Arheja: struktūra, raksturojums un joma

Arheja ir salīdzinoši jauna dzīves klasifikācija, kuru sākotnēji 1977. gadā ierosināja amerikāņu mikrobiologs Karls Vēzs.

Viņš atklāja, ka baktērijas, kas ir prokariotu šūnas bez kodola, var iedalīt divās atšķirīgās grupās, pamatojoties uz to ģenētisko materiālu. Gan baktērijas, gan arhejas ir vienšūnas organismi, bet arhejām ir pavisam cits šūnu membrānu struktūra, kas ļauj viņiem izdzīvot ekstremālos apstākļos.

Sākumā Woese ieteica dzīvi sagrupēt trijās jomās: Eukarya, Bacteria un Archaebacteria. (Jūs varat redzēt, ka šie trīs vārdi sākas ar mazajiem burtiem, bet, runājot par konkrētajiem domēniem, šie vārdi tiek ierakstīti ar lielo burtu.)

Kad vairāk pētījumu atklāja, ka domēna Archaebacteria šūnas faktiski diezgan atšķiras no baktērijām, vecais termins tika atcelts. Jaunie domēna vārdi ir Bacteria, Archaea un Eukarya, kur Eukarya sastāv no organismiem, kuru šūnām ir kodols.

Dzīvības kokā domēna arhejas šūnas atrodas starp baktēriju šūnām un eikalijas šūnām, kurās ietilpst daudzšūnu organismi un augstāki dzīvnieki.

Arhejas reproducējas neaseksuāli, izmantojot bināro šķelšanos; šūnas sadalās divās daļās kā baktērijas. Pēc membrānas un ķīmiskās struktūras arheju šūnām ir kopīgas iezīmes eikariotu šūnas. Unikālās arhejas īpašības ietver to spēju dzīvot ārkārtīgi karstā vai ķīmiski agresīvā vidē, un tās var atrast visā Zemē, lai kur arī baktērijas izdzīvot.

Tos arhejus, kas dzīvo ekstremālos biotopos, piemēram, karstajos avotos un dziļjūras ventilācijas atverēs, sauc par ekstremofiliem. Aizraujoši, jo viņi diezgan nesen tika identificēti kā atsevišķs domēns dzīves kokā informācija par arhejām, to evolūciju, uzvedību un struktūru joprojām tiek saglabāta atklāja.

Arhejas ir prokariotes, kas nozīmē, ka šūnām nav a kodols vai cita ar membrānu saistīta organellas viņu kamerās.

•••Dana Čena | Zinātniskā

Tāpat kā baktērijām, šūnām ir savīts DNS gredzens, un šūnu citoplazmā ir ribosomas šūnu olbaltumvielu un citu šūnai nepieciešamo vielu ražošanai. Atšķirībā no baktērijām, šūnapvalki un membrāna var būt stingra un piešķirt šūnai noteiktu formu, piemēram, plakanu, stieņa vai kubveida.

Arheju sugām ir kopīgas īpašības, piemēram, forma un vielmaiņa, un tās var vairoties ar bināro šķelšanos tāpat kā baktērijas. Gēnu horizontāla pārnešana tomēr ir izplatīta, un arheju šūnas var no savas vides uzņemt plazmīdas, kas satur DNS, vai apmainīt DNS ar citām šūnām.

Tā rezultātā arheju sugas var ātri attīstīties un mainīties.

Arhejas šūnu sieniņu pamatstruktūra ir līdzīga baktērijām, jo ​​struktūra balstās uz ogļhidrātu ķēdēm.

Tā kā arhejas izdzīvo daudzveidīgākā vidē nekā citas dzīvības formas, to šūnu sienām un šūnu metabolismam jābūt vienlīdz daudzveidīgam un pielāgotam apkārtnei.

Tā rezultātā dažās arhejas šūnu sieniņās ir ogļhidrāti, kas atšķiras no baktēriju šūnu sieniņām, un daži satur olbaltumvielas un lipīdus, lai tiem piešķirtu izturību un izturību pret ķīmiskām vielām.

Dažas arheju šūnu unikālās īpašības ir saistītas ar to šūnu membrānas īpašajām īpašībām.

Šūnas membrāna atrodas šūnas sieniņā un kontrolē vielu apmaiņu starp šūnu un tās vidi. Tāpat kā visas citas dzīvās šūnas, arī arhejas šūnu membrānu veido fosfolipīdi ar taukskābju ķēdēm, taču arhejas fosfolipīdu saites ir unikālas.

Visām šūnām ir a fosfolipīds divslānis, bet arhejas šūnās divslānim ir ēteris saista, kamēr baktēriju un eikariotu šūnām ir esteris obligācijas.

