ТРИТЕ ОБЛАСТИ В БИОЛОГИЯТА (КЛАСИФИКАЦИЯ НА ГЪСКИ) - БИОЛОГИЯ - 2025

В три области на биологията или системата за три домейна е класификация, предложен от биолог Карл Woese на в края на 70-те години, която разделя органични същества в бактерии, архибактерии и Eukaryota домейни.

Тази класификация на „домейни“ е по-добра от традиционната система на разделение на пет или шест царства, с която ние сме най-добре запознати. Основното разделение на домейните е разделянето на прокариотите на два домейна, където археите са по-свързани с еукариотите, отколкото с другата група прокариоти - бактериите.

Източник: Rock 'n Roll, от Wikimedia Commons

Тази филогенетична подредба е широко приета от повечето биолози. С развитието на биоинформатиката и статистическите инструменти обаче някои автори предлагат нови взаимоотношения между живите същества, което опровергава класификацията на Уийз.

История на класификацията

Разделение на две царства: Анималия и Планта

Преди публикуването на творбите на Уийз и неговите колеги биолозите използваха „традиционна“ класификация, използвайки проста и интуитивна дихотомия, която разделяше растенията от животни - формално Анималия и Планта.

В това разделение всички бактерии, гъбички и фотосинтетични протести се считат за "растения", докато протозоите са групирани заедно с животни.

С напредването на науката, развитието на съвременните методологии и по-задълбочен анализ на органичните същества стана ясно, че разделението на растения и животни не отговаря на истинската еволюционна история на тях. Всъщност това беше "селски" и непоследователно опростяване на отношенията между тях.

Разделяне на три царства:

С цел да коригира тази ситуация, прочутият еволюционен биолог и орнитолог Ернст Хекел добави ново царство към списъка: Царството Протиста.

Тази класификация постигна по-ясно разделение на формите, които очевидно не трябва да се групират. Въпреки това класификацията остана тревожно проблематична.

Разделяне на пет царства

През 1969 г. американският еколог Робърт Хардинг Уитакър предлага схемата за разделяне на пет кралства: Анималия, Планта, Гъбички, Монера и Проста.

Тази система се основава главно на типовете клетки, които съставляват организми. Членовете на Monera са едноклетъчни и прокариотични същества, докато protists също са едноклетъчни, но еукариотични.

Останалите три кралства - Анималия, Планта и Гъби - са класифицирани по отношение на начина им на набавяне на хранителни вещества. Растенията имат фотосинтетични възможности, гъбичките отделят ензими в околната среда, последвани от абсорбция на хранителни вещества, а животните консумират храната си с вътрешно или външно храносмилане.

Разделението на организмите на пет царства беше широко прието от тогавашните систематисти, тъй като те считаха, че класификацията все повече се приспособява към реалните еволюционни отношения на живите същества.

Разделяне на три области

През 70-те години на миналия век професорът от Университета на Илинойс Карл Уиз започва да намира доказателства за известна неизвестна група от много поразителни едноклетъчни организми. Те живееха в среда с екстремни условия на температура, соленост и рН, където се смяташе, че животът не може да се поддържа.

На пръв поглед тези организми бяха класифицирани като бактерии и бяха наречени архебактерии. Въпреки това, по-задълбочен и подробен поглед върху архебактериите стана ясно, че разликите с бактериите са толкова поразителни, че не могат да бъдат класифицирани в една и съща група. Всъщност приликата беше просто повърхностна.

По този начин молекулярните доказателства позволиха на тази група изследователи да създаде система за класификация от три области: бактерии, археи и еукариота.

Предлагането на нови генеалогични връзки между организмите бележи събитие от голямо значение в съвременната биология. Това важно откритие накара Уийз да спечели Националния медал за наука през 2000 г.

Трите области на живота

Дървото на живота, предложено от Карл Уиз, установява възможните генеалогични връзки между органичните същества, което предполага съществуването на три области на живота.

Тази хипотеза беше предложена благодарение на анализа на 16S рибозомна РНК - съкратено като 16S rRNA.

Този маркер е компонент на 30S субединицата на прокариотичната рибозома. След работата на Уийз, той се използва широко за филогенетични изводи. Днес е много полезно да се установи класификацията и идентифицирането на бактериите.

По-долу ще опишем най-забележителните характеристики на всеки от членовете, съставляващи трите области на живота:

Archaea Domain

Archaea

Археите са организми, които се характеризират главно с обитаване на среда с екстремни условия на температура, киселинност, pH, наред с други.

По този начин те са открити във води със значително високи солни концентрации, кисела среда и горещи извори. В допълнение, някои археи също обитават региони със "средни" условия, като почвата или храносмилателния тракт на някои животни.

От клетъчна и структурна гледна точка археите се характеризират с: те нямат ядрена мембрана, липидите на мембраните са свързани с етерни връзки, те представят клетъчна стена - но това не е съставено от пептидогликан, а структурата на гените е подобно на еукариотите на кръговите хромозоми.

Възпроизвеждането на тези прокариоти е асексуално и е доказан хоризонтален трансфер на гени.

Класификация на археите

Те се класифицират като метаногенни, халофилни и термоацидофилни. Първата група използва въглероден диоксид, водород и азот за производство на енергия, като произвежда метан като отпадъчен продукт. Първата арка, която ще бъде секвенцирана, принадлежи към тази група.

Втората група, халофилите са „любители на солта“. За неговото развитие е необходимо средата да има концентрация на физиологичен разтвор 10 пъти по-голяма от тази на океана. Някои видове могат да понасят концентрации до 30 пъти по-високи. Тези микроорганизми се намират в Мъртво море и в изпарени водоеми.

И накрая, термоацидофилите са в състояние да издържат на екстремни температури: по-високи от 60 градуса (някои могат да понасят повече от 100 градуса) и по-ниски от точката на замръзване на водата.

Необходимо е да се изясни, че това са оптималните условия за живота на тези микроорганизми - ако ги изложим на стайна температура е напълно възможно те да умрат.

Домен на бактерии

Mycobacterium tuberculosis бактерии

Домерът на бактерията включва голяма група прокариотни микроорганизми. По принцип обикновено ги свързваме с болести. Нищо не е по-далеч от реалността от това неразбиране.

Въпреки че е вярно, че определени бактерии причиняват фатални заболявания, много от тях са полезни или живеят в тялото ни, установявайки коменсални връзки, образуващи част от нашата нормална флора.

Бактериите нямат ядрена мембрана, в тях самите липсват органели, тяхната клетъчна мембрана е изградена от липиди с естерни връзки и стената е изградена от пептидогликан.

Те се възпроизвеждат асексуално и са доказани хоризонтални събития на трансфер на гени.

Класификация на бактериите

Въпреки че класификацията на бактериите е наистина сложна, тук ще обсъдим основните подразделения на областта, цианобактериите и еубактериите.

Членовете на цианобактериите са синьо-зелени фотосинтетични бактерии, които произвеждат кислород. Според данните от вкаменелости те са се появили преди около 3,2 милиарда години и са били отговорни за драстичната промяна от анаеробна среда към аеробна среда (богата на кислород).

Евбактериите от своя страна са истинските бактерии. Те се появяват в разнообразна морфология (коки, бацили, вибриони, спирални, наред с други) и имат модифицирани структури за тяхната подвижност, като реснички и жлези.

Eukarya Domain

Еукариотично представяне на човешки клетки. Можете да видите сърцевината

Еукариотите са организми, които се отличават главно по наличието на добре дефинирано ядро, обособено от сложна биологична мембрана.

В сравнение с другите домейни, мембраната има разнообразна структура и липидите проявяват естери-подобни връзки. Те представят истински органели, ограничени от мембрани, структурата на генома е подобна на археите и е организирана в линейни хромозоми.

Груповото възпроизвеждане е изключително разнообразно, проявява се както сексуални, така и асексуални модалности и много членове на групата са способни да се възпроизвеждат и по два начина - не са взаимно изключващи се.

Класификация на еукариотите

Тя включва четири царства с много разнообразни и разнородни форми: протистите, гъбичките, панталите и животните.

Протиците са едноклетъчни еукариоти, като еуглена и паремеция. Организмите, които обикновено познаваме като гъбички, са членове на гъбичното царство. Има уни и многоклетъчни форми. Те са ключови елементи в екосистемите за разграждане на мъртвата органична материя.

Растенията са изградени от фотосинтетични организми с клетъчна стена, изградена главно от целулоза. Най-забележимата му характеристика е наличието на фотосинтетичния пигмент: хлорофил.

Тя включва папрати, мъхове, папрати, гимнастични растения и покритосеменни растения.

Животните включват група от хетеротрофни многоклетъчни органични същества, болшинството с способността за движение и преместване. Те са разделени на две големи групи: безгръбначни и безгръбначни.

Безгръбначните животни се състоят от порифери, цнидари, нематоди, мекотели, членестоноги, бодлокожи и други малки групи. По същия начин гръбначните животни са риби, земноводни, влечуги, птици и бозайници.

Животните са успели да колонизират почти всички среди, включително океани и въздушна среда, като са показали сложен набор от адаптации за всяка.

Препратки

1. Forterre P. (2015). Универсалното дърво на живота: актуализация. Граници в микробиологията, 6, 717.
2. Koonin EV (2014). Визията на Карл Уойз за клетъчната еволюция и областите на живота. РНК биология, 11 (3), 197-204.
3. Margulis, L., & Chapman, MJ (2009). Царства и владения: илюстрирано ръководство за фила на живота на Земята. Академична преса.
4. Sapp, J. (2009). Новите основи на еволюцията: на дървото на живота. Oxford University Press.
5. Sapp, J., & Fox, GE (2013). Единственото търсене на универсално дърво на живота. Прегледи за микробиология и молекулярна биология: MMBR, 77 (4), 541-50.
6. Staley JT (2017). Теорията на клетъчните клетки подкрепя независимата еволюция на хипотезата за общностите на Еукария, бактерии и археи и ядреното отделение. Отворена биология, 7 (6), 170041.