Popis jednoćelijskih organizama

Stanica je najmanji živi organizam koji sadrži sva obilježja života, a većina života na planeti započinje kao jednoćelijski organizam. Trenutno postoje dvije vrste jednostaničnih organizama: prokarioti i eukarioti, oni bez zasebno definirane jezgre i oni s jezgrom zaštićenom staničnom membranom. Znanstvenici tvrde da su prokarioti najstariji oblik života, koji se prvi put pojavio prije oko 3,8 milijuna godina, dok su se eukarioti pojavili prije oko 2,7 milijardi godina. Taksonomija jednoćelijskih organizama spada u jedno od tri glavna područja života: eukarioti, bakterije i arheje.

TL; DR (predugo; Nisam pročitao)

Biolozi klasificiraju sve žive organizme u tri domene života, počevši od jednoćelijskih do višećelijskih organizama: arheje, bakterije i eukarioti.

Svi jednoćelijski i višećelijski organizmi dijele ove osnove:

1. Plazma membrana koja štiti i odvaja živu stanicu od vanjskog okruženja, a istovremeno dopušta protok molekula preko njegove površine, pored specifičnih receptora unutar stanice koji mogu utjecati na stanicu događaja.
2. Unutarnje područje u kojem se nalazi DNK.
3. Osim bakterija, sve žive stanice sadrže odjeljke odvojene membranom, čestice i niti okupane gotovo tekućinom sličnom tvari.
   

Prije 1969. godine biolozi su stanični život klasificirali u dva carstva: biljke i životinje. Nakon 1969. do 1990., znanstvenici su se složili oko sustava klasifikacije pet kraljevstava koji je obuhvaćao monere (bakterije), protiste, biljke, gljive i životinje. Ali dr. Carl Woese (1928.-2012.), Bivši profesor na Odjelu za mikrobiologiju Sveučilišta Illinois, predložio je novu strukturu za klasifikacija jednoćelijskih organizama i višećelijskih cjelina 1990. godine koja se sastoji od tri domene, arheje, bakterija i eukariota, podrazvrstanih u šest kraljevstava. Većina znanstvenika sada koristi ovu taksonomiju ili sustav klasifikacije.

Arheje uspijevaju u ekstremnim okruženjima, za koja se prije smatralo da nisu održiva za život: dubokomorski hidrotermalni otvori, vrući izvori, Mrtvo more, ribnjaci za isparavanje soli i kisela jezera. Prije prijedloga dr. Woesea, znanstvenici su prvo identificirali arheje kao arhebakterije - drevne jednoćelijske bakterije - jer su izgledali poput prokariontskih bakterija, jednostaničnih organizama kojima nedostaje odvojena membrana vezana jezgra ili organele. Daljnja proučavanja dr. Woesea, njegovih kolega i drugih znanstvenika navela su ih da shvate da su to drevne bakterije bile su usko povezane s eukariotima zbog njihovih biokemijskih značajki izlagati. Znanstvenici i istraživači također su otkrili arheje koje žive u ljudskom probavnom traktu i koži.

Arheje dijele karakteristike i prokariota i eukariota, zbog čega postoje na odvojenoj grani između bakterija i eukariota u filogenetskom stablu života. Kad su znanstvenici otkrili da arhebakterije zapravo nisu drevne bakterije, preimenovali su ih u arheje. Sljedeće značajke definiraju jednoćelijske organizme arheje:

• Oni su prokariotske stanice, ali genetski su sličniji eukarionima.
• Stanične membrane sastoje se od razgranatih ugljikovodičnih lanaca, za razliku od bakterija i eukarije, povezanih s glicerolom eterskim vezama.
• Stanični zidovi arheja nemaju peptidoglikane, polimere koji se sastoje od šećera i aminokiselina koji tvore mrežasti sloj izvan staničnih stijenki većine bakterija.
• Iako arheje ne reagiraju na neke antibiotike na koje reagiraju bakterije, oni reagiraju na neke antibiotike koji uznemiruju eukariote.
• Arheje sadrže ribosomsku ribonukleinsku kiselinu (rRNA) specifičnu za arheje, bitnu za bjelančevine sinteza, identificirana molekularnim područjima, za razliku od one rRNA koja se nalazi u bakterijama i eukarije.
  

Glavne klasifikacije arheja uključuju crenarchaeota, euryarchaeota i korarchaeota, kao i predložene podjele za nanoarheota i predloženi thaumarchaeota. Pojedinačne klasifikacije ukazuju na vrste okruženja u kojima istraživači i znanstvenici pronalaze ove jednostanične organizme. Crenarchaeota žive u okruženjima ekstremne kiselosti i temperature i oksidiraju amonijak; euryarchaeota uključuju organizme koji oksidiraju metan i vole sol u dubokim morskim okolišima, ostali euryarchaeota koji proizvode metan kao otpadni proizvod i korarchaeota, kategoriju arheja koje također žive na visokim temperaturama okruženja.

