Содержание
- Определение археи
- Строение археи
- Клеточная стена
- Клеточная мембрана
- Гены и генетическая информация
- Жгутики
- Где выживают археи?
Археи - это относительно новая классификация жизни, впервые предложенная американским микробиологом Карлом Возе в 1977 году.
Он обнаружил, что бактерии, которые являются прокариотическими клетками без ядра, можно разделить на две отдельные группы в зависимости от их генетического материала. И бактерии, и археи - это одноклеточные организмы, но у архей совершенно другая структура клеточных мембран, что позволяет им выживать в экстремальных условиях.
Определение археи
Сначала Woese предложил сгруппировать жизнь в три области: Eukarya, Bacteria и Archaebacteria. (Вы можете увидеть эти три имени, начинающиеся со строчных букв, но когда вы говорите о конкретных доменах, термины пишутся с большой буквы.)
Когда дополнительные исследования показали, что клетки домена Archaebacteria на самом деле сильно отличались от бактерий, старый термин был отброшен. Новые доменные имена - Bacteria, Archaea и Eukarya, где Eukarya состоит из организмов, клетки которых имеют ядро.
На древе жизни клетки домена архей расположены между клетками бактерий и клеток эукарьи, которые включают многоклеточные организмы и высших животных.
Археи размножаются бесполым путем двойного деления; клетки разделяются на две части, похожие на бактерии. По своей мембранной и химической структуре клетки архей имеют общие черты с эукариотическими клетками. Уникальные характеристики архей включают их способность жить в чрезвычайно жарких или химически агрессивных средах, и их можно найти по всей Земле, где бы ни выживали бактерии.
Те археи, которые живут в экстремальных местах обитания, таких как горячие источники и глубоководные жерла, называются экстремофилами. Из-за их довольно недавнего определения в качестве отдельной области на древе жизни, захватывающая информация об архе, их эволюции, их поведении и их структуре все еще находится в стадии открытия.
Строение археи
Археи являются прокариотами, что означает, что клетки не имеют ядра или других мембраносвязанных органелл в своих клетках.
••• Дана Чен | SciencingПодобно бактериям, клетки имеют спиральное кольцо ДНК, а цитоплазма клетки содержит рибосомы для производства клеточных белков и других веществ, в которых нуждается клетка. В отличие от бактерий клеточная стенка и мембрана могут быть жесткими и придавать клетке особую форму, такую как плоская, палочковидная или кубическая.
Виды архей имеют общие характеристики, такие как форма и метаболизм, и они могут размножаться через бинарное деление, как бактерии. Однако горизонтальный перенос генов является распространенным явлением, и клетки архей могут захватывать плазмиды, содержащие ДНК, из окружающей среды или обмениваться ДНК с другими клетками.
В результате виды архей могут быстро развиваться и изменяться.
Клеточная стена
Базовая структура клеточных стенок архей схожа со структурой бактерий тем, что она основана на углеводных цепях.
Поскольку археи выживают в более разнообразных средах, чем другие формы жизни, их клеточная стенка и клеточный метаболизм должны быть в равной степени разнообразными и адаптироваться к окружающей среде.
В результате некоторые клеточные стенки архей содержат углеводы, отличные от клеточных стенок бактерий, а некоторые содержат белки и липиды, чтобы придать им силу и устойчивость к химическим веществам.
Клеточная мембрана
Некоторые из уникальных характеристик клеток архей обусловлены особенностями их клеточной мембраны.
Клеточная мембрана находится внутри клеточной стенки и контролирует обмен веществ между клеткой и ее средой. Как и все другие живые клетки, клеточная мембрана архей состоит из фосфолипидов с цепями жирных кислот, но связи в фосфолипидах архей уникальны.
Все клетки имеют фосфолипидный бислой, но в клетках архей бислой имеет эфир связи в то время как клетки бактерий и эукариот имеют эфир облигации.
Эфирные связи более устойчивы к химической активности и позволяют клеткам архей выживать в экстремальных условиях, которые убивают другие формы жизни. В то время как эфирная связь является ключевой дифференцирующей характеристикой клеток архей, клеточная мембрана также отличается от мембран других клеток деталями своей структуры и ее длинным использованием. изопреноидов цепи, чтобы сделать свои уникальные фосфолипиды с жирными кислотами.
Различия в клеточных мембранах указывают на эволюционные отношения, в которых бактерии и эукариоты развивались после или отдельно от архей.
Гены и генетическая информация
Как и все живые клетки, археи полагаются на репликацию ДНК, чтобы гарантировать, что дочерние клетки идентичны родительской клетке. Структура ДНК архей проще, чем у эукариот, и сходна с бактериальной структурой генов. ДНК обнаруживается в отдельных кольцевых плазмидах, которые изначально свернуты и распрямляются до деления клетки.
Хотя этот процесс и последующее бинарное деление клеток подобно бактериям, репликация и трансляция последовательностей ДНК происходит так же, как и у эукариот.
Как только клеточная ДНК раскручена, фермент РНК-полимераза, который используется для копирования генов, больше похож на эукариотическую РНК-полимеразу, чем на соответствующий бактериальный фермент. Создание копии ДНК также отличается от бактериального процесса.
Репликация и трансляция ДНК - один из способов, которыми археи больше похожи на клетки животных, чем на бактерии.
Жгутики
Как и бактерии, жгутики позволяют археям двигаться.
Их структура и механизм действия похожи у архей и бактерий, но как они развивались и как они построены, различаются. Эти различия снова указывают на то, что археи и бактерии развивались раздельно, с точки зрения дифференциации на ранних стадиях эволюции.
Сходство между членами двух доменов можно проследить до более позднего горизонтального обмена ДНК между клетками.
Жгутик у архей представляет собой длинный стебель с основанием, которое может развить вращательное действие в сочетании с клеточной мембраной. Вращательное действие приводит к кнутоподобному движению, которое может продвинуть ячейку вперед. У архей стебель строится путем добавления материала у основания, тогда как у бактерий полый стебель создается путем перемещения материала вверх по полому центру и откладывания его сверху.
Жгутики полезны для перемещения клеток к пище и распространения после деления клеток.
Где выживают археи?
Основной отличительной особенностью архей является их способность выживать в токсичных средах и экстремальных местообитаниях.
В зависимости от окружающей среды археи адаптируются к клеточной стенке, клеточной мембране и метаболизму. Археи могут использовать различные источники энергии, в том числе солнечный свет, спирт, уксусную кислоту, аммиак, серу и связывание углерода от углекислого газа в атмосфере.
Отходы включают метан, и метаногенные археи - единственные клетки, способные производить это химическое вещество.
Клетки архей, способные жить в экстремальных условиях, можно классифицировать в зависимости от их способности жить в определенных условиях. Четыре таких классификации:
Одними из наиболее неблагоприятных условий на Земле являются глубоководные гидротермальные жерла на дне Тихого океана и горячие источники, подобные тем, которые находятся в Йеллоустонском национальном парке. Высокие температуры в сочетании с агрессивными химическими веществами обычно враждебны к жизни, но археи, такие как игникокк, не имеют проблем с этими местами.
Устойчивость архей к таким условиям заставила ученых исследовать, могут ли археи или подобные организмы выживать в космосе или на других враждебных планетах, таких как Марс.
С их уникальными характеристиками и сравнительно недавним появлением на видном месте домен Archaea обещает раскрыть более интересные характеристики и возможности этих клеток, и он может предложить удивительные открытия в будущем.