VIGTIGSTE FORSKELLE MELLEM ARCHAEA OG BAKTERIER - BIOLOGI - 2025

De vigtigste forskelle mellem archaea og bakterier er baseret på molekylstrukturelle og metaboliske aspekter, som vi vil udvikle nedenfor. Archaea-domænet grupperer taxonomisk encellede mikroorganismer, der har prokaryot cellemorfologi (uden nukleær membran eller cytoplasmatiske organelle membraner), karakteristika der ligner bakterier.

Der er dog også træk, der adskiller dem, da archaea er udstyret med meget bestemte tilpasningsmekanismer, der giver dem mulighed for at leve i miljøer med ekstreme forhold.

Figur 1. Escherichia coli-bakterier. Kilde: NIAID, via Wikimedia Commons

Bakteriedomænet indeholder de mest rigelige former for bakterier kaldet eubakterier eller ægte bakterier. Disse er også encellede, mikroskopiske, prokaryote organismer, der lever i ethvert miljø med moderate betingelser.

Udvikling af taksonomien for disse grupper

I det 4. århundrede f.Kr. blev levende ting klassificeret i kun to grupper: dyr og planter. Van Leeuwenhoek kunne i det syttende århundrede ved hjælp af et mikroskop, som han selv havde bygget, observere mikroorganismer, der indtil da var usynlige og beskrev protosoer og bakterier under navnet "animáculos".

I det 18. århundrede blev "mikroskopiske dyr" inkorporeret i de systematiske klassificeringer af Carlos Linneo. I midten af ​​det nittende århundrede grupperer et nyt kongerige bakterier: Haeckel postulerede et systematisk baseret på tre kongeriger; kongeriget Plantae, kongeriget Animalia og kongeriget Protista, der grupperede mikroorganismer med en kerne (alger, protozoer og svampe) og organismer uden en kerne (bakterier).

Siden denne dato har flere biologer foreslået forskellige klassificeringssystemer (Chatton i 1937, Copeland i 1956, Whittaker i 1969) og kriterierne for klassificering af mikroorganismer, oprindeligt baseret på morfologiske forskelle og forskelle i farvning (Gramfarvning), de blev baseret på metabolske og biokemiske forskelle.

I 1990 opdagede Carl Woese ved anvendelse af molekylære sekventeringsteknikker i nukleinsyrer (ribosomal ribonukleinsyre, rRNA), at der blandt mikroorganismer grupperet som bakterier var meget store phylogenetiske forskelle.

Denne opdagelse viste, at prokaryoter ikke er en monofyletisk gruppe (med en fælles stamfar), og Woese foreslog derefter tre evolutionære domæner, som han navngav: Archaea, Bacteria og Eukarya (nukleare celleorganismer).

Differentialegenskaber ved Archaea og bakterier

Archaea- og bakterieorganismer har fælles kendetegn ved, at begge er encellede, frie eller aggregerede. De har ikke en defineret kerne eller organeller, de har cellestørrelse mellem 1 og 30 μm i gennemsnit.

De præsenterer signifikante forskelle med hensyn til molekylær sammensætning af nogle strukturer og i biokemien i deres metabolisme.

Habitat

Bakteriearter lever i en lang række levesteder: De har koloniseret brak og frisk vand, varme og kolde miljøer, sumpede lande, marine sedimenter og klippesprekker, og de kan også leve i atmosfærisk luft .

De kan leve med andre organismer i fordøjelsesrørene hos insekter, bløddyr og pattedyr, mundhulen, åndedrætsorganer og urogenitale kanaler hos pattedyr og blod fra hvirveldyr.

Figur 2. Varme kilder, ekstreme levesteder, hvor organismer fra Archaea-gruppen bor, hvilket normalt giver dem lyse farver. Kilde: CNX OpenStax via wikipedia

Også mikroorganismer, der hører til bakterier, kan være parasitter, symbionter eller commensals af fisk, rødder og stængler af planter, af pattedyr; de kan forbindes med lavsvampe og protosoer. De kan også være madforurenende stoffer (kød, æg, mælk, skaldyr, blandt andre).

Arterne i Archaea-gruppen har tilpasningsmekanismer, der tillader deres liv i miljøer med ekstreme forhold; de kan leve ved temperaturer under 0 ° C og over 100 ° C (en temperatur, som bakterier ikke kan understøtte), i ekstreme alkaliske eller sure pH-værdier og saltkoncentrationer, der er meget højere end havvandets.

Methanogene organismer (der producerer methan, CH ₄) tilhører også Archaea domæne.

