Archaea: Structură, caracteristici și domeniu

Archaea este o clasificare relativ nouă a vieții propusă inițial de Carl Woese, un microbiolog american, în 1977.

El a descoperit că bacteriile care sunt celulele procariote fără un nucleu, ar putea fi împărțit în două grupuri distincte pe baza materialului lor genetic. Atât bacteriile, cât și archaea sunt organisme unicelulare, dar archaea are o complet diferită membrana celulara structură care le permite să supraviețuiască în medii extreme.

La început, Woese a sugerat ca viața să fie grupată în cele trei domenii ale Eukarya, Bacteria și Archaebacteria. (Puteți vedea aceste trei nume începând cu litere mici, dar când vorbiți despre domeniile specifice, termenii sunt majuscule.)

Când mai multe cercetări au arătat că celulele domeniului Archaebacteria erau de fapt destul de diferite de bacterii, vechiul termen a fost abandonat. Noile nume de domenii sunt Bacteria, Archaea și Eukarya, unde Eukarya constă din organisme ale căror celule au un nucleu.

Pe arborele vieții, celulele domeniului archaea sunt situate între celulele bacteriilor și cele ale eucariei, care includ organisme multicelulare și animale superioare.

Archaea se reproduce asexual prin fisiune binară; celulele se împart în două ca bacteriile. În ceea ce privește membrana și structura lor chimică, celulele archaea împărtășesc trăsături cu Celulele eucariote. Caracteristicile unice ale arheelor ​​includ capacitatea lor de a trăi în medii extrem de calde sau agresive din punct de vedere chimic și pot fi găsite pe Pământ, oriunde bacterii supravieţui.

Acele arhee care trăiesc în habitate extreme precum izvoarele termale și gurile de adâncime sunt numite extremofile. Datorită identificării lor destul de recente ca domeniu separat pe copacul vieții, fascinant încă există informații despre arhee, evoluția lor, comportamentul lor și structura lor descoperit.

Archaea sunt procariote, ceea ce înseamnă că celulele nu au nucleu sau altele legate de membrană organite în celulele lor.

•••Dana Chen | Știința

La fel ca bacteriile, celulele au un inel înfășurat de ADN, iar citoplasma celulară conține ribozomi pentru producerea proteinelor celulare și a altor substanțe de care are nevoie celula. Spre deosebire de bacterii, perete celular iar membrana poate fi rigidă și conferă celulei o formă specifică, cum ar fi plană, în formă de tijă sau cubică.

Speciile Archaea au caracteristici comune, cum ar fi forma și metabolismul, și se pot reproduce prin fisiune binară la fel ca bacteriile. Transferul de gene orizontal este comun, totuși, și celulele archaea pot prelua plasmide care conțin ADN din mediul lor sau pot schimba ADN cu alte celule.

Ca urmare, speciile archaea pot evolua și se pot schimba rapid.

Structura de bază a pereților celulari archaea este similară cu cea a bacteriilor, deoarece structura se bazează pe lanțuri de carbohidrați.

Deoarece arheele supraviețuiesc în medii mai variate decât alte forme de viață, peretele lor celular și metabolismul celular trebuie să fie la fel de variate și adaptate mediului înconjurător.

Ca rezultat, unii pereți celulari archaea conțin carbohidrați diferiți de cei ai pereților celulari ai bacteriilor, iar unii conțin proteine ​​și lipide pentru a le oferi rezistență și rezistență la substanțe chimice.

Unele dintre caracteristicile unice ale celulelor archaea se datorează caracteristicilor speciale ale membranei lor celulare.

Membrana celulară se află în peretele celular și controlează schimbul de substanțe între celulă și mediul său. La fel ca toate celulele vii, membrana celulei archaea este formată din fosfolipide cu lanțuri de acizi grași, dar legăturile din fosfolipidele archaea sunt unice.

Toate celulele au un fosfolipid bistrat, dar în celulele archaea, bistratul are eter se leagă în timp ce celulele bacteriilor și eucariotelor au ester legături.

Legăturile eterice sunt mai rezistente la activitatea chimică și permit celulelor archaea să supraviețuiască în medii extreme care ar ucide alte forme de viață. În timp ce legătura eterică este o caracteristică cheie de diferențiere a celulelor archaea, membrana celulară diferă, de asemenea, de cea a altor celule prin detaliile structurii sale și utilizarea sa de lungă durată. izoprenoid lanțuri pentru a-și produce fosfolipidele unice cu acizi grași.

