La cellule est le plus petit organisme vivant qui contient toutes les caractéristiques de la vie, et presque toute la vie sur la planète commence comme un organisme unicellulaire. Deux types d'organismes unicellulaires existent actuellement: procaryotes et eucaryotes, ceux sans noyau défini séparément et ceux avec un noyau protégé par une membrane cellulaire. Les scientifiques postulent que les procaryotes sont la forme de vie la plus ancienne, apparaissant pour la première fois il y a environ 3,8 millions d'années, tandis que les eucaryotes sont apparus il y a environ 2,7 milliards d'années. La taxonomie des organismes unicellulaires appartient à l'un des trois principaux domaines de la vie: les eucaryotes, les bactéries et les archées.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les biologistes classent tous les organismes vivants dans les trois domaines de la vie en commençant par les organismes unicellulaires aux organismes multicellulaires: archées, bactéries et eucaryotes.
Caractéristiques de toutes les cellules
Tous les organismes unicellulaires et multicellulaires partagent ces bases :
- Une membrane plasmique qui protège et sépare la cellule vivante de l'environnement extérieur tout en permettant le flux de molécules à travers sa surface, en plus des récepteurs spécifiques au sein de la cellule qui peuvent affecter la cellule événements.
- Une zone interne qui abrite l'ADN.
- À l'exception des bactéries, toutes les cellules vivantes contiennent des compartiments séparés par une membrane, des particules et des brins baignés dans une substance presque liquide.
La première classification: les trois domaines de la vie
Avant 1969, les biologistes classaient la vie cellulaire en deux règnes: les plantes et les animaux. Après 1969 à 1990, les scientifiques se sont mis d'accord sur un système de classification de cinq règnes comprenant les monères (bactéries), les protistes, les plantes, les champignons et les animaux. Mais le Dr Carl Woese (1928-2012), ancien professeur au Département de microbiologie de l'Université de l'Illinois, a proposé une nouvelle structure pour classification des organismes unicellulaires et des entités multicellulaires en 1990 pour se composer de trois domaines, archées, bactéries et eucaryotes, sous-classés en six royaumes. La plupart des scientifiques utilisent maintenant cette taxonomie ou système de classification.
Archaea: des organismes unicellulaires qui prospèrent dans des environnements extrêmes
Les archées prospèrent dans des environnements extrêmes, que l'on croyait auparavant insoutenables à la vie: cheminées hydrothermales en mer profonde, sources chaudes, mer Morte, étangs d'évaporation de sel et lacs acides. Avant la proposition du Dr Woese, les scientifiques ont d'abord identifié les archées comme des archaebactéries - d'anciennes bactéries unicellulaires - car ils ressemblaient à des bactéries procaryotes, des organismes unicellulaires dépourvus de noyau séparé lié à la membrane ou organites. D'autres études du Dr Woese, de ses collègues et d'autres scientifiques les ont amenés à réaliser que les bactéries anciennes étaient plus étroitement liées aux eucaryotes en raison des caractéristiques biochimiques qu'elles exposition. Les scientifiques et les chercheurs ont également découvert des archées vivant dans le tube digestif et la peau de l'homme.
Le domaine et le royaume d'Archaea
Les archées partagent les caractéristiques des procaryotes et des eucaryotes, c'est pourquoi elles existent sur une branche distincte entre les bactéries et les eucaryotes dans l'arbre phylogénétique de la vie. Lorsque les scientifiques ont découvert que les archaebactéries n'étaient pas réellement des bactéries anciennes, ils les ont renommées archaea. Les caractéristiques suivantes définissent les organismes unicellulaires des archées :
- Ce sont des cellules procaryotes, mais génétiquement plus comme des eucaryotes.
- Les membranes cellulaires sont constituées de chaînes hydrocarbonées ramifiées, contrairement aux bactéries et aux eucariens, reliées au glycérol par des liaisons éther.
- Les parois cellulaires des archées ne contiennent pas de peptidoglycanes, des polymères composés de sucres et d'acides aminés qui forment une couche palmée à l'extérieur des parois cellulaires de la plupart des bactéries.
- Bien que les archées ne répondent pas à certains antibiotiques auxquels les bactéries réagissent, elles réagissent à certains antibiotiques qui perturbent les eucaryotes.
- Les archées contiennent de l'acide ribonucléique ribosomique (ARNr) spécifique aux archées, essentiel pour les protéines synthèse, identifiée par des zones moléculaires sensiblement différentes de celle de l'ARNr trouvé dans les bactéries et eucarya.
Les principales classifications des archées comprennent crenarchaeota, euryarchaeota et korarchaeota, ainsi que les subdivisions proposées de nanoarchéotames et la proposition thaumarchaeota. Les classifications individuelles indiquent les types d'environnements dans lesquels les chercheurs et les scientifiques trouvent ces organismes unicellulaires. Les Crenarchaeota vivent dans des environnements d'acidité et de température extrêmes et oxydent l'ammoniac; euryarchaeota comprennent les organismes qui oxydent le méthane et aiment le sel dans les milieux marins profonds, d'autres euryarchaeota qui produisent du méthane en tant que déchet et des korarchaeota, une catégorie d'archées qui vivent également à haute température environnements.
Les nanoarchaeota diffèrent des autres archées en ce qu'elles vivent au sommet d'un autre organisme archéen appelé Ignicoque. Les sous-types de korarchaeota et de nanoarchaeota comprennent méthanogènes, organismes qui produisent du méthane en tant que sous-produit des processus digestifs ou énergétiques; halophiles ou archaea aimant le sel; thermophiles, organismes qui se développent à des températures extrêmement élevées; et psychrophiles, organismes archaea qui vivent dans des températures extrêmement froides.
Bactéries: organismes unicellulaires qui prospèrent dans plusieurs environnements
Les bactéries vivent et prospèrent partout sur la planète: au sommet des montagnes, au fond des océans les plus profonds du monde, à l'intérieur du tube digestif des humains et des animaux, et même dans les roches gelées et la glace du Nord et du Sud poteaux. Les bactéries peuvent se propager largement au fil des années car elles peuvent rester dormantes pendant de longues périodes.
Les bactéries ne contiennent pas de noyau séparé
Les bactéries existent en tant que principales créatures vivantes de la planète, ayant été ici pendant au moins les trois quarts de l'évolution de l'histoire de la planète. Ils sont connus pour leur capacité à s'adapter à la plupart des habitats de la planète. Alors que certaines bactéries provoquent des maladies virulentes chez les animaux, les plantes et les humains, la plupart des bactéries agissent comme des agents « bénéfiques » de l'environnement avec des processus métaboliques qui soutiennent les formes de vie supérieures.
D'autres formes de bactéries travaillent en conjonction avec les plantes et les invertébrés (créatures sans colonne vertébrale) dans des relations symbiotiques remplissant des fonctions importantes. Sans ces organismes unicellulaires, les plantes et les animaux morts mettraient plus de temps à se décomposer et le sol cesserait d'être fertile. Les chercheurs et les scientifiques utilisent certaines bactéries dans les produits chimiques, les médicaments, les antibiotiques et même dans la préparation d'aliments comme la choucroute, le yaourt, le kéfir et les cornichons. En tant que simples organismes unicellulaires, les cellules bactériennes ont des caractéristiques distinctives :
- Comme les archées, les scientifiques définissent les bactéries comme des cellules procaryotes, sans noyau défini ou séparé.
- Les membranes sont constituées de chaînes d'acides gras non ramifiées reliées au glycérol par des liaisons ester comme eucarya.
- Les parois cellulaires des bactéries contiennent du peptidoglycane.
- Les antibiotiques antibactériens traditionnels affectent les bactéries, mais ils résistent aux antibiotiques qui affectent les eucaryas.
- Avoir un ARNr spécifique aux bactéries en raison de la présence de régions moléculaires différentes de l'ARNr trouvé chez les archées et les eucaryas.
Le domaine et le royaume des bactéries
Les scientifiques classent la plupart des bactéries en trois groupes, en fonction de leur réaction à l'oxygène sous forme gazeuse. Aérobique les bactéries se développent dans des environnements oxygénés et ont besoin d'oxygène pour vivre. Anaérobie les bactéries n'aiment pas l'oxygène gazeux; un exemple de ces bactéries serait celles qui vivent dans les sédiments sous l'eau profonde ou celles qui provoquent une intoxication alimentaire bactérienne. Dernièrement, anaérobies facultatives sont des bactéries qui préfèrent la présence d'oxygène dans leurs environnements de croissance mais peuvent vivre sans.
Mais les chercheurs classent aussi les bactéries selon la manière dont elles obtiennent de l'énergie: comme hétérotrophes et autotrophes. Les autotrophes, comme les plantes alimentées par l'énergie lumineuse (appelées photoautotrophes), fabriquent leur propre source de nourriture en fixant le dioxyde de carbone, ou par des moyens chimiotrophes, en utilisant l'oxydation de l'azote, du soufre ou d'autres éléments processus. Les hétérotrophes tirent leur énergie de l'environnement en décomposant des composés organiques, comme les saprobes les bactéries vivant dans la matière en décomposition, ainsi que les bactéries qui dépendent de la fermentation ou de la respiration pour énergie.
Une autre façon dont les scientifiques regroupent les bactéries est par leurs formes: sphérique, en forme de tige et spirale. D'autres formes de bactéries comprennent filamenteux, gainé, carré, pétiolé, étoilé, fusiforme, lobé, formant des trichomes (formant les cheveux) et pléomorphe bactéries ayant la capacité de changer de forme ou de taille en fonction de l'environnement.