Ētera saites ir izturīgākas pret ķīmisko aktivitāti un ļauj arheju šūnām izdzīvot ekstremālos apstākļos, kas nogalinātu citas dzīvības formas. Lai gan ētera saite ir galvenā arhejas šūnu atšķirīgā iezīme, šūnas membrāna no citām šūnām atšķiras arī ar tās struktūras detaļām un ilgtermiņa izmantošanu izoprenoīds ķēdes, lai tās unikālos fosfolipīdus ražotu ar taukskābēm.

Šūnu membrānu atšķirības norāda uz evolūcijas attiecībām, kurās baktērijas un eikarioti attīstījās pēc arhejām vai atsevišķi no tām.

Tāpat kā visas dzīvās šūnas, arī arhejas paļaujas uz DNS replikāciju, lai nodrošinātu, ka meitas šūnas ir identiskas vecāku šūnām. Arheju DNS struktūra ir vienkāršāka nekā eikariotiem un līdzīga baktēriju gēnu struktūrai. DNS atrodas atsevišķās apļveida plazmīdās, kuras sākotnēji tiek savītas un iztaisnojas pirms šūnu dalīšanās.

Kaut arī šis process un turpmākā šūnu binārā šķelšanās ir līdzīga baktērijām, DNS sekvenciju replikācija un tulkošana notiek tāpat kā eikariotos.

Kad šūnas DNS ir izlocīts, RNS polimerāzes ferments, ko izmanto gēnu kopēšanai, ir vairāk līdzīgs eikariota RNS polimerāzei nekā atbilstošajam baktēriju enzīmam. DNS kopijas izveide arī atšķiras no baktēriju procesa.

DNS replikācija un tulkošana ir viens no veidiem, kā arhejas vairāk līdzinās dzīvnieku, nevis baktēriju šūnām.

Tāpat kā ar baktērijām, flagella ļaujiet arhejai pārvietoties.

Viņu struktūra un darbības mehānisms ir līdzīgi arhejās un baktērijās, taču tas, kā tie attīstījās un kā tiek uzbūvēti, atšķiras. Šīs atšķirības vēlreiz liek domāt, ka arhejas un baktērijas attīstījās atsevišķi, diferenciācijas brīdī jau evolucionāri.

Abu domēnu pārstāvju līdzības var izsekot vēlākai horizontālai DNS apmaiņai starp šūnām.

Arhijas karodziņš ir garš kātiņš ar pamatni, kas var attīstīt rotējošu darbību kopā ar šūnas membrānu. Rotācijas darbības rezultātā notiek kustība, kas var virzīt šūnu uz priekšu. Arhejās kāts tiek veidots, pievienojot materiālu pamatnei, savukārt baktērijās dobais kāts tiek veidots, pārvietojot materiālu uz augšu dobajā centrā un nogulsnējot to augšpusē.

Flagellas ir noderīgas, pārvietojot šūnas uz pārtiku un izplatot pēc šūnu dalīšanās.

Arheju galvenā atšķirīgā iezīme ir spēja izdzīvot toksiskās vidēs un ekstremālos biotopos.

Arhejas atkarībā no apkārtnes ir pielāgotas, ņemot vērā to šūnu sieniņu, šūnu membrānu un metabolismu. Arhejā var izmantot dažādus enerģijas avotus, tostarp saules gaismu, spirtu, etiķskābi, amonjaku, sēru un oglekļa fiksāciju no oglekļa dioksīda atmosfērā.

Atkritumu produkti ietver metānu, un metanogēnās arhejas ir vienīgās šūnas, kas spēj ražot šo ķīmisko vielu.

Arhejas šūnas, kas spēj dzīvot ekstremālos apstākļos, var klasificēt atkarībā no to spējas dzīvot noteiktos apstākļos. Četras šādas klasifikācijas ir:

• Pielaide augstām temperatūrām: hipertermofīls.
  
• Spēj izdzīvot skābā vidē: acidofīls.
• Var izdzīvot ļoti sārmainos šķidrumos: alkalifils.
• Pielaide augstam sāls saturam: halofīls.

Dažas no visnaidīgākajām vidēm uz Zemes ir dziļūdens hidrotermālās atveres Klusā okeāna dibenā un karstie avoti, piemēram, tie, kas atrodami Jeloustounas nacionālajā parkā. Augsta temperatūra kombinācijā ar kodīgām ķīmiskām vielām parasti ir naidīga pret dzīvību, taču tādām arhejām kā ignicoccus nav problēmu ar šīm vietām.

Arheju pretestība šādiem apstākļiem ir likusi zinātniekiem izpētīt, vai arhejas vai tamlīdzīgi organismi varētu izdzīvot kosmosā vai uz citādi naidīgām planētām, piemēram, Marsa.

Arhejas domēns ar savām unikālajām īpašībām un salīdzinoši nesen parādīto ievērojamību sola to darīt atklāt interesantākas šo šūnu īpašības un iespējas, un tas var piedāvāt pārsteidzošus atklājumus nākotnē.