Съдържание
- Определяне на Архея
- Структура на Архея
- Клетъчна стена
- Клетъчната мембрана
- Гени и генетична информация
- камшичета
- Къде оцелява Архея?
Archaea е сравнително нова класификация на живота, първоначално предложена от Карл Уийз, американски микробиолог, през 1977 г.
Той откри, че бактериите, които са прокариотни клетки без ядро, могат да бъдат разделени на две отделни групи въз основа на генетичния им материал. И бактериите, и археите са едноклетъчни организми, но археите имат съвсем различна структура на клетъчната мембрана, която им позволява да оцелеят в екстремни среди.
Определяне на Архея
Първоначално Ууис предложи животът да се групира в трите области на Еукария, Бактерии и Архебактерии. (Може да видите тези три имена, започващи с малки букви, но когато говорите за конкретните домейни, термините се изписват с главни букви.)
Когато повече изследвания разкриха, че клетките от домейна Archaebacteria всъщност са доста различни от бактериите, старият термин беше отпаднал. Новите имена на домейни са Bacteria, Archaea и Eukarya, където Eukarya се състои от организми, чиито клетки имат ядро.
На дървото на живота клетките от археята на домена са разположени между клетките на бактериите и тези на еукарията, които включват многоклетъчни организми и висши животни.
Археите се възпроизвеждат асексуално чрез бинарно делене; клетките се разделят на две като бактерии. По отношение на своята мембрана и химична структура клетките на археята споделят характеристики с еукариотните клетки. Уникалните характеристики на археите включват способността им да живеят в изключително горещи или химически агресивни среди и те могат да бъдат намерени в цялата земя, където и да оцелеят бактериите.
Тези археи, които живеят в екстремни местообитания, като горещи извори и дълбоководни отвори, се наричат екстремофили. Поради сравнително скорошната им идентификация като отделен домейн на дървото на живота, все още се открива увлекателна информация за археите, тяхната еволюция, тяхното поведение и тяхната структура.
Структура на Архея
Археите са прокариоти, което означава, че клетките нямат ядро или други мембранно свързани органели в клетките си.
••• Дана Чен | SciencingПодобно на бактериите, клетките имат навит пръстен от ДНК, а клетъчната цитоплазма съдържа рибозоми за производството на клетъчни протеини и други вещества, от които клетката се нуждае. За разлика от бактериите, клетъчната стена и мембраната могат да бъдат твърди и да придадат на клетката специфична форма, като плоска, прътовидна или кубична.
Видовете Archaea споделят общи характеристики като форма и метаболизъм и те могат да се възпроизвеждат чрез бинарно делене, подобно на бактериите. Хоризонталният пренос на ген е често срещан и археевите клетки могат да поемат плазмиди, съдържащи ДНК от тяхната среда, или да обменят ДНК с други клетки.
В резултат на това археите могат да се развиват и променят бързо.
Клетъчна стена
Основната структура на клетъчните стени на археята е подобна на тази на бактериите, тъй като структурата се основава на въглехидратни вериги.
Тъй като археите оцеляват в по-разнообразна среда от другите форми на живот, тяхната клетъчна стена и клетъчният метаболизъм трябва да бъдат еднакво разнообразни и адаптирани към заобикалящата ги среда.
В резултат на това някои клетъчни стени на археята съдържат въглехидрати, които са различни от тези на клетъчните стени на бактериите, а някои съдържат протеини и липиди, които им придават сила и устойчивост на химикали.
Клетъчната мембрана
Някои от уникалните характеристики на археевите клетки се дължат на особеностите на тяхната клетъчна мембрана.
Клетъчната мембрана лежи вътре в клетъчната стена и контролира обмена на вещества между клетката и нейната среда. Подобно на всички останали живи клетки, клетъчната мембрана на археята е изградена от фосфолипиди с вериги от мастни киселини, но връзките във фосфолипидите на археите са уникални.