D'autres classifications comprennent mycoplasmes, les bactéries pathogènes affectées par les antibiotiques parce qu'elles n'ont pas de paroi cellulaire; cyanobactéries, bactéries photoautotrophes comme les algues bleu-vert; bactéries gram-positives, qui émettent du violet dans le test de coloration de Gram parce que le test colore leurs parois cellulaires épaisses; et bactéries gram-négatives qui deviennent roses dans le test de coloration de Gram en raison de leurs parois extérieures minces mais solides. Les bactéries Gram-positives répondent mieux aux antibiotiques que les bactéries Gram-négatives parce que tandis que la paroi des premières est épais, il est pénétrable, alors que chez les bactéries gram-négatives, ses parois cellulaires sont minces, mais agissent plutôt comme un pare-balles gilet.
Les eucaryotes prospèrent partout
Alors que les eucaryotes comprennent de nombreux organismes multicellulaires dans les règnes fongique, végétal et animal, ce domaine majeur de la vie comprend également des organismes unicellulaires. Les eucaryotes unicellulaires ont des parois cellulaires qui peuvent changer de forme par rapport aux procaryotes qui ont des parois cellulaires rigides. La plupart des scientifiques postulent que les eucaryotes ont évolué à partir des procaryotes parce que les deux utilisent l'ARN et l'ADN comme matériel génétique; ils profitent tous les deux de 20 acides aminés; et les deux ont une membrane cellulaire bicouche lipidique (soluble dans les solvants organiques) et utilisent des sucres D et des acides L-aminés. Les caractéristiques spécifiques des eucaryotes comprennent :
- Les eucaryotes ont un noyau distinct et distinct protégé par une membrane.
- Les membranes, comme celle des bactéries, sont constituées de chaînes d'acides gras non ramifiées reliées au glycérol par liaisons ester (qui rend les parois cellulaires plus sensibles à l'environnement extérieur par rapport aux archées).
- Les parois cellulaires – chez les eucaryotes qui en possèdent – ne contiennent aucun peptidoglycane.
- Les antibiotiques antibactériens n'affectent généralement pas les cellules eucaryotes, mais ils réagissent ou répondent aux antibiotiques qui affectent généralement les cellules eucaryotes.
- Les cellules eucaryotes ont une région moléculaire avec un ARNr différent de l'ARNr qui existe chez les archées et les bactéries.
Les royaumes sous les eucaryotes
Le domaine eucaryote contient quatre règnes ou sous-catégories: protistes, champignons, les plantes et animaux. Parmi ceux-ci, les protistes ne contiennent que des organismes unicellulaires tandis que le règne des champignons contient les deux. Le royaume protiste comprend des organismes vivants comme algues, euglénoïdes, protozoaires et moisissures visqueuses. Le règne des champignons comprend à la fois des organismes unicellulaires et multicellulaires. Les organismes unicellulaires du règne des champignons comprennent levures et chytrides, ou des champignons fossilisés. La plupart des organismes des règnes végétal et animal sont multicellulaires.
Le plus grand organisme unicellulaire
Bien que la plupart des entités unicellulaires de la planète nécessitent généralement un microscope, vous pouvez observer des algues aquatiques, Caulerpa taxifolia, à l'œil nu. Définie comme un type d'algue originaire de l'océan Indien et d'Hawaï, cette algue tueuse est une espèce envahissante ailleurs. Cet organisme vivant du règne végétal peut mesurer de 6 à 12 pouces de long et a des branches aplaties ressemblant à des plumes, qui proviennent d'un coureur, dans des teintes vert foncé à vert clair.
Le plus petit organisme unicellulaire
Perché dans les collines au-dessus du campus de l'Université de Californie à Berkeley se trouve le Lawrence Berkeley Laboratoire national, géré conjointement par le Département américain de l'énergie et l'Université de Californie système. Une équipe internationale de scientifiques, dirigée par les chercheurs du Berkeley Lab, a découvert en 2015 ce pourrait être le plus petit organisme unicellulaire capturé dans une image prise à partir d'un microscope.
Cet organisme unicellulaire, une bactérie procaryote, est si petit que 150 000 de ces bactéries unicellulaires pourraient s'asseoir sur la pointe d'un cheveu de votre tête. Les chercheurs continuent d'étudier ces organismes que l'on croit communs, car il leur manque de nombreuses caractéristiques nécessaires pour fonctionner avec d'autres organismes. Les cellules semblent avoir de l'ADN, un petit nombre de ribosomes et des appendices filiformes, mais dépendent plus que probablement d'autres bactéries pour vivre.
Un eucaryote unicellulaire qui enfreint les règles
Des scientifiques de l'Université Charles de Prague ont découvert le seul organisme eucaryote connu qui ne contient pas un type spécifique de mitochondries, et ils l'ont trouvé dans l'intestin d'un chinchilla de compagnie. En tant que centrale électrique de la cellule, les mitochondries font plusieurs choses. En présence d'oxygène, les mitochondries peuvent charger des molécules et fabriquer des protéines critiques. Mais cet organisme, un parent de la bactérie Giardia, utilise un système comme ceux que l'on trouve généralement dans les bactéries - le transfert latéral de gènes - pour synthétiser des protéines. Comme les bactéries existent principalement sous forme de cellules procaryotes, trouver une cellule eucaryote liée aux bactéries est une exception à la règle.