Археи

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Археи

Систематика
Halobacteria, штамм NRC-1, каждая клетка около 5 мкм длиной
Научная классификация
Царство Археи













Международное научное название
Archaea
Woese, Kandler et Wheelis, 1990
Синонимы
  • Archaebacteria
Типы

Археи (лат. Archaea от др.-греч. ἀρχαῖος «извечный, древний, первозданный, старый») — одна из групп живых организмов, в которую входят микроскопические одноклеточные прокариоты, которые существенно отличаются рядом физиолого-биохимических признаков от настоящих бактерий. Хотя до сих пор имеется неопределенность в точном филогенезе этих групп, археи, эукариоты и бактерии являются фундаментальными группами в так называемой системе трех доменов. Подобно бактериям, археи — это одноклеточные организмы, не имеющие ядра, и поэтому классифицируются как прокариоты (Prokaryota) — известные также как Monera в таксономии пяти царств. Археи сначала были обнаружено в экстремальных средах, но затем они были найдены во всех типах экосистем. Архебактерии существенно отличаются от других микроорганизмов по составу и последовательности нуклеотидов в рибосомных и транспортных РНК.

Содержание

[править] История

Археи были идентифицированы в 1977 году Карлом Вёзе (Carl Woese) и Джорджем Фоксом (George Fox), основываясь на их отличиях от других прокариотов (филогенетические деревья, основанные на 16S рРНК). Когда в 1977 году биолог Карл Вёзе изучал генетику микробов, производивших метан, он понял, что они отличаются от всех известных бактерий. Стенка клетки была уникальной — она производила уникальные энзимы и ее генетический ряд не был похож ни на что исследуемое раньше. Очень быстро — в течение часа — стало понятно, что есть еще что-то, третья группа. Это был момент открытия. Карл Вёзе открыл третью форму жизни — группу одноклеточных, которую он назвал археями. Он открыл форму жизни, которая способна существовать где угодно, включая самые невероятные места. Эта группа была сначала названа архебактериями (Archaebacteria) в отличие от эубактерий (Eubacteria), и они рассматривались как царства или подцарства. Вёзе убеждал, что археи являются представителями совсем другой ветви живых существ. Он позже переименовал группы в архей и бактерий, чтобы подчеркнуть это, и аргументировал тем, что вместе с эукариотами они охватывают три группы живых организмов.

Биологический термин архея (археи) не следует путать с архейской геологической эрой, также известной как Археозойская эра. Последний термин ссылается на древний период земной истории, когда археи и бактерии были единственными клеточными организмами, жившими на планете. Возможные окаменелости этих микробов были датированы почти 3 800 000 000 лет назад.

[править] Археи, эукариоты и бактерии

Археи подобны другим прокариотам в большинстве аспектов структуры клетки и метаболизма. Однако, их генетическая транскрипция и трансляция — два центральных процесса в молекулярной биологии — не проявляют типичных для бактерий особенностей, но чрезвычайно подобны этим процессам у эукариотов. Например, система трансляции архей использует эукариотические факторы инициации и элонгации, а их система транскрипции применяет TATA-связываемые белки и TFIIB, как у эукариотов. Гены тРНК и рРНК архей содержат уникальные археальные интроны, которые не похожи ни на эукариотические, ни на бактериальные интроны.

Некоторые другие характеристики также выделяют архей. Подобно бактериям и эукариотам, археи имеют основанные на глицерине фосфолипиды. Однако, три особенности липидов архей необычны:

  • Липиды архей уникальны, так как стереохимия глицерина — обратная той, что найдена у бактерий и эукариот. Это убедительное свидетельство другого биосинтетического пути.
  • Большинство бактерий и эукариот имеют мембраны, составленные преимущественно из эфир-липидов глицерина, тогда как археи имеют мембраны, состоящие из эфир-липидов глицерина. Даже когда бактерии имеют эфир-связанные липиды, стереохимия глицерина — бактериальная форма. Эти различия, возможно, являются адаптацией части архей к гипертермофилии. Однако, стоит отметить, что даже мезофиличные археи имеют эфир-связанные липиды.
  • Липиды архей основанные на изопреноидной боковой цепочке. Это пятиуглеродная химическая группа, также обычная для каучука и является компонентом некоторых витаминов, распространенна в бактериях и эукариот. Однако, только археи применяют эти вещества в своих клеточных липидах, часто как боковые цепочки C-20 (четыре мономера) или C-40 (восемь мономеров). У некоторых архей изопреноидная боковая цепочка C-40 — фактически достаточно длинная, чтобы пройти сквозь мембрану, формируя монослой вместо клеточной мембраны с группами фосфата глицерина на обоих концах.

Эта адаптация распространенная у чрезвычайно теплолюбивых архей. Хотя они и не уникальны, клеточные стенки архей также необычны. Например, клеточные стенки большинства архей образованны внешними слоями белков или S-слоем. S-слоя распространены у бактерий, они служат единственным компонентом клеточной стенки в некоторых организмах (например, в Planctomyces) или внешним слоем во многих организмах с пептидогликаном. За исключением одной группы метаногенов, археи не имеют пептидогликановой стенки. Однако даже в этом случае, пептидогликаны очень отличаются от разновидности, найденной у бактерий. Археи также имеют жгутики, которые значительно отличаются по составу от очень похожих жгутиков бактерий. Бактериальные жгутики — это измененная система секреции III типа, тогда как жгутики архей напоминают ворсинки IV типа (type IV pili), которые используют sec-зависимую систему секреции, несколько подобную, но все же отличную от системы секреции II типа.

В 2016—2017 годах по извлеченным из глубоководных биомов фрагментам ДНК был описан новый надтип — асгардархеи[1]. У них были найдены комплексы многих характерных для эукариот белков, отвечающих за внутренние мембраны, цитоскелет, внутренний транспорт и систему отбраковки белковых дефектов. Выдвинута гипотеза о происхождении эукариот от данной группы архей.

[править] Среда

Многие археи — экстремофилы. Некоторые живут при очень высоких температурах, часто выше 100° C, как те, которых нашли в гейзерах и черных курильщиках. Других найдены в очень холодных средах или в чрезвычайно соленой, кислой или щелочной воде. Однако, некоторые археи — мезофилы, живут в средах, подобных болотам, сточным водам и почве. Многие метаногенные археи найдены в пищеварительных трактах животных, например, жвачных животных, термитов и людей. Археи не патогенны, и неизвестно, чтобы какие-либо из них вызвали болезнь.

Археи разделяются на три группы, в соответствии со средой обитания. Это — галофиты, метаногены и термофилы. Галофиты живут в чрезвычайно соленых окружающих средах (например, многие из них живут в Мертвом море и на юге залива Сан-Франциско, придавая ей яркие цвета: от красного до зеленого). Метаногены живут в анаэробных окружающих средах и производят метан. Их можно найти в отложениях или в кишечниках животных. Термофилы живут в местах с высокими температурами, как, например, горячие источники. Эти группы не обязательно согласуются с молекулярным филогенезом, не полные но не взаимоисключающие. Тем не менее, они — полезная начальная точка для подробного изучения.

[править] Источники

[править] Литература

  • The Surprising Archaea: Discovering Another Domain of Life. — Oxford: Oxford University Press, 2000. — ISBN 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.

[править] Ссылки

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты