ОСНОВНИ РАЗЛИКИ МЕЖДУ АРХЕИТЕ И БАКТЕРИИТЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

В основните разлики между археи и бактерии се основават на молекулни структурни и метаболитни аспекти, които ще се развиват по-долу. Доменът Archaea таксономично групира едноклетъчни микроорганизми, които имат прокариотна клетъчна морфология (без ядрена мембрана или цитоплазмени органелни мембрани), характеристики, които наподобяват бактерии.

Съществуват обаче и черти, които ги разделят, тъй като археите са надарени с много специфични адаптационни механизми, които им позволяват да живеят в среда с екстремни условия.

Фигура 1. Бактерията Escherichia coli. Източник: NIAID, чрез Wikimedia Commons

Домейнът на бактериите съдържа най-разпространените форми на бактерии, наречени еубактерии, или истински бактерии. Това са също едноклетъчни, микроскопични, прокариотни организми, които живеят във всяка среда с умерени условия.

Еволюция на таксономията на тези групи

През IV в. Пр. Н. Е. Живите същества са класифицирани само в две групи: животни и растения. Van Leeuwenhoek, през седемнадесети век, използвайки микроскоп, който сам е построил, е в състояние да наблюдава микроорганизми, които дотогава са били невидими и са описали протозои и бактерии под името „animáculos“.

През 18 век „микроскопичните животни“ са включени в систематичните класификации на Карлос Линео. В средата на деветнадесети век ново царство групира бактерии: Хекел постулира систематично на базата на три царства; царство Plantae, царство Animalia и царство Protista, които групират микроорганизми с ядро ​​(водорасли, протозои и гъби) и организми без ядро ​​(бактерии).

От тази дата няколко биолози предлагат различни системи за класификация (Chatton през 1937 г., Copeland през 1956 г., Whittaker през 1969 г.) и критериите за класифициране на микроорганизмите, първоначално базирани на морфологични различия и разлики в оцветяването (грам петно), те се основават на метаболитни и биохимични разлики.

През 1990 г. Карл Уиз, прилагайки техники за молекулно секвениране в нуклеинови киселини (рибозомна рибонуклеинова киселина, рРНК), открива, че сред микроорганизмите, групирани като бактерии, има много големи филогенетични разлики.

Това откритие показа, че прокариотите не са монофилетична група (с общ прародител) и тогава Уийз предложи три еволюционни домена, които той нарече: Архея, Бактерии и Еукария (нуклеирани клетъчни организми).

Диференциални характеристики на Архея и бактерии

Археите и бактериалните организми имат общи характеристики по това, че и двете са едноклетъчни, свободни или агрегирани. Те нямат определено ядро ​​или органели, имат среден размер на клетките между 1 до 30 μm.

Те представляват значителни различия по отношение на молекулния състав на някои структури и в биохимията на техните метаболизми.

Среда на живот

Видовете бактерии живеят в широк спектър от местообитания: имат колонизирани солени и сладки води, гореща и студена среда, блатисти земи, морски седименти и скални пукнатини, а могат да живеят и в атмосферен въздух .

Те могат да живеят с други организми в храносмилателните тръби на насекомите, мекотелите и бозайниците, устните кухини, дихателните и урогениталния тракт на бозайниците и кръвта на гръбначни животни.

Фигура 2. Горещи извори, екстремни местообитания, където се обитават организми от групата Archaea, които обикновено им придават ярки цветове. Източник: CNX OpenStax чрез wikipedia

Също така микроорганизмите, принадлежащи към бактериите, могат да бъдат паразити, симбионти или коментари на риба, корени и стъбла на растенията, от бозайници; те могат да бъдат свързани с лишеи гъбички и протозои. Те могат да бъдат и хранителни замърсители (месо, яйца, мляко, морски дарове, наред с други).

Видовете от групата Archaea имат механизми за адаптация, които позволяват живота им в среда с екстремни условия; Те могат да живеят при температури под 0 ° С и над 100 ° С (температура, която бактериите не могат да понесат), при екстремни алкални или киселинни pH и физиологични концентрации, много по-високи от тези на морската вода.

Метаногенните организми (които произвеждат метан, СН ₄) също принадлежат към областта Archaea.

