Domain Archaea

Ilustrasi archaeas

Apa itu domain archaea?

Dia Domain Archaea O Kingdom Archaea mewakili salah satu dari tiga domain kehidupan. Ini terdiri dari organisme uniseluler mikroskopis yang sangat mirip dan pada saat yang sama sangat berbeda dari bakteri dan eukariota dalam banyak aspek.

Keberadaan kelompok ini ditunjukkan baru -baru ini, kurang lebih pada akhir tahun 1970 lengkungan, juga disebut arkeobakteri.

Studi WOEE dan kolaborator didasarkan pada analisis filogenetik komparatif antara sekuens RNA ribosom dari semua makhluk hidup, dan gagasan tiga domain dipertahankan, meskipun sejumlah besar urutan yang terus ditambahkan ke katalog RNA ribosom (database).

Studi -studi ini berhasil melihat kemungkinan bahwa lengkungan adalah kelompok saudara dari eukariota, terlepas dari kesamaannya dengan prokariota mereka (bakteri), sehingga mereka dapat mewakili "hubungan yang hilang" antara prokariota dan eukariota.

Dipercayai bahwa mikroorganisme ini mewakili lebih dari 20% dari semua prokariota yang ada di perairan samudera, antara 1 dan 5% di tanah, dan kelompok yang paling dominan dalam sedimen laut dan habitat geotermal.

Lengkungan ditandai dengan menghuni dalam kondisi "ekstrem" seperti mata air panas, salinas, lingkungan dengan suhu yang sangat tinggi dan pH yang sangat asam, situs yang tidak ramah di mana konsentrasi oksigen sangat berkurang atau nol, dll.

Asal evolusi dan rPenyelesaian filogenetik

Ada tiga teori tentang kemungkinan asal dari tiga domain kehidupan yang diusulkan oleh Woese dan kolaborator:

1. Bakteri menyimpang terlebih dahulu, membentuk garis keturunan yang menghasilkan lengkungan dan eukariota
2. Garis keturunan "proto-eukariotik" menyimpang dari garis keturunan yang sepenuhnya probotik (bakteri dan lengkungan)
3. Lengkungan yang menyimpang dari garis keturunan yang kemudian memunculkan eukariota dan bakteri

Pada tahun 1989, dua peneliti, Gogarten dan Iwabe, secara independen mengusulkan cara untuk menganalisis semua organisme hidup secara filogenetis (hal yang mustahil untuk dilakukan dari studi urutan gen yang unik).

Iwabe menggunakan analisis urutan gen yang diproduksi dalam peristiwa "awal" duplikasi gen, "rooting" pohon kehidupan dari perbandingan urutan gen burung beo yang mengkodekan faktor perpanjangan perpanjangan.

Faktor perpanjangan adalah protein pengikat GTP yang berpartisipasi dalam terjemahan, khususnya dalam penyatuan molekul RNA transferensi yang diubah menjadi ribosom dan dalam translokasi transferensi peptidil.

Menurut hasil perbandingan antara urutan ketiga kelompok, gen yang menyandikan faktor perpanjangan dalam lengkungan lebih mirip dengan organisme eukariotik daripada bakteri bakteri.

Pohon kehidupan

Gogarten, di sisi lain, membandingkan sekuens gen lain yang diproduksi oleh peristiwa duplikasi, khususnya yang mengkodekan subunit tipe V dan tipe F dari enzim ATPase yang ditemukan dalam lengkungan/eukariota dan pada bakteri, masing -masing.

Hasil yang diperoleh oleh Gogarten, seperti yang ditunjukkan di atas, menunjukkan bahwa gen -gen ini dalam lengkungan (yang diduga muncul dari peristiwa duplikasi genetik) lebih terkait erat dengan eukariota daripada dengan rekan bakteri mereka.

Argumen ini juga didukung oleh analisis yang dilakukan oleh peneliti lain bertahun -tahun kemudian, yang menggunakan urutan dari keluarga lain dari gen duplikat, yaitu transfer aminoacil synthesase, memperkuat konsepsi "kedekatan" antara lengkungan dan eukariota.

Itu dapat melayani Anda: selenito kaldu: apa itu, fondasi, persiapan, penggunaan

Pohon woese

Pohon Kehidupan Woese

Woese menggunakan analisis yang dilakukan oleh Gogarten dan Iwabe dan studi lain yang terkait dengan sekuens RNA ribosom untuk mengusulkan "versinya" dari pohon kehidupan, di mana bahkan jelas bahwa lengkungan dan eukariota merupakan kelompok "saudara", yang terpisah dari bakteri bahkan Meskipun urutan RNA ribosom antara lengkungan dan bakteri lebih mirip satu sama lain.

Fitur Domain Archaea

Lengkungan dikenal karena beberapa karakteristik (sendiri) yang sangat khusus dan juga untuk menyajikan "kombinasi" karakteristik yang pernah dianggap eksklusif untuk bakteri atau untuk organisme eukariotik.

- Seperti bakteri, lengkungan Mereka adalah agen prokariotik, Yaitu, di dalam bahan genetik tidak dikunci oleh membran (mereka tidak memiliki inti) dan tidak ada organel membran sitoplasma.

- Mereka umumnya mikroorganisme mirip dengan bakteri, DNA mereka dalam bentuk a Kromosom melingkar dan beberapa fragmen melingkar yang lebih kecil yang dikenal sebagai Plasmid.

- Mereka berbagi dengan bakteri yang ada Enzim Topoisomerase dan Tur serupa, yang mewakili bukti "tidak langsung" dari "kedekatan" dalam hal struktur kromosom dari kedua kelompok organisme.

- Namun, gen archaeas menunjukkan hebat Homologi dengan banyak eukariota, terutama dengan mereka yang penemuannya berasal dari studi dengan antibiotik.

- Mesin replikasi, transkripsi Dan terjemahan Eukariota dan lengkungan sangat mirip, terutama sehubungan dengan enzim ADN polimerase.

- Gen pengkodeannya untuk protein Mereka tidak memiliki intron (Tetapi yang lain), bertentangan dengan gen eukariotik. Selain itu, lengkungan memiliki protein yang mirip dengan histones yang terkait dengan DNA mereka, hadir dalam eukariota dan tidak ada pada bakteri.

- Mereka ditandai dengan kehadiran Eter-lipid dari isoprenil dalam membran selnya, serta dengan tidak adanya lipid asil-soler dan asam lemak sintesase.

- Salah satu subunit enzim RNA polimerase dibagi dan RNA messengernya, serta dalam bakteri, tidak memiliki "capuchas" (dari bahasa Inggris Chap) Di ujungnya 5 '.

- Mereka memiliki berbagai sensitivitas antibiotik yang sangat spesifik Enzim pembatasan tipe II sangat mirip dengan yang dijelaskan untuk bakteri.

- Fitur penting lainnya berkaitan dengan fakta yang dimiliki banyak lengkungan dinding seluler, Tapi tidak seperti bakteri, ini tidak terdiri dari peptidoglikan.

Karakteristik lipid membrannya

Lipid membran Archaean sangat berbeda dari yang ditemukan pada bakteri dan organisme eukariotik, dan ini telah dianggap sebagai karakteristik diferensial yang sangat penting.

Perbedaan utama antara molekul amphipatic ini (dengan ujung polar hidrofilik dan apolar hidrofobik) adalah bahwa penyatuan antara bagian gliserol dan rantai asam lemak dalam lipid lengkungan adalah melalui tautan eter, sementara di bakteri dan eukariota sesuai dengan tautan ester.

Perbedaan penting lainnya adalah bahwa lengkungan memiliki lipid dengan asam lemak yang ditandai dengan adanya rantai isoprenil yang sangat bercabang dengan gugus metil, sementara itu eukariota dan bakteri terutama memiliki asam lemak dari rantai yang tidak dibacakan.

Lipid eukariota dan bakteri "dibangun" pada kerangka gliserol di mana rantai asam lemak diesterifikasi dalam posisi yang sesuai dengan atom karbon 1 dan 2, tetapi dalam lengkungan eter gliserol mengandung asam mengandung asam lemak pada posisi 2 dan 3.

Dapat melayani Anda: flora dan fauna dari Río Negro: Spesies Perwakilan

Perbedaan lain sehubungan dengan lipid membran berkaitan dengan rute biosintetiknya, karena beberapa enzim juga berbeda di lengkungan.

Sebagai contoh, beberapa spesies lengkungan memiliki enzim prenil transfer bifungsional, yang bertanggung jawab untuk menyediakan prekursor baik untuk sintesis escualene dan untuk sintesis isaprensoid gliseril-lipid. Pada bakteri dan eukariota fungsi -fungsi ini dilakukan oleh enzim terpisah.

Klasifikasi Lengkungan

Menurut data urutan subunit kecil ribosomal lengkungan, kelompok ini telah dibagi terutama menjadi dua "tepi", yang dikenal sebagai tepi Crenarchaeota dan tepi Euryachaeta, yang anggotanya, di atas segalanya, membudidayakan lengkungan In vitro.

Namun, banyak lengkungan yang dijelaskan baru -baru ini belum dibudidayakan In vitro Dan mereka hanya terkait jauh dengan urutan yang telah diisolasi dari spesies yang dipelihara di laboratorium.

Tepian Crenarchaeota

Bakteri termofilik, tepi crenarchaeota

Kelompok ini terutama terdiri dari spesies lengkung hipertermofil dan termacidophilic, yaitu, jenis kelamin lengkungan yang menghuni lingkungan yang tidak ramah dengan kondisi termal dan pH ekstrem.

Itu terdiri dari kelas taksonomi tunggal, yang dikenal sebagai Themoprotei, Di mana adalah lima pesanan taksonomi berikutnya: Acidilobales, Desulfurococcal, Fervidicoccales, Sulfolobales Dan Thermoproteales.

Contoh dari beberapa genre milik kelas -kelas ini bisa menjadi genre Sulfolobus, Desulforococcus, Pyrodictium, Themoproteus Dan ThemoFilum.

Tepian Euryachaeta

Methanosarcina Barkeri Fusaro, Euryachaota Filo

Anggota kelompok ini memiliki rentang ekologis yang sedikit lebih luas, mampu menemukan beberapa hipertermofil, metenogenik, halofil dan bahkan meter termofilik, lengkungan nimidal, peredam sulfur, oksidade besi dan beberapa organrofil dan beberapa organotrofil.

Kelas taksonomi yang dijelaskan untuk Euriarqueota adalah delapan dan dikenal sebagai Methanopyri, Methanococci, Methanobacteria, Methanomycrobia, Archaeglobi, Halobacteria, Thermococci Dan Themoplasmata.

Banyak lengkungan yang termasuk dalam kelompok ini didistribusikan secara luas, berada di tanah, sedimen dan perairan laut, serta di lingkungan ekstrem yang dijelaskan.

Tepian Thaumarchaeota

Axinella Polypoids, Thaumarchaeota Filo. Sumber: Liné1, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Tepi ini didefinisikan secara relatif baru -baru ini dan sangat sedikit dari spesies yang dimilikinya telah dibudidayakan In vitro, Begitu sedikit yang diketahui tentang organisme ini.

Semua anggota tepi memperoleh energi dari oksidasi amonium dan didistribusikan secara global dalam badan air tawar, tanah, sedimen dan mata air panas.

Philos Korachaeota, AIGACHAEOTA Dan Garchaeota

Korachaeota

Beberapa peneliti ahli di lapangan, berdasarkan analisis urutan genomik, baru -baru ini menentukan keberadaan tiga tepi tambahan di Kerajaan Archaea, meskipun spesies yang diusulkan untuk tepi ini belum terisolasi di laboratorium.

Secara umum, anggota yang termasuk tepi ini telah ditemukan di bawah permukaan banyak ekosistem darat dan laut, tetapi juga di perairan termal dan di sistem hidrotermal laut dalam.

Nutrisi

Mayoritas spesies Archaean dengan organisme chimiórophos, yaitu, mampu menggunakan senyawa anorganik yang sangat berkurang untuk mendapatkan energi yang mereka butuhkan untuk "menggerakkan" mesin metabolisme mereka, terutama yang ada hubungannya dengan bernafas dengan pernapasan.

"Spesifisitas" oleh molekul anorganik yang mereka gunakan sebagai substrat untuk menghasilkan energi tergantung pada lingkungan di mana setiap spesies tertentu berkembang.

Lengkungan lain, serta tanaman, ganggang, briophytes dan cyanobacteria, mampu melakukan fotosintesis, yaitu, mereka menggunakan dan mengubah energi cahaya sinar matahari menjadi energi kimia yang bermanfaat.

Itu dapat melayani Anda: asam amino protein

Telah ditunjukkan bahwa beberapa lengkungan hidup di perut (rumen) dari beberapa hewan ruminansia (di antaranya adalah sapi, domba, kambing, dll.), jadi ini digambarkan sebagai "lengkungan timbal balik", karena mereka mengkonsumsi bagian dari serat yang dimakan hewan -hewan ini dan berkolaborasi dengan pencernaan beberapa komponen mereka.

Reproduksi

Sama seperti bakteri, lengkungan adalah organisme uniseluler yang reproduksinya secara eksklusif aseksual. Mekanisme utama yang dijelaskan dari spesies dipertahankan In vitro adalah:

- Fisi biner, di mana masing -masing archea adalah "bagian" menjadi dua untuk berasal dari dua sel yang identik

- Geminasi atau "fragmentasi", di mana sel -sel mengeluarkan "fragmen" atau "bagian" dari diri mereka yang mampu membentuk sel -sel baru yang identik secara genetik.

Habitat

Lengkungan terutama terkait dengan lingkungan "ekstrem", yaitu, tempat -tempat alami yang memaksakan pembatasan serius untuk perkembangan normal makhluk hidup, terutama dalam hal suhu, pH, salinitas, anaerobiosis (tidak adanya oksigen), dll.; Alasan mengapa studi Anda sangat menarik, karena mereka memiliki adaptasi yang unik.

Namun, teknik analisis molekuler terbaru untuk identifikasi spesies mikroorganisme yang tidak aktif (terisolasi dan dipertahankan In vitro Di laboratorium) mereka telah mengizinkan untuk mendeteksi keberadaan lengkungan.

Namun, sebagian besar lengkungan yang telah diidentifikasi di alam diklasifikasikan sesuai dengan habitat yang mereka tempati, menjadi kerabat dalam literatur istilah "hipertermofil", "acidophils" dan "thermacidophiles ekstrem", "halofil ekstrem" dan "metanogenos".

Lingkungan yang ditempati oleh lengkungan hipertermofil adalah yang ditandai oleh suhu konstan yang sangat tinggi (jauh di atas suhu "normal" yang menjadi sasaran sebagian besar makhluk hidup).

Lingkungan di mana acidophils ekstrem hidup, di sisi lain, adalah di mana pH sangat rendah dan ini juga dapat dibedakan dengan suhu tinggi (thermacidophils ekstrem), sementara itu lingkungan halofil ekstrem adalah di mana konsentrasi garam sangat tinggi.

Lengkungan metanogenik hidup tanpa adanya oksigen atau anaerobiosis, di lingkungan di mana molekul lain seperti akseptor elektron dalam metabolisme mereka dapat digunakan dan mampu menghasilkan metana sebagai produk "limbah" metabolisme.

Contoh spesies lengkungan

Ada banyak spesies lengkungan yang diketahui, tetapi di sini hanya beberapa dari mereka yang akan dibuat.

Ignicoccus Hospitalis Dan Nanoarchaeum Equitans

Ignicoccus Hospitalis

yo. Rumah sakit Itu milik genus crenarqueota yang dikenal sebagai Ignicoccus dan merupakan organisme quimiolithotrophic yang menggunakan hidrogen molekuler sebagai donor elektron untuk reduksi belerang. Spesies ini memiliki genom terkecil dari semua lengkungan yang dijelaskan secara in vitro sejauh ini.

yo. Rumah sakit Itu berperilaku sebagai "parasit" atau "simbiot" dari spesies lain: Nanoarchaeum Equitans. Yang terakhir belum dibudidayakan In vitro Dan genomnya adalah yang terkecil dari semua lengkungan tanpa batas yang telah dijelaskan.

Ini tinggal terutama di lingkungan laut dan tidak memiliki gen untuk biosintesis lipid, asam amino, nukleotida atau kofaktor, jadi bukti eksperimental menunjukkan bahwa ia memperoleh molekul ini berkat interaksinya dengan interaksinya dengan yo. Rumah sakit.

Acidilobus saccharovoran

Ini adalah semacam archea thermacidophilic anaerob, yaitu, yang hidup dalam lingkungan oksigen yang miskin atau sama sekali tidak memiliki suhu tinggi dan pH sangat rendah. Itu ditemukan untuk pertama kalinya di tubuh mata air panas terestrial di Kamchatka.

Staphylothermus helenicus

Archea ini milik tepi crenarqueota, khususnya dengan urutan desulfurokokus. Ini adalah archea heterotrofik hipertermofil (hidup di lingkungan yang sangat panas) dan membutuhkan sulfur untuk mendapatkan energi.