Зміст
- Визначення Архей
- Будова Архея
- Клітинна стінка
- Клітинна мембрана
- Гени та генетична інформація
- Джгутики
- Де Архея виживає?
Архея - це відносно нова класифікація життя, яку спочатку запропонував Карл Уїз, американський мікробіолог, у 1977 році.
Він виявив, що бактерії, які є прокаріотичними клітинами без ядра, можна розділити на дві окремі групи на основі їх генетичного матеріалу. І бактерії, і археї - це одноклітинні організми, але археї мають зовсім іншу структуру клітинної мембрани, що дозволяє їм виживати в екстремальних умовах.
Визначення Архей
Спочатку Вуїс запропонував згрупувати життя у три сфери Еукарія, Бактерія та Архебактерія. (Можливо, ви побачите ці три імені, починаючи з малої літери, але коли ви говорите про конкретні домени, терміни використовуються з великої літери.)
Коли більше досліджень виявило, що клітини домену Archaebacteria насправді зовсім відрізнялися від бактерій, старий термін був упущений. Нові доменні імена - Бактерії, Архей та Еукарія, де Еукарія складається з організмів, клітини яких мають ядро.
На дереві життя клітини доменних архей розташовані між клітинами бактерій та клітин еукарії, до яких належать багатоклітинні організми та вищі тварини.
Археї розмножуються безстатевим шляхом шляхом бінарного поділу; клітини розщеплюються на дві частини, як бактерії. За своєю мембраною та хімічною будовою клітини археї поділяють особливості з еукаріотичними клітинами. Унікальні характеристики археї включають їх здатність жити в надзвичайно гарячих або хімічно агресивних умовах, і їх можна знайти по всій Землі, де б виживали бактерії.
Ті археї, які мешкають в екстремальних місцях існування, таких як гарячі джерела та глибоководні отвори, називаються екстремофілами. Через їх досить недавню ідентифікацію як окремий предмет на дереві життя, досі відкриваються захоплюючі відомості про архею, їх еволюцію, поведінку та їх структуру.
Будова Архея
Археї - прокаріоти, це означає, що клітини не мають ядра або інших пов'язаних з мембраною органел у своїх клітинах.
••• Дана Чен | Наукові роботиЯк і бактерії, клітини мають спіральне кільце ДНК, а клітинна цитоплазма містить рибосоми для виробництва клітинних білків та інших речовин, яким клітина потребує. На відміну від бактерій, клітинна стінка і мембрана можуть бути жорсткими і надавати клітині специфічну форму, таку як плоска, стрижнева або кубічна.
Види архей мають загальні характеристики, такі як форма та обмін речовин, і вони можуть розмножуватися за допомогою бінарного поділу так само, як бактерії. Горизонтальний перенос генів поширений, однак клітини археї можуть приймати плазміди, що містять ДНК із свого середовища, або обмінюватися ДНК з іншими клітинами.
В результаті види археї можуть еволюціонувати та швидко змінюватися.
Клітинна стінка
Основна структура клітинних стінок археї схожа на структуру бактерій, оскільки структура заснована на вуглеводних ланцюгах.
Оскільки археї виживають у більш різноманітних середовищах, ніж інші життєві форми, їх клітинна стінка та клітинний метаболізм повинні бути однаково різноманітними та адаптованими до їх оточення.
Як результат, деякі клітинні стінки археї містять вуглеводи, які відрізняються від клітинних стінок бактерій, а деякі містять білки та ліпіди, щоб надати їм силу та стійкість до хімічних речовин.
Клітинна мембрана
Деякі унікальні характеристики клітин археї обумовлені особливостями їх клітинної мембрани.
Клітинна мембрана лежить всередині клітинної стінки і контролює обмін речовин між клітиною та її середовищем. Як і всі інші живі клітини, клітинна мембрана археї складається з фосфоліпідів з ланцюгами жирних кислот, але зв’язки в фосфоліпідах археї унікальні.
Усі клітини мають фосфоліпідний двошаровий, але у клітинах археї двошаровий ефір зв’язки, а клітини бактерій та еукаріот складний ефір облігації.