Плазмената мембрана

Обвивката на прокариотните клетки обикновено се формира от цитоплазмената мембрана, клетъчната стена и капсулата.

Плазмената мембрана на организмите от групата на бактериите не съдържа холестерол или други стероиди, а по-скоро линейни мастни киселини, свързани с глицерол чрез естерни връзки.

Мембраната на членовете на Archaea може да бъде съставена от двуслоен или от липиден монослой, който никога не съдържа холестерол. Мембранните фосфолипиди са изградени от дълговерижни, разклонени въглеводороди, свързани с глицерол чрез етерни връзки.

Клетъчна стена

В организмите от групата на бактериите клетъчната стена е изградена от пептидогликани или муреин. Археите организми притежават клетъчни стени, които съдържат псевдопептидогликан, гликопротеини или протеини, като адаптация към екстремните условия на околната среда.

Освен това те могат да представят външен слой протеини и гликопротеини, покриващи стената.

Рибосомална рибонуклеинова киселина (rRNA)

RRNA е нуклеинова киселина, която участва в синтеза на протеини - производството на протеини, от които клетката се нуждае, за да изпълни функциите си и за своето развитие-, насочвайки междинните стъпки на този процес.

Нуклеотидните последователности в рибозомните рибонуклеинови киселини са различни при организмите на Архея и Бактериите. Този факт е открит от Карл Уиз в неговите проучвания от 1990 г., което води до разделянето на тези организми в две различни групи.

Производство на ендоспори

Някои членове на групата на бактериите могат да произвеждат структури за оцеляване, наречени ендоспори. Когато условията на околната среда са много неблагоприятни, ендоспорите могат да поддържат жизнеспособността си години наред с практически нулев метаболизъм.

Тези спори са изключително устойчиви на топлина, киселини, радиация и различни химически агенти. В групата Archaea не са съобщени видове, които образуват ендоспори .

движение

Някои бактерии имат жгутици, които осигуряват подвижност; спирохетите имат аксиална нишка, с помощта на която могат да се движат в течни, вискозни среди, като кал и хумус.

Някои лилави и зелени бактерии, цианобактерии и Архея притежават газови везикули, които им позволяват да се движат чрез плаване. Известните видове Archaea нямат придатъци като жълтици или нишки.

Фигура 3. Рио Тинто, екстремна среда в Уелва, Испания, където се развива Аркея от родовете Металосфаера и Сулфолобус. Източник: Riotinto2006, от Wikimedia Commons

фотосинтеза

В областта на бактериите има видове цианобактерии, които могат да извършват кислородна фотосинтеза (която произвежда кислород), тъй като имат хлорофил и фикобилини като допълнителни пигменти, съединения, които улавят слънчевата светлина.

Тази група съдържа и организми, които извършват аноксигенна фотосинтеза (която не произвежда кислород) чрез бактериохлорофили, които абсорбират слънчевата светлина, като: червена или лилава сяра и червени не-серни бактерии, зелена сяра и зелени не-серни бактерии.

В областта Archaea не са съобщени фотосинтетични видове, но род Halobacterium, от крайни халофити, е способен да произвежда аденозин трифосфат (ATP), с използването на слънчева светлина без хлорофил. Те имат ретиналния пурпурен пигмент, който се свързва с мембранните протеини и образува комплекс, наречен бактериододопсин.

Комплексът бактериодопсопин абсорбира енергия от слънчевата светлина и когато се освободи, той може да изпомпва Н ⁺ йони от външната страна на клетката и да стимулира фосфорилирането на ADP (аденозин дифосфат) до АТФ (аденозин трифосфат), от който микроорганизмът получава енергия.

Препратки

1. Barraclough TG и Nee, S. (2001). Филогенетика и спецификация. Тенденции в екологията и еволюцията. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Филогенетична класификация и универсалното дърво. Science. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. and Raoult, D. (2018). Филогеномен анализ на β-лактамаза в Архея и бактерии дава възможност за идентифициране на нови Путативни членове. Биология и еволюция на генома. 10 (4): 1106-1114. Биология и еволюция на генома. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Нови понятия за царства на организмите. Science. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. and Wheelis, ML (1990). Към естествена система от организми: предложение за домейните Архея, Бактерии и Еукария. Трудове на Академията по естествени науки. Употреби. 87: 45-76.