Які основні відмінності між археями і бактеріями?



The Основні відмінності між археями і бактеріями вони засновані на молекулярно-структурних і метаболічних аспектах, які ми будемо розвивати далі. Домен Archaea групує таксономічно одноклітинні мікроорганізми, які мають морфологію прокаріотичних клітин (без ядерної мембрани або мембран цитоплазматичних органел), характеристики яких нагадують бактерії.

Однак є й особливості, що їх відокремлюють, оскільки археї обладнані дуже специфічними механізмами адаптації, які дозволяють їм жити в середовищі екстремальні умови.

Домен бактерій містить найбільш поширені форми бактерій, що називаються еубактеріями, або справжні бактерії. Це також одноклітинні, мікроскопічні, прокаріотичні організми, які живуть в будь-якому середовищі помірні умови.

Індекс

  • 1 Еволюція таксономії цих груп
  • 2 Диференціальні характеристики архей та бактерій
    • 2.1 Хабітат
    • 2.2 Плазмова мембрана
    • 2.3 Клітинна стінка
    • 2.4 Рибосомна рибонуклеїнова кислота (рРНК)
    • 2.5 Виробництво ендоспор
    • 2.6 Рух
    • 2.7 Фотосинтез
  • 3 Посилання

Еволюція таксономії цих груп

У четвертому столітті до нашої ери живі істоти класифікувалися лише на дві групи: тварини і рослини. Ван Левенгук у сімнадцятому столітті, використовуючи мікроскоп, який він побудував сам, міг спостерігати мікроорганізми, які до цього були невидимими і описані під назвою "анімас" найпростіші і бактерії.

У вісімнадцятому столітті "мікроскопічні тварини" були включені в систематичні класифікації Карлоса Ліннея. У середині 19-го століття нове царство об'єднує бактерії: Хеккель постулював систематичний, заснований на трьох царствах; королівство Планта, царство Анімалія і царство Протіста, в якому групувалися мікроорганізми з ядром (водорості, найпростіші і гриби) і організми без ядра (бактерії).

З цієї дати кілька біологів запропонували різні класифікаційні системи (Чаттон в 1937 році, Копланд в 1956, Уіттекер в 1969 році) і критерії класифікації мікроорганізмів, спочатку засновані на морфологічних відмінностях і відмінностях у фарбуванні (забарвлення по Граму), вони базувалися на метаболічних та біохімічних відмінностях.

У 1990 році Карл Вузе, застосовуючи молекулярні методики секвенування нуклеїнових кислот (рибосомальної рибонуклеїнової кислоти, рРНК), виявив, що серед мікроорганізмів, згрупованих у вигляді бактерій, існують дуже великі філогенетичні відмінності..

Це відкриття показало, що прокаріоти не є монофілетичною групою (із загальним предком), а потім Уозе запропонував три еволюційні області, які він назвав: Archaea, Bacteria and Eukarya (організми ядерних клітин).

Диференціальні характеристики архей та бактерій

Організми Archaea і Bacteria мають загальні характеристики, оскільки обидва є одноклітинними вільними або агрегованими. Вони не мають визначеного ядра або органел, у них середній розмір клітин - від 1 до 30 мкм.

Вони мають значні відмінності щодо молекулярного складу деяких структур і в біохімії їх метаболізму.

Хабітат

Види бактерій живуть в широкому діапазоні середовищ існування: вони колонізували солону і солодку воду, холодне і гаряче середовище, болотні землі, морські відкладення і тріщини в скелях, а також можуть жити в атмосферному повітрі.

Вони можуть співіснувати з іншими організмами всередині травних трубок комах, молюсків і ссавців, порожнини рота, дихальної і сечостатевої ссавців і крові хребетних.

Також мікроорганізмами, що належать до бактерій, можуть бути паразити, симбіонти або комменсали риб, коренів і стебел рослин, ссавців; вони можуть бути пов'язані з лишайниковими грибами і з найпростішими. Вони також можуть бути харчовими забруднювачами (м'ясо, яйця, молоко, морепродукти, серед інших).

Види групи архей мають механізми адаптації, які роблять можливим їхнє життя в умовах екстремальних умов; вони можуть жити при температурі нижче 0 ° C і вище 100 ° C (температура, яку бактерії не переносять), при лужному або екстремальному кислотному рН і концентрації солі набагато вище, ніж морська вода.

Метаногенні організми (які продукують метан, СН4) також належать до домену Archaea.

