces trois noms commençant par des lettres minuscules, mais lorsque vous parlez de domaines spécifiques, les termes sont en majuscule.)

Lorsque d'autres recherches ont révélé que les cellules du domaine Archaebactéries étaient en fait assez différentes des bactéries, l'ancien terme a été abandonné. Les nouveaux noms de domaine sont Bacteria, Archaea et Eukarya, où Eukarya se compose d'organismes dont les cellules ont un noyau.

Sur l'arbre de vie, les cellules du domaine archaea sont situées entre les cellules des bactéries et celles des eucaryas, qui comprennent des organismes multicellulaires et des animaux supérieurs.

Les archées se reproduisent de manière asexuée par fission binaire; les cellules se divisent en deux comme des bactéries. En termes de membrane et de structure chimique, les cellules archées partagent des caractéristiques avec des cellules eucaryotes. Les caractéristiques uniques des archées incluent leur capacité à vivre dans des environnements extrêmement chauds ou chimiquement agressifs, et elles peuvent être trouvées à travers la Terre, partout où bactéries survivre.

Ces archées qui vivent dans des habitats extrêmes tels que les sources chaudes et les évents en eau profonde sont appelés extrêmophiles. En raison de leur identification assez récente en tant que domaine distinct de l'arbre de vie, des fascinantes des informations sur les archées, leur évolution, leur comportement et leur structure sont encore découvert.

Les archées sont des procaryotes, ce qui signifie que les cellules n'ont pas de noyau ou autre membranaire organites dans leurs cellules.

•••Dana Chen | Sciences

Comme les bactéries, les cellules ont un anneau d'ADN enroulé et le cytoplasme cellulaire contient des ribosomes pour la production de protéines cellulaires et d'autres substances dont la cellule a besoin. Contrairement aux bactéries, le paroi cellulaire et la membrane peut être rigide et donner à la cellule une forme spécifique telle que plate, en forme de tige ou cubique.

Les espèces d'archaea partagent des caractéristiques communes telles que la forme et le métabolisme, et elles peuvent se reproduire par fission binaire tout comme les bactéries. Cependant, le transfert horizontal de gènes est courant et les cellules archées peuvent absorber des plasmides contenant de l'ADN de leur environnement ou échanger de l'ADN avec d'autres cellules.

En conséquence, les espèces d'archées peuvent évoluer et changer rapidement.

La structure de base des parois cellulaires des archées est similaire à celle des bactéries en ce sens que la structure est basée sur des chaînes glucidiques.

Parce que les archées survivent dans des environnements plus variés que les autres formes de vie, leur paroi cellulaire et leur métabolisme doivent être également variés et adaptés à leur environnement.

En conséquence, certaines parois cellulaires des archées contiennent des glucides différents de ceux des parois cellulaires des bactéries, et certaines contiennent des protéines et des lipides pour leur donner force et résistance aux produits chimiques.

Certaines des caractéristiques uniques des cellules archées sont dues aux caractéristiques particulières de leur membrane cellulaire.

La membrane cellulaire se trouve à l'intérieur de la paroi cellulaire et contrôle l'échange de substances entre la cellule et son environnement. Comme toutes les autres cellules vivantes, la membrane cellulaire des archées est constituée de phospholipides avec des chaînes d'acides gras, mais les liaisons dans les phospholipides des archées sont uniques.

Toutes les cellules ont un phospholipide bicouche, mais dans les cellules d'archaea, la bicouche a éther liaisons tandis que les cellules des bactéries et des eucaryotes ont ester obligations.

Les liaisons éther sont plus résistantes à l'activité chimique et permettent aux cellules archées de survivre dans des environnements extrêmes qui tueraient d'autres formes de vie. Alors que la liaison éther est une caractéristique clé de différenciation des cellules archées, la membrane cellulaire diffère également de celle des autres cellules par les détails de sa structure et son utilisation de longs isoprénoïde chaînes pour fabriquer ses phospholipides uniques avec des acides gras.

