GLAVNE RAZLIKE MED ARHEJAMI IN BAKTERIJAMI - BIOLOGIJA - 2025

So glavne razlike med arheje in bakterij, ki temeljijo na molekularnih-strukturnih in presnovnih vidike, da bomo razvili v nadaljevanju. Taksonomsko področje Archaea združuje enocelične mikroorganizme, ki imajo prokariotsko celično morfologijo (brez jedrske membrane ali membran citoplazemskih organelov), značilnosti, ki spominjajo na bakterije.

Vendar obstajajo tudi lastnosti, ki jih ločujejo, saj so arheje obdarjene z zelo posebnimi mehanizmi prilagajanja, ki jim omogočajo življenje v okolju z ekstremnimi pogoji.

Slika 1. Bakterija Escherichia coli. Vir: NIAID, prek Wikimedia Commons

Domena bakterije vsebuje najpogostejše oblike bakterij, imenovane evbakterije, ali prave bakterije. To so tudi enocelični, mikroskopski, prokariotski organizmi, ki živijo v katerem koli okolju z zmernimi pogoji.

Razvoj taksonomije teh skupin

V 4. stoletju pred našim štetjem so živa bitja razvrstila v samo dve skupini: živali in rastline. Van Leeuwenhoek je v sedemnajstem stoletju z mikroskopom, ki si ga je sam izdelal, znal opazovati mikroorganizme, ki so bili do tedaj nevidni, in opisoval protozoje in bakterije pod imenom "animáculos".

V 18. stoletju so "mikroskopske živali" vključili v sistematične klasifikacije Carlosa Linnea. Sredi devetnajstega stoletja je novo kraljestvo združilo bakterije: Haeckel je sistematiziral sistem, ki temelji na treh kraljestvih; kraljestvo Plantae, kraljestvo Animalia in kraljestvo Protista, ki je združilo mikroorganizme z jedrom (alge, protozoje in glive) in organizme brez jedra (bakterije).

Od tega datuma je več biologov predlagalo različne sisteme klasifikacije (Chatton leta 1937, Copeland leta 1956, Whittaker leta 1969) in merila za razvrščanje mikroorganizmov, ki so sprva temeljili na morfoloških razlikah in razlikah v obarvanju (Gram madež), temeljile so na presnovnih in biokemijskih razlikah.

Leta 1990 je Carl Woese z uporabo tehnik molekularnega zaporedja v nukleinskih kislinah (ribosomska ribonukleinska kislina, rRNA) odkril, da so med mikroorganizmi, ki so razvrščeni v bakterije, zelo velike filogenetske razlike.

To odkritje je pokazalo, da prokarioti niso monofiletna skupina (s skupnim prednikom) in Woese je nato predlagal tri evolucijska področja, ki jih je poimenoval: Archaea, Bakcteria in Eukarya (nuklirani celični organizmi).

Diferencialne značilnosti Archaea in bakterij

Arhae in bakterijski organizmi imajo skupne značilnosti, saj sta oba enocelična, prosta ali združena. Nimajo definiranega jedra ali organelov, imajo povprečno velikost celic med 1 in 30 μm.

Predstavljajo pomembne razlike glede na molekularno sestavo nekaterih struktur in v biokemiji njihovih presnov.

Habitat

Vrste bakterij živijo v najrazličnejših habitatih: imajo kolonizirane bočate in sladke vode, vroča in hladna okolja, močvirna dežela, morske usedline in kamnine, poleg tega pa lahko živijo v atmosferskem zraku .

Živijo lahko z drugimi organizmi v prebavnih ceveh žuželk, mehkužcev in sesalcev, ustnih votlin, dihalnih in urogenitalnih poti sesalcev ter krvi vretenčarjev.

Slika 2. Vroči izviri, ekstremni habitati, kjer živijo organizmi skupine Archaea, ki jim navadno dajejo svetle barve. Vir: CNX OpenStax prek wikipedije

Tudi mikroorganizmi, ki spadajo v bakterije, so lahko zajedavci, simbionti ali požiralci rib, korenin in stebel rastlin, sesalcev; so lahko povezane z lišajevimi glivami in protozoji. Lahko so tudi onesnaževala s hrano (med drugim tudi meso, jajca, mleko, morski sadeži).

Vrste skupine Archaea imajo mehanizme prilagajanja, ki omogočajo njihovo življenje v okoljih z ekstremnimi pogoji; lahko živijo pri temperaturah pod 0 ° C in nad 100 ° C (temperatura, ki jih bakterije ne morejo podpreti), v ekstremno alkalnih ali kislih pH in fizioloških koncentracijah, ki so precej višje kot pri morski vodi.

Metanogeni organizmi (ki proizvajajo metan, CH ₄ ) prav tako spadajo v domeno Archaea.

Plazemska membrana

Ovojnica prokariotskih celic običajno tvori citoplazemska membrana, celična stena in kapsula.

Plazemska membrana organizmov iz skupine bakterij ne vsebuje holesterola ali drugih steroidov, temveč ravno linearne maščobne kisline, povezane z glicerolom z vezmi tipa estrov.

Membrana članov Archaea lahko tvori dvoslojni ali lipidni monoplast, ki nikoli ne vsebuje holesterola. Membranski fosfolipidi so sestavljeni iz dolgoverižnih, razvejanih ogljikovodikov, povezanih z glicerolom z vezmi tipa eter.

Celična stena

V organizmih iz skupine bakterij je celična stena sestavljena iz peptidoglikanov ali mureina. Arhae organizmi imajo celične stene, ki vsebujejo psevdopeptidoglikan, glikoproteine ​​ali beljakovine kot prilagoditev ekstremnim okoljskim razmeram.

Poleg tega lahko predstavljajo zunanjo plast beljakovin in glikoproteinov, ki pokrivajo steno.

Ribosomalna ribonukleinska kislina (rRNA)

RRNA je nukleinska kislina, ki sodeluje pri sintezi beljakovin - proizvodnji beljakovin, ki jih celica potrebuje, da izpolni svoje funkcije in za svoj razvoj - in usmerja vmesne korake tega procesa.

Nukleotidne sekvence v ribosomskih ribonukleinskih kislinah so v organizmih Archaea in Bakterij različne. To dejstvo je odkril Carl Woese v svojih študijah iz leta 1990, kar je povzročilo ločitev teh organizmov v dve različni skupini.

Proizvodnja endospora

Nekateri člani skupine bakterij lahko proizvajajo strukture preživetja, imenovane endospore. Kadar so okoljski pogoji zelo neugodni, lahko endospore ohranijo svojo sposobnost preživetja več let s praktično nič metabolizma.

Te spore so izredno odporne na vročino, kisline, sevanje in različne kemične snovi. V skupini Archaea niso poročali o vrstah, ki bi tvorile endospore .

Premikanje

Nekatere bakterije imajo flagele, ki zagotavljajo gibljivost; spiroheti imajo osno nitko, s pomočjo katere se lahko premikajo v tekočih, viskoznih medijih, kot sta blato in humus.

Nekatere vijolične in zelene bakterije, cianobakterije in Archaea imajo plinske vezikle, ki jim omogočajo gibanje s plavanjem. Znane vrste Archaea nimajo prilog, kot so flagele ali nitke.

Slika 3. Río Tinto, ekstremno okolje v Huelvi v Španiji, kjer se razvijata Arqueas rodov Metallosphaera in Sulfolobus. Vir: Riotinto2006, iz Wikimedia Commons

Fotosinteza

Znotraj domene bakterij obstajajo vrste cianobakterij, ki lahko izvajajo kisikovo fotosintezo (ki proizvaja kisik), saj imajo klorofil in fikobiline kot dodatne pigmente, spojine, ki zajemajo sončno svetlobo.

Ta skupina vsebuje tudi organizme, ki izvajajo anoksigensko fotosintezo (ki ne proizvaja kisika) prek bakterioklorofilov, ki absorbirajo sončno svetlobo, kot so: rdeče ali škrlatno žveplo in rdeče ne žveplove bakterije, zeleno žveplo in zelene bakterije brez žvepla.

Na področju Archaea niso poročali o fotosintetskih vrstah, vendar je rod Halobacterium, ekstremnih halofitov, sposoben proizvajati adenozin trifosfat (ATP) z uporabo sončne svetlobe brez klorofila. Imajo očesni vijolični pigment mrežnice, ki se veže na membranske beljakovine in tvori kompleks, ki se imenuje bakteriorhodopsin.

Kompleks bakteriorhodopsin absorbira energijo sončne svetlobe in ko se sprosti, lahko črpa ione H ⁺ na zunanjo stran celice in spodbuja fosforilacijo ADP (adenozin difosfat) v ATP (adenozin trifosfat), iz katerega mikroorganizem pridobi energijo.

Reference

1. Barraclough TG in Nee, S. (2001). Filogenetika in specifikacija. Trendi v ekologiji in evoluciji. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Filogenetska klasifikacija in univerzalno drevo. Znanost. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. in Raoult, D. (2018). Filogenomska analiza β-laktamaze v Arhaji in bakterijah omogoča identifikacijo novih članov Putative. Biologija in evolucija genoma. 10 (4): 1106-1114. Biologija in evolucija genoma. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Novi pojmi o kraljestvih organizmov. Znanost. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. in Wheelis, ML (1990). Proti naravnemu sistemu organizmov: predlog za področja Archaea, Bakterije in Eukarya. Zbornik akademij za naravoslovje. UPORABE 87: 45–76.