Plasma membran

Konvolutten af ​​prokaryote celler dannes generelt af den cytoplasmatiske membran, cellevæggen og kapslen.

Plasmamembranen af ​​organismer fra bakteriegruppen indeholder ikke kolesterol eller andre steroider, men snarere lineære fedtsyrer bundet til glycerol af estertypebindinger.

Membranen til medlemmerne af Archaea kan udgøres af et dobbeltlag eller af et lipidmonolag, der aldrig indeholder kolesterol. Membranphospholipider består af langkædede, forgrenede carbonhydrider bundet til glycerol ved hjælp af ether-bindinger.

Cellular væg

I organismer fra bakteriegruppen består cellevæggen af ​​peptidoglycaner eller murein. Archaea-organismer besidder cellevægge, der indeholder pseudopeptidoglycan, glycoproteiner eller proteiner som tilpasning til ekstreme miljøforhold.

Derudover kan de præsentere et ydre lag med proteiner og glycoproteiner, der dækker væggen.

Ribosomal ribonukleinsyre (rRNA)

RRNA er en nukleinsyre, der deltager i proteinsyntesen - produktion af de proteiner, som cellen kræver for at udføre sine funktioner og for dens udvikling, og styrer de mellemliggende trin i denne proces.

Nukleotidsekvenserne i ribosomale ribonukleinsyrer er forskellige i Archaea- og bakterieorganismer. Denne kendsgerning blev opdaget af Carl Woese i hans studier fra 1990, hvilket resulterede i adskillelsen af ​​disse organismer i to forskellige grupper.

Endosporeproduktion

Nogle medlemmer af Bakterie-gruppen kan producere overlevelsesstrukturer kaldet endosporer. Når miljøforholdene er meget ugunstige, kan endosporer opretholde deres levedygtighed i årevis med praktisk taget nul stofskifte.

Disse sporer er ekstremt modstandsdygtige over for varme, syrer, stråling og forskellige kemiske stoffer. I Archaea-gruppen er der ikke rapporteret nogen arter, der danner endosporer .

Bevægelse

Nogle bakterier har flagellaer, der giver mobilitet; spirocheter har en aksial filament, ved hjælp af hvilken de kan bevæge sig i flydende, tyktflydende medier såsom mudder og humus.

Nogle lilla og grønne bakterier, cyanobakterier og Archaea har gasvesikler, der giver dem mulighed for at bevæge sig ved at flyde. De kendte Archaea-arter har ikke vedhæng som flagella eller filamenter.

Figur 3. Río Tinto, et ekstremt miljø i Huelva, Spanien, hvor Arqueas of the Metallosphaera og Sulfolobus slægter udvikler sig. Kilde: Riotinto2006, fra Wikimedia Commons

Fotosyntese

Inden for bakteriedomænet er der arter af cyanobakterier, der kan udføre ilt-fotosyntesen (som producerer ilt), da de har klorofyl og phycobiliner som tilbehørspigmenter, forbindelser, der fanger sollys.

Denne gruppe indeholder også organismer, der udfører anoxygenisk fotosyntesen (som ikke producerer ilt) gennem bakteriochlorofyler, der absorberer sollys, såsom: rød eller lilla svovl og røde ikke-svovlbakterier, grønt svovl og grønne ikke-svovlbakterier.

På Archaea-domænet er der ikke rapporteret fotosyntetiske arter, men slægten Halobacterium, af ekstreme halofytter, er i stand til at producere adenosintriphosphat (ATP) ved brug af sollys uden klorofyl. De har det retinale lilla pigment, der binder sig til membranproteiner og danner et kompleks kaldet bakteriorhodopsin.

Bakteriehodopsin-komplekset absorberer energi fra sollys, og når det frigives, kan det pumpe H ⁺ -ioner til ydersiden af ​​cellen og fremme fosforylering af ADP (adenosindiphosphat) til ATP (adenosintriphosphat), hvorfra mikroorganismen opnår energi.

Referencer

1. Barraclough TG og Nee, S. (2001). Filogenetik og speciation. Tendenser inden for økologi og udvikling. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Filogenetisk klassificering og det universelle træ. Videnskab. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. og Raoult, D. (2018). Filogenomisk analyse af ß-laktamase i archaea og bakterier muliggør identifikation af antagelige nye medlemmer. Genom biologi og evolution. 10 (4): 1106-1114. Genom biologi og evolution. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Nye koncepter om kongeriger af organismer. Videnskab. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. og Wheelis, ML (1990). Mod et naturligt organisationssystem: forslag til domænerne Archaea, Bakterier og Eukarya. Proceedings of Natural Sciences Academy. Anvendelser. 87: 45-76.