Les différences dans les membranes cellulaires indiquent une relation évolutive dans laquelle les bactéries et les eucaryotes se sont développés à la suite ou séparément des archées.

Comme toutes les cellules vivantes, les archées reposent sur la réplication de l'ADN pour garantir que les cellules filles sont identiques à la cellule mère. La structure de l'ADN des archées est plus simple que celle des eucaryotes et similaire à la structure du gène bactérien. L'ADN se trouve dans des plasmides circulaires uniques qui sont initialement enroulés et qui se redressent avant la division cellulaire.

Alors que ce processus et la fission binaire subséquente des cellules ressemblent à ceux des bactéries, la réplication et la traduction des séquences d'ADN se déroulent comme chez les eucaryotes.

Une fois l'ADN cellulaire déroulé, l'enzyme ARN polymérase utilisée pour copier les gènes est plus similaire à l'ARN polymérase eucaryote qu'à l'enzyme bactérienne correspondante. La création de la copie d'ADN diffère également du processus bactérien.

La réplication et la traduction de l'ADN sont l'une des façons dont les archées ressemblent davantage aux cellules des animaux qu'à celles des bactéries.

Comme pour les bactéries, flagelles permettre aux archées de se déplacer.

Leur structure et leur mécanisme de fonctionnement sont similaires chez les archées et les bactéries, mais leur évolution et leur construction diffèrent. Ces différences suggèrent à nouveau que les archées et les bactéries ont évolué séparément, avec un point de différenciation précoce en termes évolutifs.

Les similitudes entre les membres des deux domaines peuvent être attribuées à un échange d'ADN horizontal ultérieur entre les cellules.

Le flagelle des archées est une longue tige avec une base qui peut développer une action rotative en conjonction avec la membrane cellulaire. L'action rotative entraîne un mouvement semblable à un fouet qui peut propulser la cellule vers l'avant. Chez les archées, la tige est construite en ajoutant du matériau à la base, tandis que chez les bactéries, la tige creuse est construite en déplaçant le matériau vers le centre creux et en le déposant au sommet.

Les flagelles sont utiles pour déplacer les cellules vers la nourriture et pour se propager après la division cellulaire.

La principale caractéristique différenciatrice des archées est leur capacité à survivre dans des environnements toxiques et des habitats extrêmes.

Selon leur environnement, les archées sont adaptées en ce qui concerne leur paroi cellulaire, leur membrane cellulaire et leur métabolisme. Archaea peut utiliser une variété de sources d'énergie, y compris la lumière du soleil, l'alcool, l'acide acétique, l'ammoniac, le soufre et la fixation du carbone du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Les déchets comprennent le méthane et les archées méthanogènes sont les seules cellules capables de produire ce produit chimique.

Les cellules d'archées capables de vivre dans des environnements extrêmes peuvent être classées en fonction de leur capacité à vivre dans des conditions spécifiques. Quatre de ces classifications sont :

• Tolérance pour les températures élevées: hyperthermophile.
  
• Capable de survivre aux environnements acides: acidophile.
• Peut survivre dans des liquides très alcalins: alcaliphile.
• Tolérance pour une teneur élevée en sel: halophile.

Certains des environnements les plus hostiles sur Terre sont les bouches hydrothermales des grands fonds au fond de l'océan Pacifique et les sources chaudes telles que celles que l'on trouve dans le parc national de Yellowstone. Les températures élevées associées à des produits chimiques corrosifs sont généralement hostiles à la vie, mais les archées telles que les ignicococcus n'ont aucun problème avec ces endroits.

La résistance des archées à de telles conditions a conduit les scientifiques à rechercher si les archées ou des organismes similaires pouvaient survivre dans l'espace ou sur des planètes autrement hostiles telles que Mars.

Avec leurs caractéristiques uniques et leur émergence relativement récente, le domaine Archaea promet de révéler des caractéristiques et des capacités plus intéressantes de ces cellules, et il peut offrir des révélations surprenantes dans le futur.