רשימת אורגניזמים תאיים

התא הוא האורגניזם החי הקטן ביותר המכיל את כל תכונות החיים, ובעיקר כל החיים על פני כדור הארץ מתחילים כאורגניזם חד תאי. קיימים כיום שני סוגים של אורגניזמים חד תאיים: פרוקריוטים ו אקריוטים, אלה ללא גרעין המוגדר בנפרד ואלה עם גרעין המוגן על ידי קרום תא. מדענים טוענים כי פרוקריוטים הם צורת החיים העתיקה ביותר, שהופיעו לראשונה כ -3.8 מיליון שנה, ואילו אקריוטים הופיעו לפני כ -2.7 מיליארד שנה. הטקסונומיה של אורגניזמים חד תאיים נופלת לאחד משלושת תחומי החיים העיקריים: אוקריוטים, חיידקים וארכיות.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

ביולוגים מסווגים את כל האורגניזמים החיים לשלושת תחומי החיים המתחילים באורגניזמים תאיים לתאים רב-תאיים: ארכאיים, חיידקים ואאוקריוטים.

כל האורגניזמים החד-תאיים והרב-תאיים חולקים את היסודות הבאים:

1. קרום פלזמה המגן ומפריד בין התא החי לסביבה החיצונית תוך מתן אפשרות את זרימת המולקולות על פני השטח שלה, בנוסף לקולטנים ספציפיים בתוך התא שיכולים להשפיע על התא אירועים.
2. אזור פנימי המאכלס DNA.
3. פרט לחיידקים, כל התאים החיים מכילים תאים המופרדים ממברנה, חלקיקים וגדילים שטופים בחומר דמוי נוזל כמעט.
   

לפני שנת 1969, ביולוגים סיווגו את חיי הסלולר לשתי ממלכות: צמחים ובעלי חיים. לאחר 1969 עד 1990 הסכימו מדענים על מערכת סיווג של חמש ממלכות שכללה מונרה (חיידקים), פרוטיסטים, צמחים, פטריות ובעלי חיים. אך ד"ר קרל ווז (1928-2012), בעבר פרופסור במחלקה למיקרוביולוגיה באוניברסיטת אילינוי, הציע מבנה חדש עבור סיווג של אורגניזמים תאיים חד-תאיים וישויות רב-תאיות בשנת 1990 המורכב משלושה תחומים, ארכאיים, חיידקים ואאוקריוטים, מסווגים משנה ל שש ממלכות. רוב המדענים משתמשים כיום בטקסונומיה או במערכת הסיווג הזו.

ארכיאה משגשגת בסביבות קיצוניות, שנחשבו בעבר כלא קיימות לחיים: פתחי אוורור הידרותרמיים בים עמוק, מעיינות חמים, ים המלח, בריכות אידוי מלח ואגמים חומציים. לפני הצעתו של ד"ר ווז, מדענים זיהו לראשונה ארכיאיות כארכיא-חיידקים - חיידקי תאים בודדים קדומים - מכיוון שהם נראו כמו חיידקים פרוקריוטים, אורגניזמים תאיים חד-פעמיים חסרי גרעין קשור קרום נפרד או אברונים. מחקרים נוספים שערכו ד"ר ווז, עמיתיו ומדענים אחרים הביאו אותם להבין כי אלה חיידקים קדומים היו קשורים קשר הדוק יותר לאאוקריוטים בגלל התכונות הביוכימיות שהם לְהַצִיג. מדענים וחוקרים גילו גם ארכאים החיים במערכת העיכול והעור של האדם.

ארכאיים חולקים מאפיינים של פרוקריוטים ואאוקריוטים, ולכן הם קיימים על ענף נפרד בין חיידקים לאאוקריוטים בעץ החיים הפילוגנטי. כשמדענים גילו שארכיא-חיידקים אינם למעשה חיידקים קדומים, הם שמו להם ארקאה. התכונות הבאות מגדירות אורגניזמים של תאים בודדים בארכיה:

• הם תאים פרוקריוטיים, אך דומים גנטית יותר לאיקריוטים.
• ממברנות תאיות מורכבות משרשראות פחמימנים מסועפות, שלא כמו חיידקים ואוקריה, המחוברות לגליצרול באמצעות קישורי אתר.
• בדפנות התאים ארכאיים אין פפטידוגליקנים, פולימרים המורכבים מסוכרים וחומצות אמינו היוצרים שכבת קורה מחוץ לדפנות התא של רוב החיידקים.
• בעוד שארכאות אינן מגיבות לאנטיביוטיקה מסוימת שחיידקים מגיבים אליהן, הן מגיבות לאנטיביוטיקה מסוימת המצוקה את האאוקריוטים.
• ארכיא מכיל חומצה ריבונוקלאית ריבוזומלית (rRNA) ספציפית לארכאאה, החיונית לחלבון סינתזה, שזוהתה על ידי אזורים מולקולריים בניגוד לזו של ה- rRNA שנמצא בחיידקים אוקריאיה.
  

הסיווגים העיקריים של ארכאיים כוללים crenarchaeota, אוריארכיאוטה ו korarchaeotaוכן חלוקות המשנה המוצעות של nanoarchaeota והמוצע thaumarchaeota. סיווגים פרטניים מציינים את סוגי הסביבות בהן חוקרים ומדענים מוצאים אורגניזמים חד תאיים אלה. Crenarchaeota חיים בסביבות של חומציות וטמפרטורה קיצוניים, ומחמצן אמוניה; אוריארכיאוטה כוללת אורגניזמים המחמצנים מתאן ואוהבים מלח בסביבות ים עמוק, אוריאארכיאוטה אחרת לייצר מתאן כמוצר פסולת וקורארכיאוטה, קטגוריה של ארכיאות החיות גם בטמפרטורה גבוהה סביבות.

Nanoarchaeota נבדלים מארכאות אחרות בכך שהם חיים על גבי אורגניזם ארכיאני אחר שנקרא איגניקוקוס. תת-סוגים של korarchaeota ו nanoarchaeota כוללים מתנוגנים, אורגניזמים המייצרים גז מתאן כתוצר לוואי של תהליכי העיכול או יצירת אנרגיה; הלופילים או ארכיאאה חובבת מלח; תרמופילים, אורגניזמים המשגשגים בטמפרטורות גבוהות במיוחד; ו פסיכופילים, אורגניזמים ארכאיים החיים בטמפ 'קרים במיוחד.

חיידקים חיים ומשגשגים בכל מקום על פני כדור הארץ: על גבי הרים, בקרקעית האוקיינוסים העמוקים בעולם, בתוך דרכי העיכול של בני אדם ובעלי חיים, ואפילו בסלעים ובקרח הקפואים של הצפון והדרום מוטות. חיידקים יכולים להתפשט לרחבה לאורך שנים מכיוון שהם יכולים לרדום לתקופות ממושכות.

חיידקים קיימים כיצורים החיים המובילים ביותר על פני כדור הארץ, לאחר שהיו כאן לפחות שלושה רבעים מההיסטוריה המתפתחת של כדור הארץ. הם ידועים ביכולתם להסתגל לרוב בתי הגידול על פני כדור הארץ. בעוד שחיידקים מסוימים גורמים למחלות ארסיות בבעלי חיים, בצמחים ובבני אדם, רוב החיידקים פועלים כגורמים "מועילים" של הסביבה עם תהליכים מטבוליים המקיימים צורות חיים גבוהות יותר.

צורות אחרות של חיידקים פועלות בשילוב עם צמחים וחסרי חוליות (יצורים ללא עמוד שדרה) במערכות יחסים סימביוטיות המבצעות פונקציות חשובות. ללא אורגניזמים חד תאיים אלה, לצמחים מתים ולבעלי חיים ייקח זמן רב יותר להתפוררות והקרקע תפסיק להיות פורייה. חוקרים ומדענים משתמשים בכמה חיידקים בכימיקלים, תרופות, אנטיביוטיקה ואפילו בהכנת מזונות כמו כרוב כבוש, יוגורט וכפיר, וחמוצים. כאורגניזמים חד תאיים פשוטים, לתאי חיידק מאפיינים ייחודיים:

• כמו ארכיא, מדענים מגדירים חיידקים כתאים פרוקריוטיים, ללא גרעין מוגדר או נפרד.
• ממברנות מורכבות משרשראות חומצות שומן לא מסועפות המחוברות לגליצרול באמצעות קישורי אסטר כמו eukarya.
• קירות תאיים של חיידקים מכילים פפטידוגליקן.
• אנטיביוטיקה אנטיבקטריאלית מסורתית משפיעה על חיידקים, אך הם מתנגדים לאנטיביוטיקה הפוגעת באאוקריה.
• יש rRNA ספציפי לחיידקים בגלל נוכחותם של אזורים מולקולריים השונים מ- rRNA שנמצא בארכאה ובאאוקריה.
  

מדענים מסווגים את רוב החיידקים לשלוש קבוצות, בהתבסס על האופן שבו הם מגיבים לחמצן בצורת גז. אירובי חיידקים משגשגים בסביבות חמצן ודורשים חמצן כדי לחיות. אנאירובי חיידקים לא אוהבים חמצן גזי; דוגמה לחיידקים אלה תהיה אלה החיים במשקעים עמוקים מתחת למים או כאלה הגורמים להרעלת מזון על בסיס חיידקים. לבסוף, אנאירובים פקולטטיביים הם חיידקים שמעדיפים נוכחות של חמצן בסביבות הגידול שלהם אך יכולים לחיות בלעדיו.

אך החוקרים מסווגים גם חיידקים בדרך בה הם משיגים אנרגיה: כמו הטרוטרופים ו אוטוטרופים. אוטוטרופים, כמו צמחים המופעלים על ידי אנרגיית אור (נקראים פוטו אוטוטרופיים), מייצרים מקור מזון משלהם על ידי קיבוע פחמן דו חמצני, או באמצעים כימוטוטרופיים, באמצעות חנקן, גופרית או חמצון אחר תהליכים. הטרוטרופים לוקחים את האנרגיה שלהם מהסביבה על ידי פירוק תרכובות אורגניות, כמו ספרובי חיידקים החיים בחומר מתפורר, כמו גם חיידקים הנשענים על תסיסה או נשימה אֵנֶרְגִיָה.

דרך נוספת שבה מדענים מקבצים חיידקים היא לפי צורותיהם: כדורית, בצורת מוט ו סְלִילִי. צורות אחרות של חיידקים כוללות נימה, עטוף, מרובע, גבעולי, בצורת כוכב, בצורת ציר, אונות, יוצר טריכום (מעצב שיער) ו pleomorphic חיידקים בעלי יכולת לשנות את צורתם או גודלם על סמך הסביבה.

סיווגים נוספים כוללים מיקופלזמות, חיידקים הגורמים למחלות המושפעים מאנטיביוטיקה משום שהם חסרים דופן תאים; ציאנובקטריה, חיידקים פוטו-אוטוטרופיים כמו אצות כחולות-ירוקות; חיידקים חיוביים לגרם, הפולטות סגול במבחן הכתם גרם כיוון שהבדיקה צובעת את קירות התא העבים שלהם; ו חיידקים שליליים גרם שהופכים לורודים במבחן הכתם גרם בשל קירותיהם החיצוניים הדקים, אך החזקים. חיידקים חיוביים לגראם מגיבים טוב יותר לאנטיביוטיקה מאשר חיידקים שליליים בגרם מכיוון שבעוד הקיר של הראשון הוא עבה, הוא חדיר, ואילו אצל חיידקים שליליים גרם דפנותיו הסלולריות דקות, אך פועלות יותר כמו קליע אֵפוֹד.

בעוד שהאוקריוטים כוללים אורגניזמים רב תאיים בממלכות הפטריות, הצמחים ובעלי החיים, תחום חיים מרכזי זה כולל גם אורגניזמים חד תאיים. לאוקריוטים חד תאיים יש קירות תאיים שיכולים לשנות את צורתם בהשוואה לפרוקריוטים שיש להם קירות תאיים קשיחים. מרבית המדענים טוענים כי אוקריוטים התפתחו מפרוקריוטים משום ששניהם משתמשים ב- RNA וב- DNA כחומר גנטי; שניהם מנצלים 20 חומצות אמינו; ולשניהם יש ליפיד (נמס בממיסים אורגניים) קרום תאים דו שכבתי ומשתמשים בסוכרי D ובחומצות אמיניות. מאפיינים ספציפיים של אקריוטים כוללים:

• לאוקריוטים גרעין מובחן ונפרד המוגן על ידי קרום.
• ממברנות, כמו זו של חיידקים, מורכבות משרשראות חומצות שומן לא מסועפות המחוברות לגליצרול על ידי קישורי אסתר (מה שהופך את קירות התא לרגישים יותר לסביבה החיצונית בהשוואה ל ארכיא).
• קירות תאיים - באאוקריוטים שיש בהם - אינם מכילים פפטידוגליקן.
• אנטיביוטיקה אנטיבקטריאלית בדרך כלל אינה משפיעה על תאי אוקריוטה, אך הם מגיבים או מגיבים לאנטיביוטיקה המשפיעים בדרך כלל על תאים אוקריוטים.
• לתאים אוקריוטיים אזור מולקולרי עם rRNA שונה מ- rRNA הקיימים בארכיאאה וחיידקים.

התחום האיקריוטי מכיל ארבע ממלכות או קטגוריות משנה: פרוטיסטים, פטריות, צמחים ו בעלי חיים. מתוכם, פרוטיסטים מכילים אורגניזמים תאיים בודדים ואילו ממלכת הפטריות מכילה את שניהם. ממלכת פרוטיסטה כוללת אורגניזמים חיים כמו אצות, שבלונות, פרוטוזואנים ו תבניות סליים. ממלכת הפטריות כוללת גם אורגניזמים תאיים בודדים וגם אורגניזמים. אורגניזמים של תאים בודדים בממלכת הפטריות כוללים שמרים ו ציסטרידים, או פטריות מאובנות. רוב האורגניזמים בממלכות הצומח ובעלי החיים הם רב תאיים.

למרות שרוב ישויות התאים הבודדות על פני כדור הארץ דורשות בדרך כלל מיקרוסקופ, ניתן לצפות באצות מימיות, Caulerpa taxifolia, בעין בלתי מזוינת. מוגדר כסוג אצות שמקורם באוקיאנוס ההודי ובהוואי, אצות הרוצחים הללו הן זן פולשני במקומות אחרים. אורגניזם חי זה בממלכת הצמחים יכול לגדול בין 6 ל -12 סנטימטרים ויש לו ענפים פחוסים דמויי נוצות, העולים מרץ, בגוונים כהים עד ירוקים בהירים.

ממוקם על הגבעות מעל קמפוס ברקלי באוניברסיטת קליפורניה, יושב לורנס ברקלי המעבדה הלאומית, המנוהלת במשותף על ידי משרד האנרגיה האמריקני ואוניברסיטת קליפורניה מערכת. צוות מדענים בינלאומי, בראשות חוקרי מעבדת ברקלי, גילה בשנת 2015 מה יכול להיות האורגניזם הקטן-תאי הקטן ביותר שנלכד בתמונה שנלקחה ממספק חזק מִיקרוֹסקוֹפּ.

האורגניזם החד-תאי הזה, חיידק פרוקריוטי, הוא כה קטן עד ש -150,000 מחיידקים תאיים יחידים אלה יכולים לשבת על קצה השיער מראשך. החוקרים ממשיכים לחקור אורגניזמים שכיחים אלה, שכן הם חסרים תכונות רבות הנחוצות לתפקוד עם אורגניזמים אחרים. נראה כי לתאים יש DNA, מספר קטן של ריבוזומים ותוספות דמויי חוט, אך קרוב לוודאי שסומכים על חיידקים אחרים שיחיו.

מדענים מאוניברסיטת צ'ארלס בפראג גילו את האורגניזם היחיד הידוע שאינו מכיל סוג מסוים של מיטוכונדריה, והם מצאו אותו במעיים של צ'ינצ'ילה לחיות מחמד. כמעצמת התא, המיטוכונדריה עושה כמה דברים. בנוכחות חמצן, המיטוכונדריה יכולה להטעין מולקולות ולייצר חלבונים קריטיים. אך אורגניזם זה, קרוב משפחה של חיידקי הגיארדיה, משתמש במערכת כמו זו שנמצאת בדרך כלל בחיידקים - העברת גנים רוחבית - כדי לסנתז חלבונים. מכיוון שחיידקים קיימים בעיקר כתאים פרוקריוטים, מציאת תא אאוקריוטי הקשור לחיידק היא חריג לכלל.