Nanoarchaeota se razlikuju od ostalih arheja po tome što žive na vrhu drugog arhejskog organizma zvanog Ignicoccus. Podtipovi korarchaeota i nanoarchaeota uključuju metanogeni, organizmi koji proizvode plinoviti metan kao nusprodukt probavnih procesa ili procesa stvaranja energije; halofili ili arheje koje vole sol; termofili, organizmi koji uspijevaju na ekstremno visokim temperaturama; i psihrofili, arhejski organizmi koji žive u izrazito hladnim temperaturama.

Bakterije žive i uspijevaju svugdje na planeti: na vrhu planina, na dnu najdubljih oceana na svijetu, unutar probavnih trakta i ljudi i životinja, pa čak i u smrznutim stijenama i ledu sjevera i juga motke. Bakterije se s godinama mogu širiti nadaleko, jer mogu dugo mirovati.

Bakterije postoje kao vodeća živa bića na planetu, jer su ovdje već tri četvrtine povijesti u razvoju. Poznati su po svojoj sposobnosti prilagodbe većini staništa na planeti. Dok neke bakterije uzrokuju virulentne bolesti kod životinja, biljaka i ljudi, većina bakterija djeluje kao "korisna" sredstva iz okoliša s metaboličkim procesima koji održavaju više oblike života.

Ostali oblici bakterija djeluju zajedno s biljkama i beskičmenjacima (bićima bez kralježnice) u simbiotskim odnosima koji izvršavaju važne funkcije. Bez ovih jednostaničnih organizama mrtvim biljkama i životinjama trebalo bi više vremena da propadaju i tlo bi prestalo biti plodno. Istraživači i znanstvenici koriste neke bakterije u kemikalijama, lijekovima, antibioticima, pa čak i u pripremi hrane poput kiselog kupusa, jogurta i kefira te kiselih krastavaca. Kao jednostavni jednostanični organizmi, stanice bakterija imaju karakteristična obilježja:

• Poput arheja, znanstvenici definiraju bakterije kao prokariontske stanice, bez definirane ili odvojene jezgre.
• Membrane se sastoje od nerazgranatih lanaca masnih kiselina povezanih s glicerolom esterskim vezama poput eukarije.
• Stanični zidovi bakterija sadrže peptidoglikan.
• Tradicionalni antibakterijski antibiotici djeluju na bakterije, ali se opiru antibioticima koji utječu na eukariju.
• Imaju rRNA specifičnu za bakterije zbog prisutnosti molekularnih područja koja se razlikuju od rRNA pronađene u arhejama i eukariji.
  

Znanstvenici klasificiraju većinu bakterija u tri skupine, na temelju toga kako reagiraju na kisik u obliku plina. Aerobni bakterije uspijevaju u okolišu s kisikom i trebaju kisik za život. Anaerobni bakterije ne vole plinoviti kisik; primjer tih bakterija bile bi one koje žive u sedimentima duboko pod vodom ili one koje uzrokuju trovanje hranom na bazi bakterija. Posljednje, fakultativni anaerobi su bakterije koje preferiraju prisutnost kisika u svom rastućem okruženju, ali mogu živjeti bez njega.

Ali istraživači također klasificiraju bakterije prema načinu na koji dobivaju energiju: kao heterotrofi i autotrofi. Autotrofi, poput biljaka koje napaja svjetlosna energija (zvane fotoautotrofni), stvaraju vlastiti izvor hrane učvršćivanje ugljičnog dioksida ili kemoautotrofnim sredstvima, oksidacijom dušika, sumpora ili drugih elemenata procesi. Heterotrofi energiju uzimaju iz okoline razgrađujući organske spojeve, poput saprobnog bakterije koje žive u raspadajućoj materiji, kao i bakterije koje se oslanjaju na fermentaciju ili disanje energije.

Sljedeći način na koji znanstvenici grupiraju bakterije je njihov oblik: kuglasti, u obliku šipke i spirala. Ostali oblici bakterija uključuju nitasti, plašt, četvrtast, peteljkast, u obliku zvijezde, vretenast, režnjast, trihom (oblikovanje dlaka) i pleomorfni bakterija sa sposobnošću promjene oblika ili veličine na temelju okoline.

Daljnje klasifikacije uključuju mikoplazme, bakterije koje uzrokuju bolesti na koje djeluju antibiotici jer im nedostaje stanični zid; cijanobakterija, fotoautotrofne bakterije poput plavozelenih algi; gram-pozitivne bakterije, koji u testu gramnih mrlja emitiraju ljubičastu boju, jer test boji njihove debele stanične stijenke; i gram negativne bakterije koji postaju ružičasti u testu mrlja na gramima zbog svojih tankih, ali čvrstih vanjskih stijenki. Gram-pozitivne bakterije bolje reagiraju na antibiotike nego gram-negativne bakterije, jer dok je njihov stijenka debeo je prodoran, dok su u gramnegativnih bakterija njegove stanične stjenke tanke, ali djeluju više poput neprobojne metke prsluk.

Dok eukarioti uključuju mnoge višećelijske organizme u gljivama, biljnim i životinjskim kraljevstvima, ovo glavno područje života uključuje i jednoćelijske organizme. Jednostanični eukarioti imaju stanične zidove koji mogu mijenjati svoj oblik u usporedbi s prokarionima koji imaju krute stanične zidove. Većina znanstvenika tvrdi da su eukarioti evoluirali od prokariota jer i jedni i drugi koriste RNA i DNA kao genetski materijal; obje koriste 20 aminokiselina; i oboje imaju dvoslojnu staničnu membranu lipid (otapiv u organskim otapalima) i koriste D šećere i L-aminokiseline. Specifične karakteristike eukariota uključuju:

• Eukarioti imaju prepoznatljivu, odvojenu jezgru zaštićenu membranom.
• Membrane se, poput bakterija, sastoje od nerazgranatih lanaca masnih kiselina povezanih glicerolom esterske veze (što čini stanične stijenke osjetljivijima na vanjsko okruženje u usporedbi s arheje).
• Stanični zidovi - u eukariotima koji ih imaju - ne sadrže peptidoglikan.
• Antibakterijski antibiotici uglavnom ne utječu na stanice eukariota, ali reagiraju ili reagiraju na antibiotike koji tipično utječu na eukariotske stanice.
• Eukariotske stanice imaju molekularno područje s rRNA različito od rRNA koje postoje u arhejama i bakterijama.

Eukariotska domena sadrži četiri kraljevstva ili potkategorije: protisti, gljivice, bilje i životinje. Od njih, protisti sadrže samo jednoćelijske organizme, dok carstvo gljiva sadrži oba. Kraljevstvo Protista uključuje žive organizme poput alge, euglenoidi, praživotinje i kalupi za sluz. Kraljevstvo gljiva uključuje i jednoćelijske i višećelijske organizme. Jednoćelijski organizmi u carstvu gljiva uključuju kvasci i chytrids, ili fosilizirane gljive. Većina organizama unutar biljnog i životinjskog carstva su višećelijske.

Iako je većini jednoćelijskih entiteta na planetu obično potreban mikroskop, možete promatrati vodene alge, Caulerpa taxifolia, golim okom. Definirana kao vrsta morskih algi porijeklom iz Indijskog oceana i Havaja, ova alga ubojica je invazivna vrsta drugdje. Ovaj živi organizam u biljnom carstvu može narasti od 6 do 12 centimetara i ima peraste spljoštene grane, koje proizlaze iz trkača, u tamnim do svijetlozelenim nijansama.

Smješten u brdima iznad sveučilišta u Berkeleyu, smješten je Lawrence Berkeley Nacionalni laboratorij, kojim zajednički upravljaju Američko ministarstvo energetike i Sveučilište Kalifornija sustav. Međunarodni tim znanstvenika, predvođen istraživačima iz laboratorija Berkeley, otkrio je 2015. godine što mogao biti najmanji jednoćelijski organizam zabilježen na slici snimljenoj s moćne snage mikroskop.

Ovaj jednoćelijski organizam, prokariontska bakterija, toliko je malen da bi vam 150.000 ovih izdvojenih staničnih bakterija moglo sjesti na vrh dlake s glave. Istraživači nastavljaju proučavati ove za koje se vjeruje da su uobičajeni organizmi, jer im nedostaju mnoge značajke potrebne za funkcioniranje s drugim organizmima. Čini se da stanice imaju DNK, mali broj ribosoma i dodatke poput niti, ali se više nego vjerojatno oslanjaju na druge bakterije da bi živjele.

Znanstvenici sa Sveučilišta Charles u Pragu otkrili su jedini poznati organizam eukariota koji ne sadrži određenu vrstu mitohondrija, a pronašli su ga u crijevima činčile kućnog ljubimca. Kao snaga stanice, mitohondriji čine nekoliko stvari. U prisutnosti kisika, mitohondriji mogu napuniti molekule i proizvesti kritične proteine. Ali ovaj organizam, rođak bakterija giardia, koristi sustav poput onoga koji se obično nalazi u bakterijama - bočni prijenos gena - za sintezu proteina. Kako bakterije postoje prvenstveno kao prokariotske stanice, pronalazak eukariotske stanice povezane s bakterijama iznimka je od pravila.