Archeony: struktura, charakterystyka i domena

Archaea to stosunkowo nowa klasyfikacja życia zaproponowana początkowo przez Carla Woese, amerykańskiego mikrobiologa, w 1977 roku.

Odkrył, że bakterie, które są komórki prokariotyczne bez jądra można podzielić na dwie odrębne grupy na podstawie ich materiału genetycznego. Zarówno bakterie, jak i archeony są organizmami jednokomórkowymi, ale archeony mają zupełnie inny charakter Błona komórkowa struktura, która pozwala im przetrwać w ekstremalnych warunkach.

Woese początkowo sugerował, że życie należy podzielić na trzy domeny: Eukarya, Bacteria i Archaebacteria. (Możesz zobaczyć te trzy nazwy zaczynające się od małych liter, ale kiedy mówisz o konkretnych domenach, terminy są pisane wielkimi literami).

Kiedy więcej badań ujawniło, że komórki domeny Archaebacteria w rzeczywistości znacznie się różniły od bakterii, dawny termin został porzucony. Nowe nazwy domen to Bacteria, Archaea i Eukarya, gdzie Eukarya składa się z organizmów, których komórki mają jądro.

Na drzewie życia komórki domeny archeonów znajdują się między komórkami bakterii a komórkami eukarii, które obejmują organizmy wielokomórkowe i wyższe zwierzęta.

Archeony rozmnażają się bezpłciowo poprzez rozszczepienie binarne; komórki dzielą się na dwie części jak bakterie. Pod względem struktury błonowej i chemicznej komórki archeonów mają wspólne cechy z komórki eukariotyczne. Unikalne cechy archeonów obejmują ich zdolność do życia w ekstremalnie gorących lub agresywnych chemicznie środowiskach i można je znaleźć na całej Ziemi, gdziekolwiek bakteria przetrwać.

Te archeony, które żyją w ekstremalnych siedliskach, takich jak gorące źródła i otwory głębinowe, nazywane są ekstremofilami. Ze względu na ich dość niedawną identyfikację jako odrębna domena na drzewie życia, fascynująca informacje o archae, ich ewolucji, ich zachowaniu i strukturze wciąż są odkryty.

Archaea to prokariota, co oznacza, że ​​komórki nie mają jądro lub inne związane z błoną organelle w swoich komórkach.

•••Dana Chen | Nauka

Podobnie jak bakterie, komórki mają zwinięty pierścień DNA, a cytoplazma komórki zawiera rybosomy do produkcji białek komórkowych i innych substancji potrzebnych komórce. W przeciwieństwie do bakterii, Ściana komórkowa a membrana może być sztywna i nadać komórce określony kształt, taki jak płaski, prętowy lub sześcienny.

Gatunki Archaea mają wspólne cechy, takie jak kształt i metabolizm, i mogą się rozmnażać poprzez podział binarny, podobnie jak bakterie. Poziomy transfer genów jest jednak powszechny i ​​komórki archeonów mogą pobierać plazmidy zawierające DNA ze swojego otoczenia lub wymieniać DNA z innymi komórkami.

W rezultacie gatunki archeonów mogą szybko ewoluować i zmieniać się.

Podstawowa struktura ścian komórkowych archeonów jest podobna do struktury bakterii, ponieważ opiera się na łańcuchach węglowodanowych.

Ponieważ archeony przeżywają w bardziej zróżnicowanym środowisku niż inne formy życia, ich ściana komórkowa i metabolizm komórkowy muszą być równie zróżnicowane i dostosowane do otoczenia.

W rezultacie niektóre ściany komórkowe archeonów zawierają węglowodany, które różnią się od ścian komórkowych bakterii, a niektóre zawierają białka i lipidy, które zapewniają im wytrzymałość i odporność na chemikalia.

Niektóre z unikalnych cech komórek archeonów wynikają ze szczególnych cech ich błony komórkowej.

Błona komórkowa znajduje się wewnątrz ściany komórkowej i kontroluje wymianę substancji między komórką a jej otoczeniem. Podobnie jak wszystkie inne żywe komórki, błona komórkowa archeonów składa się z fosfolipidów z łańcuchami kwasów tłuszczowych, ale wiązania w fosfolipidach archeonów są wyjątkowe.

Wszystkie komórki mają fosfolipid dwuwarstwa, ale w komórkach archeonów dwuwarstwa ma eter wiąże, podczas gdy komórki bakterii i eukariontów mają ester więzy.