Ефірні зв’язки більш стійкі до хімічної активності і дозволяють клітинам археї виживати в екстремальних умовах, які вбивали б інші форми життя. Хоча ефірна зв’язок є ключовою диференціюючою характеристикою клітин археї, клітинна мембрана також відрізняється від мембрани інших клітин у деталях її структури та її використання ізопреноїд ланцюги, щоб зробити свої унікальні фосфоліпіди з жирними кислотами.
Відмінності в клітинних мембранах вказують на еволюційний взаємозв'язок, при якому бактерії та еукаріоти розвивалися після археїв або окремо від них.
Гени та генетична інформація
Як і всі живі клітини, археї покладаються на реплікацію ДНК, щоб гарантувати, що дочірні клітини ідентичні батьківській клітині. Структура ДНК архей простіша, ніж структура еукаріотів і схожа на структуру генів бактерій. ДНК виявляється в одинарних кругових плазмідах, які спочатку згортаються і випрямляються до поділу клітин.
Хоча цей процес і подальше бінарне ділення клітин подібний до бактерій, реплікація та трансляція послідовностей ДНК відбувається так, як це відбувається у еукаріотів.
Після того, як клітинна ДНК розгорнута, фермент РНК-полімерази, який використовується для копіювання генів, більше схожий на РНК-полімеразу еукаріотів, ніж на відповідний бактеріальний фермент. Створення копії ДНК також відрізняється від бактеріального процесу.
Реплікація та трансляція ДНК - один із способів, коли археї більше схожі на клітини тварин, ніж на бактерії.
Джгутики
Як і у бактерій, джгутики дозволяють археї рухатися.
Їх структура та механізм роботи схожі за археями та бактеріями, але те, як вони розвивалися та як вони будуються, відрізняються. Ці відмінності знову говорять про те, що археї та бактерії еволюціонували окремо, з точкою диференціації на початку еволюційного терміну.
Подібність між членами двох доменів простежується в подальшому горизонтальному обміні ДНК між клітинами.
Джгутик в археях - це довге стебло з основою, яке може розвивати обертальну дію спільно з клітинною мембраною. Обертальна дія призводить до руху, що нагадує батіг, який може висунути клітину вперед. У археях стебло будують шляхом додавання матеріалу в основу, тоді як у бактерій порожнисте стебло утворюється шляхом переміщення матеріалу вгору по порожнистому центру і осадження його вгорі.
Джгутики корисні для переміщення клітин до їжі та для поширення після поділу клітин.
Де Архея виживає?
Головною диференціюючою характеристикою архей є їх здатність виживати в токсичних середовищах та екстремальних середовищах існування.
Залежно від їх оточення археї адаптуються з урахуванням їх клітинної стінки, клітинної мембрани та обміну речовин. Архея може використовувати різні джерела енергії, включаючи сонячне світло, спирт, оцтову кислоту, аміак, сірку та фіксацію вуглецю з вуглекислого газу в атмосфері.
До відходів відносяться метан, а метаногенні археї - єдині клітини, здатні продукувати цю хімічну речовину.
Клітини археї, здатні жити в екстремальних умовах, можна класифікувати залежно від їх здатності жити в конкретних умовах. Чотири такі класифікації:
Деякі з найбільш ворожих середовищ на Землі - це глибоководні гідротермальні отвори на дні Тихого океану та гарячі джерела, такі, як у національному парку Йеллоустоун. Високі температури в поєднанні з корозійними хімічними речовинами, як правило, вороже ставляться до життя, але археї, такі як ігнікок, не мають проблем з цими місцями.
Стійкість археї до таких умов змусила вчених дослідити, чи можуть археї чи подібні організми виживати в космосі або на інших ворожих планетах, таких як Марс.
Завдяки своїм унікальним характеристикам та порівняно недавній популярності, домен Archaea обіцяє виявити більш цікаві характеристики та можливості цих клітин, і він може запропонувати дивовижні розкриття в майбутньому.