Археје: структура, карактеристике и домен

Арцхаеа је релативно нова класификација живота коју је у почетку предложио Царл Воесе, амерички микробиолог, 1977. године.

Открио је да бактерије, које су прокариотске ћелије без језгра, могли би се поделити у две различите групе на основу њиховог генетског материјала. И бактерије и археје су једноћелијски организми, али археје имају потпуно другачије ћелијске мембране структура која им омогућава да преживе у екстремним окружењима.

Воесе је у почетку предложио да се живот групише у три домена Еукариа, Бацтериа и Арцхаебацтериа. (Ова три имена можете видети с малим словима, али када говорите о одређеним доменима, појмови су написани великим словом.)

Када је више истраживања открило да су се ћелије домена Арцхаебацтериа заправо прилично разликовале од бактерија, стари термин је избачен. Нова имена домена су Бактерије, Археје и Еукарије, где се Еукарија састоји од организама чије ћелије имају језгро.

На дрвету живота, ћелије домена археје налазе се између ћелија бактерија и еукарије, које укључују вишећелијске организме и више животиње.

Археје се размножавају асексуално путем бинарне фисије; ћелије се деле на две попут бактерија. У погледу своје мембране и хемијске структуре, ћелије археје деле особине са еукариотске ћелије. Јединствене карактеристике археја укључују њихову способност да живе у изузетно врућим или хемијски агресивним срединама и могу се наћи широм Земље, где год бактерија преживети.

Те археје које живе у екстремним стаништима попут врућих извора и дубокоморских отвора називају се екстремофилима. Због њихове прилично недавне идентификације као засебног домена на дрвету живота, фасцинантно информације о археима, њиховом развоју, њиховом понашању и структури још увек постоје открио.

Археје су прокариоти, што значи да ћелије немају а језгро или други мембрански везани органеле у њиховим ћелијама.

•••Дана Цхен | Научити

Попут бактерија, ћелије имају намотан прстен ДНК, а ћелијска цитоплазма садржи рибозоме за производњу ћелијских протеина и других супстанци које су ћелији потребне. За разлику од бактерија, Ћелијски зид а мембрана може бити крута и дати ћелији специфичан облик као што је раван, у облику штапића или кубик.

Врсте археја деле заједничке карактеристике као што су облик и метаболизам, а могу се размножавати бинарном цепањем баш као и бактерије. Хоризонтални пренос гена је уобичајен, међутим, ћелије археје могу да узимају плазмиде који садрже ДНК из свог окружења или да размењују ДНК са другим ћелијама.

Као резултат, врсте археја могу се брзо развијати и мењати.

Основна структура ћелијских зидова археја слична је структури бактерија јер је та структура заснована на ланцима угљених хидрата.

Будући да археје опстају у разноврснијим срединама од осталих облика живота, њихов ћелијски зид и ћелијски метаболизам морају бити подједнако различити и прилагођени њиховој околини.

Као резултат, неки ћелијски зидови археја садрже угљене хидрате који се разликују од оних у ћелијским зидовима бактерија, а неки садрже протеине и липиде како би им дали снагу и отпорност на хемикалије.

Неке од јединствених карактеристика ћелија археје настају због посебности њихове ћелијске мембране.

Ћелијска мембрана лежи унутар ћелијског зида и контролише размену супстанци између ћелије и њеног окружења. Као и све остале живе ћелије, мембрана архејске ћелије састоји се од фосфолипида са ланцима масних киселина, али везе у архејским фосфолипидима су јединствене.

Све ћелије имају а фосфолипид двослој, али у ћелијама археја двослој има етер везе док ћелије бактерија и еукариота имају естер обвезнице.

Етерске везе су отпорније на хемијску активност и омогућавају архејским ћелијама да преживе у екстремним окружењима која би убила друге облике живота. Иако је етерска веза кључна карактеристика разликовања ћелија археје, ћелијска мембрана се такође разликује од меморије осталих ћелија у детаљима своје структуре и дуготрајној употреби изопреноид ланци за стварање својих јединствених фосфолипида са масним киселинама.

Разлике у ћелијским мембранама указују на еволутивни однос у којем су се бактерије и еукариоти развили након или одвојено од археја.

Као и све живе ћелије, археје се ослањају на репликацију ДНК како би осигурале да ћелије ћерке буду идентичне матичној ћелији. ДНК структура археја је једноставнија од структуре еукариота и слична је структури бактеријског гена. ДНК се налази у појединачним кружним плазмидима који су у почетку намотани и који се исправљају пре дељења ћелија.

Иако је овај процес и накнадна бинарна фисија ћелија сличан ономе код бактерија, репликација и транслација секвенци ДНК одвија се као у еукариота.

Једном када се ћелијска ДНК отклопи, ензим РНК полимераза који се користи за копирање гена сличнији је еукариотској РНК полимерази него одговарајућем бактеријском ензиму. Стварање ДНК копије такође се разликује од бактеријског процеса.

Репликација и транслација ДНК један је од начина на који су археје сличније ћелијама животиња него бактеријама.

Као и код бактерија, бичеви дозволи археји да се креће.

Њихова структура и механизам деловања су слични код археја и бактерија, али како су се развијали и како су грађени разликују се. Ове разлике опет сугеришу да су се археје и бактерије еволуирале одвојено, са тачком диференцијације на самом почетку у еволуционом смислу.

Сличности међу члановима два домена могу се пратити до касније хоризонталне размене ДНК између ћелија.

Бич у археји је дугачка стабљика са базом која може да развије ротационо дејство у спрези са ћелијском мембраном. Ротационо дејство резултира покретом попут бича који може покренути ћелију напред. У архејама стабљика се гради додавањем материјала у подножју, док се код бактерија шупља стабљика гради премештањем материјала према шупљем центру и одлагањем на врх.

Бичеви су корисни у кретању ћелија према храни и за ширење након тога ћелијске деобе.

Главна карактеристика разликовања археја је њихова способност преживљавања у токсичним срединама и екстремним стаништима.

У зависности од околине, археје су прилагођене свом ћелијском зиду, ћелијској мембрани и метаболизму. Археје могу да користе разне изворе енергије, укључујући сунчеву светлост, алкохол, сирћетну киселину, амонијак, сумпор и фиксирање угљеника из угљен-диоксида у атмосфери.

Отпадни производи укључују метан, а метаногене археје су једине ћелије које могу да произведу ову хемикалију.

Архејске ћелије које могу да живе у екстремним условима могу се класификовати у зависности од њихове способности да живе у одређеним условима. Четири такве класификације су:

• Толеранција на високе температуре: хипертермофилни.
  
• Способан да преживи кисело окружење: ацидофилни.
• Може преживети у високо алкалним течностима: алкалифилни.
• Толеранција на висок садржај соли: халофилни.

Нека од најнепријатнијих окружења на Земљи су дубокоморски хидротермални отвори на дну Тихог океана и врући извори попут оних који се налазе у националном парку Иелловстоне. Високе температуре у комбинацији са корозивним хемикалијама обично су непријатељске према животу, али археје попут игникокуса немају проблема са тим локацијама.

Отпор археја према таквим условима навео је научнике да истраже могу ли археје или слични организми преживети у свемиру или на другачије непријатељским планетама попут Марса.

Са својим јединственим карактеристикама и релативно недавним појавама, домен Арцхаеа обећава да ће откривају занимљивије карактеристике и могућности ових ћелија и могу пружити изненађујућа открића у будућност.