Wiązania eterowe są bardziej odporne na aktywność chemiczną i pozwalają komórkom archeonów przetrwać w ekstremalnych środowiskach, które zabijają inne formy życia. Podczas gdy wiązanie eterowe jest kluczową cechą wyróżniającą komórki archeonów, błona komórkowa różni się również od innych komórek szczegółami swojej struktury i zastosowaniem długiego izoprenoid łańcuchów tworzących unikalne fosfolipidy z kwasami tłuszczowymi.

Różnice w błonach komórkowych wskazują na związek ewolucyjny, w którym bakterie i eukarionty rozwinęły się po lub oddzielnie od archeonów.

Podobnie jak wszystkie żywe komórki, archeony polegają na replikacji DNA, aby zapewnić, że komórki potomne są identyczne z komórką rodzicielską. Struktura DNA archeonów jest prostsza niż u eukariontów i podobna do struktury genów bakterii. DNA znajduje się w pojedynczych okrągłych plazmidach, które są początkowo zwinięte i prostowane przed podziałem komórki.

Chociaż ten proces i następujące po nim rozszczepienie binarne komórek jest podobne do procesu bakterii, replikacja i translacja sekwencji DNA odbywa się tak samo, jak u eukariontów.

Po rozwinięciu DNA komórki, enzym polimerazy RNA, który jest używany do kopiowania genów, jest bardziej podobny do polimerazy RNA eukariota niż do odpowiedniego enzymu bakteryjnego. Tworzenie kopii DNA również różni się od procesu bakteryjnego.

Replikacja i translacja DNA to jeden ze sposobów, w jaki archeony bardziej przypominają komórki zwierząt niż bakterii.

Podobnie jak w przypadku bakterii, wici pozwól archeonom się poruszać.

Ich struktura i mechanizm działania są podobne u archeonów i bakterii, ale sposób ich ewolucji i budowa są różne. Różnice te ponownie sugerują, że archeony i bakterie ewoluowały oddzielnie, z punktem różnicowania na wczesnym etapie ewolucyjnym.

Podobieństwa między członkami tych dwóch domen można prześledzić w późniejszej horyzontalnej wymianie DNA między komórkami.

Wić u archeonów to długa łodyga z podstawą, która może rozwinąć działanie obrotowe w połączeniu z błoną komórkową. Ruch obrotowy powoduje ruch przypominający bicz, który może napędzać komórkę do przodu. U archeonów łodyga jest budowana przez dodanie materiału u podstawy, podczas gdy u bakterii wydrążona łodyga jest budowana przez przesuwanie materiału w górę pustego środka i odkładanie go na górze.

Wici są przydatne w przemieszczaniu komórek w kierunku pożywienia i rozprzestrzenianiu się po podział komórek.

Główną cechą wyróżniającą archeony jest ich zdolność do przetrwania w toksycznych środowiskach i ekstremalnych siedliskach.

W zależności od otoczenia archeony są przystosowane pod względem ściany komórkowej, błony komórkowej i metabolizmu. Archaea mogą korzystać z różnych źródeł energii, w tym światła słonecznego, alkoholu, kwasu octowego, amoniaku, siarki i wiązania węgla z dwutlenku węgla w atmosferze.

Produkty odpadowe zawierają metan, a archeony metanogenne są jedynymi komórkami zdolnymi do produkcji tej substancji chemicznej.

Komórki archeonów zdolne do życia w ekstremalnych środowiskach można sklasyfikować w zależności od ich zdolności do życia w określonych warunkach. Cztery takie klasyfikacje to:

• Tolerancja na wysokie temperatury: hipertermofilny.
  
• Potrafi przetrwać w środowisku kwaśnym: kwasolubny.
• Może przetrwać w silnie alkalicznych cieczach: alkalicznofilowy.
• Tolerancja na wysoką zawartość soli: halofilny.

Niektóre z najbardziej nieprzyjaznych środowisk na Ziemi to głębinowe kominy hydrotermalne na dnie Oceanu Spokojnego i gorące źródła, takie jak te znajdujące się w Parku Narodowym Yellowstone. Wysokie temperatury w połączeniu z żrącymi chemikaliami są zwykle nieprzyjazne dla życia, ale archeony, takie jak ignicoccus, nie mają z nimi problemów.

Odporność archeonów na takie warunki skłoniła naukowców do zbadania, czy archeony lub podobne organizmy mogą przetrwać w kosmosie lub na wrogich planetach, takich jak Mars.

Dzięki swoim unikalnym cechom i stosunkowo niedawnemu wyeksponowaniu domena Archaea obiecuje. ujawniają ciekawsze cechy i możliwości tych komórek, a to może przynieść zaskakujące rewelacje w zakresie przyszłość.