Археї
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
| Археї (Archaea) | ||
|---|---|---|
 квадратні клітини археї Haloarcula quadrata |
||
| Біологічна класифікація | ||
|
||
| Типи/Класи | ||
|
Археї (лат. Archaea, від. гр. αρχαία, "старі", однина: архея, Archaeum, Archaean, або Archaeon), також називаються археобартерії (Archaebacteria) – одна з основних груп живих організмів. Хоча все ще є невпевненість в точному філогенезі груп, археї, еукаріоти і бактерії - фундаментальні групи в так званої системі трьох доменів. Подібно бактеріям, археї - це одноклітинні організми, що не мають ядра і тому класифікується як прокаріоти (Prokaryota) — відомі також як Monera в таксономії п'яті царств. Вони були спочатку описані в екстремальних середовищах, але потім були знайдені у всіх типах екосистем.
Зміст |
[ред.] Історія
Археї були ідентифіковані в 1977 Карлом Воузом (Carl Woese) і Джорджом Фоксом (George Fox), засновуючись на їх різниці від інших прокаріот філогенетичних деревах заснованих на 16S рРНК. Ці дві групи були спочатку названі археобартерії (Archaebacteria) і еубактерії (Eubacteria), та розглядалися як царства або підцарства. Воуз переконував, що вони є представниками значно різної гілки живих істот. Він пізніше перейменував групи в архею і бактерій, щоб підкреслити це, і аргументував, що разом з еукаріотами, вони охоплюють три області живих організмів.
Біологічний термін архея / археї не потрібно змішувати з Архейською геологічною ерою, також відомою як Археозойська ера. Останній термін посилається на стародавніший період земної історії, коли археї і бактерії були єдиними клітинними організмами, що жили на планеті. Ймовірні скам'янілості цих мікробів були датовані як майже 3.8 мільярдів років тому.
[ред.] Археї, бактерії і еукаріоти
Археї подібні іншим прокаріотам в більшості аспектів структури клітини та метаболізму. Проте, їх генетична транскрипція і трансляція - два центральні процеси в молекулярній біології - не показують типовий для бактерій особливостей, але надзвичайно подібні цім процесам в еукаріотах. Наприклад, трансляція в археї використовує еукаріотичні фактори ініціації та елонгації, а їх транскрипція застосовує TATA-зв’язуємі білки і TFIIB, як в еукаріотах. Гени тРНА і рРНА археї містять унікальні археальні інтрони, які не подібні ні до еукаріотних, ні до бактеріальних інтронів.
Декілька інших характеристик також виділяють архей. Подібно до бактерій і еукаріот, aрхеї мають основані на гліцерині фосфоліпіди. Проте, три особливості ліпідів архей незвичайні:
- Ліпіди архей унікальні, тому що стереохімія гліцерину – зворотна той, що знайдена в бактеріях і еукаріотах. Це сильне свідоцтво іншого біосинтетичного шляху.
- Більшість бактерій і еукаріот мають мембрани, складені переважно з естер-ліпідів гліцерину, тоді як археї мають мембрани, складені з етер-ліпідів гліцерину. Навіть, коли бактерії мають етер-зв'язали ліпіди, стереохімія гліцерину - бактерійна форма. Ці відмінності, можливо, є адаптацією на частині архей до гіпертермофілії. Проте, варто відзначити, що навіть мезофілічні археї мають етер-зв'язані ліпіди.
- Ліпіди архей засновані на ізопреноїдному боковому ланцюжку. Це п'ятивуглецева хімічна група, також звичайна для каучуку і як компонент деяких вітамінів, поширена в бактеріях і еукаріотах. Проте, тільки археї застосовубть ці речовини в їх клітинних ліпідах, часто як бокові ланцюжки C-20 (чотири мономера) або C-40 (вісім мономерів). У деяких архей, ізопреноїдний боковий ланцюжок C-40 - фактично достатньо довгий щоб пройти крізь мембрану, формуя моношар замість клітинної мембрані з групами фосфату гліцерину на обох кінцях.