Всички клетки имат фосфолипиден двуслоен, но в клетките на архея двуслойният има етер връзки, докато клетките на бактерии и еукариоти имат естер облигации.
Етерните връзки са по-устойчиви на химическа активност и позволяват на клетките на археите да оцелеят в екстремни среди, които биха убили други форми на живот. Докато етерната връзка е ключова диференцираща характеристика на археевите клетки, клетъчната мембрана също се различава от тази на другите клетки в детайлите на нейната структура и нейното използване изопреноид вериги, които правят своите уникални фосфолипиди с мастни киселини.
Разликите в клетъчните мембрани показват еволюционна връзка, при която бактериите и еукариотите се развиват вследствие или отделно от археите.
Гени и генетична информация
Както всички живи клетки, археите разчитат на репликацията на ДНК, за да гарантират, че дъщерните клетки са идентични с родителската клетка. ДНК структурата на археите е по-проста от тази на еукариотите и подобна на бактериалната генна структура. ДНК се намира в единични кръгли плазмиди, които първоначално са навити и които се изправят преди клетъчното делене.
Докато този процес и последващото бинарно делене на клетките е като този на бактериите, репликацията и транслацията на ДНК последователности се осъществява както при еукариотите.
След като клетъчната ДНК се размотава, ензимът РНК полимераза, който се използва за копиране на гените, е по-подобен на еукариотната РНК полимераза, отколкото на съответния бактериален ензим. Създаването на ДНК копие също се различава от бактериалния процес.
Репликацията и трансляцията на ДНК е един от начините, по които археите приличат повече на клетките на животните, отколкото на бактериите.
камшичета
Както при бактериите, жгутиците позволяват на археите да се движат.
Тяхната структура и механизъм на работа са сходни при археите и бактериите, но как се развиват и как се изграждат се различават. Тези различия отново подсказват, че археите и бактериите са се развили отделно, с точка на диференциация в началото на еволюционния план.
Приликите между членовете на двата домейна могат да бъдат проследени до по-късен хоризонтален обмен на ДНК между клетките.
Флагелът в архея е дълго стебло с основа, което може да развие въртящо действие във връзка с клетъчната мембрана. Ротационното действие води до движение, подобно на камшик, което може да задвижва клетката напред. В археята стръкът се изгражда чрез добавяне на материал в основата, докато при бактериите кухият ствол се изгражда, като се движи материал нагоре по кухия център и се отлага в горната му част.
Джгутиците са полезни за придвижване на клетките към храната и за разпространение след клетъчното делене.
Къде оцелява Архея?
Основната отличаваща се характеристика на археите е способността им да оцеляват в токсични среди и екстремни местообитания.
В зависимост от заобикалящата ги среда, археите се адаптират по отношение на тяхната клетъчна стена, клетъчна мембрана и метаболизъм. Archaea може да използва различни източници на енергия, включително слънчева светлина, алкохол, оцетна киселина, амоняк, сяра и въглерод за фиксиране от въглероден диоксид в атмосферата.
Отпадъчните продукти включват метан, а метаногенните археи са единствените клетки, способни да произвеждат този химикал.
Клетките на археите, които могат да живеят в екстремни среди, могат да бъдат класифицирани в зависимост от способността им да живеят в специфични условия. Четири такива класификации са:
Едни от най-враждебните среди на Земята са дълбочинните хидротермални отвори на дъното на Тихия океан и горещи извори като тези, открити в Националния парк Йелоустоун. Високите температури в комбинация с корозивни химикали обикновено са враждебни за живота, но археите като игникокус нямат проблеми с тези места.
Устойчивостта на археите към такива условия е накарала учените да проучат дали археите или подобни организми биха могли да оцелеят в космоса или на враждебни планети като Марс.
С уникалните си характеристики и сравнително скорошното си появяване на известност, домейнът Archaea обещава да разкрие по-интересни характеристики и възможности на тези клетки и може да предложи изненадващи разкрития в бъдеще.