Инструменты пользователя

Инструменты сайта


Боковая панель

2015:07:14:археи

Археи

Археи ‒ домен живых организмов (по трехдоменной системе Карла Вёзе наряду с бактериями и эукариотами). Археи очень широко распространены на Земле, приспособлены к обитанию в разнообразных условиях. Большая их часть ‒ хемоавтотрофы ‒ организмы, получающие энергию в результате хемосинтеза. Среди архей по состоянию на 2003 год был известен лишь один паразитический организм ‒ Nanoarchaeum equitans. В настоящее время археи подразделяют на 5 типов. Из этих групп наиболее изученными являются кренархеоты и эвриархеоты. Классифицировать археи сложно, так как подавляющее большинство из них никогда не выращивались в лабораторных условиях и были идентифицированы только по анализу нуклеиновых кислот из проб, полученных из мест их обитания.

История

Впервые археи были выделены в качестве отдельной группы прокариот на филогенетическом древе в 1977 году Карлом Вёзе и Джорджем Эдвардом Фоксом при сравнительном анализе 16S рРНК. Изначально эти две группы были обозначены как архебактерии и эубактерии и рассматривались как царства или подцарства, которые Вёзе и Фокс называли термином Urkingdoms. Вёзе утверждал, что эта группа прокариот есть фундаментально отличный тип жизни. Чтобы подчеркнуть это отличие, впоследствии две группы прокариот были названы археями и бактериями. В трехдоменной системе Карла Вёзе обе эти группы и эукариоты были возведены в ранг домена. Этот термин был предложен Вёзе в 1990 году для обозначения самого верхнего ранга в классификации организмов, включающей одно или несколько царств.

Археи

Общая характеристика архей

По форме и размерам клеток, общим принципам их организации и характеру деления археи сходны с бактериями, хотя только среди них обнаружены организмы кубической формы. Многие археи подвижны и имеют жгутики, похожие на бактериальные, но несколько отличающиеся деталями организации. Однако представители этого домена имеют существенные особенности. 1. Важной особенностью архей является своеобразие их рибосомальных и транспортных РНК, их рибосомы различаются также и по форме. Отличительные черты обнаружены и в других компонентах системы синтеза белка. РНК-полимераза архебактерий, как и у эукариот, содержит 9-12 субъединиц, а не 4, как у эубактерий. Поэтому археи нечувствительны к рифампицину, ингибирующему в низких концентрациях бактериальную РНК-полимеразу. Синтез белка не подавляется у архей хлорамфениколом, циклогексимидом, стрептомицином. Тетрациклин действует на архебактерий гораздо слабее, чем на эубактерий. 2. В отличие от всех других организмов археи в составе мембранных липидов имеют не жирные кислоты, а многоатомные спирты, обычно с 20 или 40 атомами углерода. В последнем случае липидная пластина мембраны образована мономолекулярным слоем, что, вероятно, придает мембране особую прочность. 3. Покровы клеток у разных архей могут иметь различное строение и химический состав, но им часто присуще наличие поверхностных слоев, образованных определенным образом структурированными и регулярно уложенными белковыми или гликопротеидными молекулами правильной или довольно причудливой формы. Иногда в состав клеточных стенок архей входят пептиды и полисахариды. 4. Некоторые археи осуществляют биохимические процессы, не свойственные никаким другим организмам. Например, только определенные представители архей в процессе своей жизнедеятельности образуют метан. 5. Большинство архей ‒ экстремофилы, то есть развиваются в экстремальных условиях, при высокой температуре, кислотности, в насыщенных солевых растворах.

Methanopyrus kandleri выживает и размножается при 122 °C

Метаболизм

Археи демонстрируют большое разнообразие химических реакций, протекающих в их клетках в процессе метаболизма, а также источников энергии. Эти реакции классифицируются по группам питания в зависимости от источников энергии и углерода. Некоторые археи получают энергию из неорганических соединений, таких как сера или аммиак (они являются литотрофами). К ним относятся нитрифицирующие археи, метаногены и анаэробные метаноокислители. В этих реакциях одно соединение отдает электроны другому – окислительно-восстановительные реакции, а выделяющаяся при этом энергия служит топливом для осуществления различных клеточных процессов. Соединение, отдающее электроны, называется донором, а принимающее ‒ акцептором. Выделяющаяся энергия идет на образование АТФ путем хемиосмоса. В сущности, это основной процесс, протекающий в митохондриях эукариотических клеток. Другие группы архей используют в качестве источника энергии солнечный свет ‒ фототрофы. Однако ни один из этих организмов не образует кислород в процессе фотосинтеза.

Промежуточное звено эволюции

В 2015 году в журнале Nature была опубликована статья о найденном промежуточном звене эволюции между микробами и животными, а также другими сложными организмами с обособленным ядром. Биологи обнаружили в образцах воды и грунта, извлеченных со дна в северной части Атлантики возле подводных вулканов «Замок Локи», следы жизни крайне необычных архей, чей геном они восстановили по обрывкам ДНК. Их ДНК содержала в себе целый набор генов, которые ранее не находили ни у архей, ни у бактерий, и которые являются основой для всех существующих сегодня многоклеточных существ, растений и простейших. В их число вошли гены, отвечающие за транспортировку белков через ядерную и клеточную мембрану, инструкции по синтезу особых видов клеточной «энерговалюты», а также ряд других необычных для микробов функций. Присутствие этих генов говорит о том, что данные археи, которых ученые называют «Локки» (Lokiarchaeota), как и их древние предки, оказались неожиданно сложными и похожими на эукариот. «Локи» и их предки должны быть в чем-то похожи по образу своей жизни на амеб и других простейших – у них, скорее всего, есть гибкая клеточная оболочка и мембрана, формой которой они умеют управлять, они умеют захватывать частички пищи и «переваривать» их. Это умение биологи считают ключевым фактором в эволюции многоклеточной жизни.

Положение локиархей (Lokiarchaeota) на эволюционном дереве. Эукариоты — одна из ветвей локиархей. TACK — надтип архей, включающий типы Thaumarchaeota, Aigarchaeota, Crenarchaeota, Korarchaeota (Elementy.ru)

2015/07/14/археи.txt · Последние изменения: 2016/05/29 17:29 — admin