Ця адаптація найбільш часта в надзвичайно теплолюбивих археях. Хоча вони і не унікальні, клітинні стінки архей також незвичайні. Наприклад, клітинні стінки більшості архей утворені зовнішніми шарами білків або S-шаром. S-шари розповсюджені в бактеріях, де вони служать як єдиний компонент клітинної стінки в деяких організмах (наприклад в Planctomyces) або зовнішній шар в багатьох організмах з пептідогликанами. За винятком однієї групи метаногенів, археї не мають пептідогликанної стінки. Навіть в даному випадку, пептідогликанни дуже відрізняється від різновиду, знайденого в бактеріях. Археї також мають джгутики, які значно відрізняються за складом від дуже подібного джгутиків бактерій. Бактерійні джгутики - це змінений система секреції III типу, тоді як джгутики архей нагадують ворсинки IV типу (type IV pili), які використовують sec-залежну систему секреції дещо подібну але все ж відмінний від системи секреції II типу.
[ред.] Середовище
Багато архей – екстремофіли. Деякі живуть в дуже високих температурах, часто вище 100°C, як знайдені в гейзерах і чорних курцях. Інші знайдені в дуже холодних середовищах або в надзвичайно-солоний, кислий, або лужний воді. Проте, інші археї – мезофіли, і були знайдені в навколишніх середовищах подібних до болота, стічних вод, і ґрунту. Багато метаногенних архей знайдені в травних трактатах тварин, як наприклад жуйних тварин, термітів і людей. Археї звичайно безневинні до інших організмів і не відомо, щоб які-небудь з них викликати хворобу.
Археї звичайно рзподіляють в три групи, засновані на якнайкращому середовищі. Це – галофіти, метаногени і термофіли. Галофіли живуть в надзвичайно солоних навколишніх середовищах (наприклад, багато з них живуть в Мертвому морі та на півдні затоки Сан-Франциско, надаючи їй яскраві кольори від красного до зеленого). Метаногени живуть в анаеробних навколишніх середовищах і виробляють метан. Вони можуть бути знайдені в опадах або в кишечниках тварин. Термофіли живуть в місцях, з високими температурами, як наприклад гарячі джерела. Ці групи не обов'язково погоджуються з молекулярним філогенезом, обов'язково не повні та взаємовиключні. Тим не менш, вони - корисний початковий пункт детальніших для вивчень.
Недавно, декілька досліджень показали, що археї існують не тільки в мезофільних та і термофільних навколишніх середовищах, але також іноді присутні у значномі числі при низьких температурах. Стає все більш прийнятим, що метаногени звичайно присутні в низько-температурних навколишніх середовищах, як наприклад холодні опади. Деякі дослідження навіть свідчили, що в цих температурах шлях метаногенезу може змінюватися завдяки термодинамічним обмеженням, накладеним низькими температурами. Можливо, навіть важніше те, що велике число архей, знайдені у більшості океанів, в основному холодних навколишніх середовищах (Giovannoni і Stingl, 2005). Ці археї, який належать до груп, раніше не досліджених, можуть бути присутніми в надзвичайно високих кількостях (до 40% з мікробної біомаси), хоча вини не були ізольовані в чистій культурі. Зараз ми не маємо майже ніякої інформації щодо фізіології цих організмів, що означають, що їх ефекти на глобальні біогеохімічні цикли невіді. Одне недавнє дослідження (Könneke і інші, 2006) показало, проте, це одна група морських Crenarchaeota здібна до фіксації азоту, риса досі невідома серед архей.
[ред.] Форма
Індивідуальні археї мають розмір ряд від 0.1 μm до понад 15 μm у діаметрі, і деякі формують агрегати або нитки до 200 μm в довжину. Вони зустрічаються в різних формах, наприклад сферичній, паличковидній, спіральний, формі амеби, або навіть прямокутній. Вони також застосовують різноманітні види метаболізму. Наприклад, галобактерії можуть використовувати світло щоб виробляти АТФ, хоча ніякі археї не проводять фотосинтез з електронним транспортним ланцюгом, як це відбувається в інших групах.
