古細菌は、1977年にアメリカの微生物学者であるCarlWoeseによって最初に提案された比較的新しい生命の分類です。
彼はそのバクテリアを発見しました 原核細胞 核がなければ、遺伝物質に基づいて2つの異なるグループに分けることができます。 バクテリアと古細菌はどちらも単細胞生物ですが、古細菌は完全に異なります 細胞膜 彼らが極端な環境で生き残ることを可能にする構造。
古細菌の定義
ウーズは最初、生命を真核生物、細菌、古細菌の3つの領域に分類することを提案しました。 （これらの3つの名前は小文字で始まる場合がありますが、特定のドメインについて話すときは、用語は大文字になっています。）
より多くの研究により、古細菌ドメインの細胞が実際には細菌とはかなり異なることが明らかになったとき、古い用語は削除されました。 新しいドメイン名はバクテリア、古細菌、真核生物で、真核生物は細胞に核を持つ生物で構成されています。
生命の木では、古細菌ドメインの細胞は、細菌の細胞と真核生物の細胞の間に位置し、多細胞生物や高等動物が含まれます。
古細菌は二分裂を通じて無性生殖します。 細胞はバクテリアのように2つに分裂します。 それらの膜と化学構造に関して、古細菌細胞は特徴を共有します 真核細胞. 独特の古細菌の特徴には、非常に高温または化学的に攻撃的な環境に住む能力が含まれ、地球のどこにいても見つけることができます バクテリア 生き残ります。
温泉や深海の噴出孔などの極端な生息地に生息する古細菌は、極限環境微生物と呼ばれます。 生命の木の別のドメインとしてのかなり最近の識別のために、魅力的です 古細菌、それらの進化、それらの行動およびそれらの構造についての情報はまだあります 発見されました。
古細菌の構造
古細菌は原核生物であり、これは細胞が持っていないことを意味します 核 または他の膜結合 オルガネラ 彼らの細胞の中で。
•••ダナ・チェン| 科学
バクテリアのように、細胞はDNAのコイル状のリングを持っており、細胞質には細胞タンパク質や細胞が必要とする他の物質を生成するためのリボソームが含まれています。 バクテリアとは異なり、 細胞壁 膜は硬く、セルにフラット、ロッド型、キュービックなどの特定の形状を与えることができます。
古細菌種は、形や代謝などの共通の特徴を共有しており、細菌と同じように二分裂を介して繁殖することができます。 ただし、遺伝子の水平伝播は一般的であり、古細菌細胞は、環境からDNAを含むプラスミドを取り込むか、他の細胞とDNAを交換する場合があります。
その結果、古細菌の種は急速に進化し、変化する可能性があります。
細胞壁
古細菌の細胞壁の基本的な構造は、その構造が炭水化物鎖に基づいているという点で細菌の構造と似ています。
古細菌は他の生物よりも多様な環境で生き残るため、古細菌の細胞壁と細胞代謝は等しく変化し、周囲に適応する必要があります。
その結果、古細菌の細胞壁には、細菌の細胞壁とは異なる炭水化物が含まれているものもあれば、タンパク質や脂質が含まれているものもあり、化学物質に対する強度と耐性を備えています。
細胞膜
古細菌細胞のユニークな特徴のいくつかは、それらの細胞膜の特別な特徴によるものです。
細胞膜は細胞壁の内側にあり、細胞とその環境との間の物質の交換を制御します。 他のすべての生細胞と同様に、古細菌の細胞膜は脂肪酸鎖を持つリン脂質で構成されていますが、古細菌のリン脂質の結合は独特です。
すべてのセルには リン脂質 二重層ですが、古細菌細胞では、二重層は エーテル バクテリアと真核生物の細胞が持っている間に結合 エステル 絆。
エーテル結合は化学活性に対してより耐性があり、古細菌細胞が他の生命体を殺すであろう極端な環境で生き残ることを可能にします。 エーテル結合は古細菌細胞の重要な差別化特性ですが、細胞膜はその構造の詳細と長い使用法において他の細胞のそれとも異なります イソプレノイド 脂肪酸で独自のリン脂質を作るための鎖。
細胞膜の違いは、細菌と真核生物が古細菌に続いて、または古細菌とは別に発達した進化的関係を示しています。
遺伝子と遺伝情報
すべての生細胞と同様に、古細菌はDNAの複製に依存して、娘細胞が親細胞と同一であることを保証します。 古細菌のDNA構造は真核生物よりも単純で、細菌の遺伝子構造に似ています。 DNAは、最初はコイル状になっていて、細胞分裂の前にまっすぐになる単一の環状プラスミドに見られます。
このプロセスとそれに続く細胞の二分裂はバクテリアのそれと似ていますが、DNA配列の複製と翻訳は真核生物の場合と同じように行われます。
細胞のDNAがほどけると、遺伝子のコピーに使用されるRNAポリメラーゼ酵素は、対応する細菌酵素よりも真核生物のRNAポリメラーゼに似ています。 DNAコピーの作成も細菌のプロセスとは異なります。
DNAの複製と翻訳は、古細菌が細菌よりも動物の細胞に似ている方法の1つです。
べん毛
バクテリアと同じように、 べん毛 古細菌が動くのを許しなさい。
それらの構造と操作メカニズムは古細菌と細菌で似ていますが、それらがどのように進化し、どのように構築されるかは異なります。 これらの違いは、古細菌と細菌が別々に進化し、進化の観点からは初期の分化点を持っていることを再び示唆しています。
2つのドメインのメンバー間の類似性は、後の細胞間の水平方向のDNA交換にまでさかのぼることができます。
古細菌のべん毛は、細胞膜と連動して回転作用を起こすことができる基部を持つ長い茎です。 回転運動は、細胞を前方に推進することができる鞭のような動きをもたらします。 古細菌では、茎は基部に材料を追加することによって構築されますが、細菌では、中空の茎は、材料を中空の中心に移動して上部に堆積させることによって構築されます。
べん毛は、細胞を食物に向かって移動させ、その後に広がるのに役立ちます 細胞分裂.
古細菌はどこで生き残るのですか？
古細菌の主な差別化特性は、有毒な環境や極端な生息地で生き残る能力です。
それらの周囲に応じて、古細菌はそれらの細胞壁、細胞膜および代謝に関して適応されます。 古細菌は、太陽光、アルコール、酢酸、アンモニア、硫黄、大気中の二酸化炭素からの炭素固定など、さまざまなエネルギー源を使用できます。
廃棄物にはメタンが含まれ、メタン生成古細菌はこの化学物質を生成できる唯一の細胞です。
極限環境で生きることができる古細菌細胞は、特定の条件で生きることができる能力に応じて分類することができます。 そのような4つの分類は次のとおりです。
- 高温に対する耐性： 超好熱性.
- 酸性環境に耐えることができる： 好酸性.
- 高アルカリ性液体で生き残ることができます： 好アルカリ性.
- 高塩分に対する耐性： 好塩性.
地球上で最も敵対的な環境のいくつかは、太平洋の底にある深海の熱水噴出孔と、イエローストーン国立公園に見られるような温泉です。 腐食性化学物質と組み合わせた高温は通常、生命に敵対しますが、イグニコックスなどの古細菌はそれらの場所に問題はありません。
このような条件に対する古細菌の耐性により、科学者たちは古細菌または同様の生物が宇宙や火星などの敵対的な惑星で生き残ることができるかどうかを調査するようになりました。
それらの独特の特徴と比較的最近の目立つ出現により、古細菌ドメインは次のことを約束します これらの細胞のより興味深い特徴と能力を明らかにし、それは驚くべき啓示を提供するかもしれません 未来。