Diferențele în membranele celulare indică o relație evolutivă în care bacteriile și eucariotele s-au dezvoltat ulterior sau separat de arhee.

La fel ca toate celulele vii, archaea se bazează pe replicarea ADN-ului pentru a se asigura că celulele fiice sunt identice cu celula părinte. Structura ADN a archaea este mai simplă decât cea a eucariotelor și similară cu structura genei bacteriene. ADN-ul se găsește în plasmide circulare unice care sunt inițial înfășurate și care se îndreaptă înainte de divizarea celulară.

În timp ce acest proces și fisiunea binară ulterioară a celulelor sunt asemănătoare cu cele ale bacteriilor, replicarea și translația secvențelor ADN au loc așa cum se întâmplă în eucariote.

Odată ce ADN-ul celulei este înfășurat, enzima ARN polimerază care este utilizată pentru a copia genele este mai asemănătoare cu ARN polimeraza eucariotă decât este enzima bacteriană corespunzătoare. Crearea copiei ADN diferă, de asemenea, de procesul bacterian.

Replicarea și traducerea ADN-ului este unul dintre modurile în care archaea seamănă mai mult cu celulele animalelor decât cu cele ale bacteriilor.

Ca și în cazul bacteriilor, flagel permite archaea să se miște.

Structura și mecanismul lor de funcționare sunt similare în arhee și bacterii, dar modul în care au evoluat și modul în care sunt construite diferă. Aceste diferențe sugerează din nou că archaea și bacteriile au evoluat separat, cu un punct de diferențiere devreme în termeni evolutivi.

Asemănările dintre membrii celor două domenii pot fi urmărite la schimbul de ADN orizontal mai târziu între celule.

Flagelul din archaea este o tulpină lungă cu o bază care poate dezvolta o acțiune rotativă împreună cu membrana celulară. Acțiunea rotativă are ca rezultat o mișcare whiplike care poate propulsa celula înainte. În archaea, tulpina este construită prin adăugarea de material la bază, în timp ce în bacterii, tulpina goală este construită prin mișcarea materialului în centrul golului și depunerea acestuia în partea de sus.

Flagelii sunt utili în deplasarea celulelor către alimente și în răspândirea după diviziune celulara.

Principala caracteristică de diferențiere a archaea este capacitatea lor de a supraviețui în medii toxice și habitate extreme.

În funcție de mediul înconjurător, arheele sunt adaptate în funcție de peretele celular, membrana celulară și metabolismul lor. Archaea poate utiliza o varietate de surse de energie, inclusiv lumina soarelui, alcoolul, acidul acetic, amoniacul, sulful și fixarea carbonului din dioxidul de carbon din atmosferă.

Deșeurile includ metan, iar arheea metanogenă este singura celulă capabilă să producă această substanță chimică.

Celulele archaea capabile să trăiască în medii extreme pot fi clasificate în funcție de capacitatea lor de a trăi în condiții specifice. Patru astfel de clasificări sunt:

• Toleranță la temperaturi ridicate: hipertermofilă.
  
• Capabil să supraviețuiască mediilor acide: acidofil.
• Poate supraviețui în lichide foarte alcaline: alcalifilic.
• Toleranță la un conținut ridicat de sare: halofilă.

Unele dintre cele mai ostile medii de pe Pământ sunt orificiile hidrotermale de adâncime de la fundul Oceanului Pacific și izvoarele termale, cum ar fi cele găsite în Parcul Național Yellowstone. Temperaturile ridicate în combinație cu substanțele chimice corozive sunt de obicei ostile vieții, dar archaea, cum ar fi ignicoccus, nu au probleme cu aceste locații.

Rezistența archaea la astfel de condiții i-a determinat pe oamenii de știință să investigheze dacă archaea sau organisme similare ar putea supraviețui în spațiu sau pe alte planete ostile, cum ar fi Marte.

Cu caracteristicile lor unice și apariția relativ recentă la proeminență, domeniul Archaea promite acest lucru dezvăluie caracteristici și capacități mai interesante ale acestor celule și poate oferi revelații surprinzătoare în viitor.