[ред.] Еволюція і класифікація
Археї розбиті на дві головні групи, засноваючись на деревах рРНК, Euryarchaeota і Crenarchaeota. Дві інші групи були також створені для певних екологічних зразків і особливих різновидів Nanoarchaeum equitans, знайдених в 2002 Карлом Стеттером (Karl Stetter), але їх східність з іншими групами невпевнена. Воезе (Woese) переконав що бактерії, археї і еукаріоти кожен представляє унікальну лінію спадщини, які досить рано відхилилися від спадкового прогенота (Progenote) з погано розвиненим генетичним апаратом. Ця гіпотеза відображена в імені археї (Archaea, від Грецького archae або стародавній). Пізніше він формально розглядав ці групи як імперії, кожна охоплюючи декілька царств. Це розділення стало самим популярним, хоча сама ідея прогенотів на всіми підтримується. Деякі біологи, проте, переконують що, археобактерії і еукаріоти з'явилися від спеціалізованих бактерій.
Взаємовідношення між археями і еукаріотами залишається важливою проблемою. Крім схожостей, відмічених вище, багато генетичних дерев групують йі дві групи разом. Деякі ставлять еукаріотів ближче до Eurarchaeota, ніж до Crenarchaeota, хоча мембранна хімія пропонує інакше. Проте, відкриття архея-подібних генів в певних бактеріях, як наприклад Thermotoga, робить їх взаємовідношення важким для визначення. Деякі свідчать, що еукаріоти виникли через змішення археї і бактерії, де вони стали ядром і цитоплазмою, що поясняє різну генетичну схожість, але йя теоріє має труднощі пояснити клітинні структуру.
Розшифровка одиночних генів привела до розшифровки цілих геномів, зараз 24 архейні геноми завершені і 22 частково завершені (1).
[ред.] Посилання
- Howland, John L. (2000). The Surprising Archaea: Discovering Another Domain of Life. ISBN 0-19-511183-4.
- Giovannoni, S.J. and Stingl, U. (2005). Molecular diversity and ecology of microbial plankton. Nature 437: 343-348.
- Könneke, M., Bernhard, A.E., de la Torre, J.R., Walker, C.B., Waterbury, J.B. and Stahl, D.A. (2005). Isolation of an autotrophic ammonia-oxidizing marine archaeon. Nature 437: 543-546.
- Lake, J.A. (1988). Origin of the eukaryotic nucleus determined by rate-invariant analysis of rRNA sequences. Nature 331: 184–186.
- Woese, Carl R.; Fox, George E. (1977). Phylogenetic Structure of the Prokaryotic Domain: The Primary Kingdoms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 74 (11): 5088–5090.
- Woese, Carl R., Kandler, Otto, Wheelis, Mark L (1990). Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proceedings of the National Academy of Sciences 87 (12): 4576–4579.
- Археї
- ArchaeaWeb - з UNSW – Інформація про архей
- Введення до архей, їх екології, систематики та морфології
- Перспектива ви користування екстремофілів для антімікробних ліків, Др. Сара Малоні Цитата: "...Ground breaking research on extremophiles continues to this day, with the recently-discovered 22nd genetically-encoded amino acid – pyrrolysine – from the archaeon, Methanosarcina barkeri, (Hao et al., 2002; Srinivasan et al., 2002)...."
- Новини BBC 21 червня, 1999: Найсложніший організм розкриває генетичні секрети Цитата: "...It [Pyrococcus abyssi] likes conditions that the vast majority of other organisms would find impossible to live in. It thrives best at temperatures of about 103 degrees [Celsius] and under pressures of about 200 atmospheres...."
- Сторінка Pyrococcus abyssi на Genoscope