Плазмова мембрана

Оболонка прокариотических клітин, загалом, утворена цитоплазматичною мембраною, клітинною стінкою і капсулою.

Плазматична мембрана організмів групи бактерій не містить холестерину, ні інших стероїдів, але лінійні жирні кислоти, зв'язані з гліцерином за допомогою зв'язування ефірного типу.

Мембрана членів Archaea може складатися з двошарового або ліпідного моношару, який ніколи не містить холестерину. Фосфоліпіди в мембрані складаються з довголанцюгових вуглеводнів, розгалужених і зв'язаних з гліцерином зв'язками ефірного типу.

Клітинна стінка

У організмах групи бактерій клітинна стінка утворена пептидогліканами або муреїном. Організми Archaea мають клітинні стінки, які містять псевдопептидоглікани, глікопротеїни або білки, як пристосування до екстремальних умов навколишнього середовища.

Крім того, вони можуть представляти собою зовнішній шар білків і глікопротеїнів, що покривають стінку.

Рибосомна рибонуклеїнова кислота (рРНК)

РРНК являє собою нуклеїнову кислоту, яка бере участь у синтезі білків - виробництві білків, які клітина потребує для виконання своїх функцій і для свого розвитку - спрямовуючи проміжні етапи цього процесу.

Нуклеотидні послідовності в рибосомальних рибонуклеїнових кислотах різні в організмах Archaea і Bacteria. Цей факт був виявлений Карлом Вузе в його дослідженнях 1990 року, в результаті яких виникли поділ на дві різні групи цих організмів.

Виробництво ендоспор

Деякі члени групи бактерій можуть виробляти структури виживання, які називаються ендоспорами. Коли умови навколишнього середовища є дуже несприятливими, ендоспори можуть зберігати свою життєздатність протягом багатьох років, практично без обміну речовин.

Ці спори надзвичайно стійкі до тепла, кислот, випромінювання та різних хімічних агентів. У групі Archaea не повідомлялося про види, що утворюють ендоспори.

Рух

Деякі бактерії мають джгутики, які забезпечують їх рухливість; спірохети мають осьову нитку, за допомогою якої вони можуть рухатися в рідких, в'язких середовищах, таких як шлам і гумус.

Деякі пурпурні і зелені бактерії, ціанобактерії та археї мають газові везикули, які дозволяють їм рухатися шляхом флотації. Відомі види архей не мають придатків, таких як джгутики або нитки.

Фотосинтез

У доменних бактеріях є види ціанобактерій, які можуть виконувати фотосинтез кисню (який продукує кисень), оскільки вони мають хлорофіл і фікобіліни як допоміжні пігменти, сполуки, які захоплюють сонячне світло.

Ця група також містить організми, які виробляють аноксигенний фотосинтез (який не виробляє кисень) через бактеріохлорофіли, які поглинають сонячне світло, такі як: червона або фіолетова сірка і несірні червоні бактерії, зелені сірчані бактерії і несірні зелені бактерії.

У домені Archaea не повідомлялося про фотосинтетичні види, а про рід Halobacterium, екстремальних галофітів вона здатна виробляти аденозинтрифосфат (АТФ), з використанням сонячного світла без хлорофілу. Вони мають фіолетовий пігмент сітківки, який зв'язується з мембранними білками і утворює комплекс, який називається бактериородопсином.

Комплекс бактеріородопсину поглинає енергію від сонячного світла і при випуску може відкачувати іони Н+ до клітинної зовнішності і сприяють фосфорилюванню АДФ (аденозиндифосфат) до АТФ (аденозинтрифосфат), з якого мікроорганізм отримує енергію.

Список літератури

  1. Barraclough T.G. і Nee, S. (2001). Філогенетика і видоутворення. Тенденції в екології та еволюції. 16: 391-399.
  2. Doolittle, W.F. (1999). Філогенетична класифікація та універсальне дерево. Наука 284: 2124-2128.
  3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. and Raoult, D. (2018). Філогеномний аналіз β-лактамази в археях і бактеріях дозволяє ідентифікувати передбачувані нові члени. Біологія геномів і еволюція. 10 (4): 1106-1114. Біологія геномів і еволюція. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
  4. Whittaker, Р. H. (1969). Нові концепції королівств організмів. Наука 163: 150-161.
  5. Woese, C.R., Kandler, O. і Wheelis, M.L. (1990). До природної системи організмів: пропозиція доменів Архея, Бактерій і Еукарія. Праці Академії природничих наук. США 87: 45-76.