HUVUDSAKLIGA SKILLNADER MELLAN ARCHAEA OCH BAKTERIER - BIOLOGI - 2025

De viktigaste skillnaderna mellan archaea och bakterier är baserade på molekylstrukturella och metaboliska aspekter som vi kommer att utveckla nedan. Archaea-domänen grupperar taxonomiskt encelliga mikroorganismer som har prokaryot cellmorfologi (utan kärnmembran eller cytoplasmiska organellmembran), egenskaper som liknar bakterier.

Men det finns också drag som skiljer dem, eftersom archaea har mycket speciella anpassningsmekanismer som gör att de kan leva i miljöer med extrema förhållanden.

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

Bakteriedomänen innehåller de vanligaste formerna av bakterier som kallas eubakterier, eller sanna bakterier. Dessa är också encellulära, mikroskopiska, prokaryota organismer som lever i alla miljöer med måttliga förhållanden.

Utveckling av taxonomin för dessa grupper

Under 400-talet f.Kr. klassificerades levande saker endast i två grupper: djur och växter. Van Leeuwenhoek kunde på sjuttonhundratalet använda ett mikroskop som han byggde själv och kunde observera mikroorganismer som fram till dess hade varit osynliga och beskrev protoso och bakterier under namnet "animáculos".

På 1700-talet införlivades "mikroskopiska djur" i de systematiska klassificeringarna av Carlos Linneo. I mitten av 1800-talet grupperar ett nytt kungarike bakterier: Haeckel postulerade ett systematiskt baserat på tre riken; Kingdom Plantae, Kingdom Animalia och Kingdom Protista, som grupperade mikroorganismer med en kärna (alger, protozoer och svampar) och organismer utan en kärna (bakterier).

Sedan detta datum har flera biologer föreslagit olika klassificeringssystem (Chatton 1937, Copeland 1956, Whittaker 1969) och kriterierna för klassificering av mikroorganismer, initialt baserade på morfologiska skillnader och skillnader i färgning (Gram stain), de blev baserade på metaboliska och biokemiska skillnader.

1990 upptäckte Carl Woese, med tillämpning av molekylära sekvenseringstekniker i nukleinsyror (ribosomal ribonukleinsyra, rRNA) att bland mikroorganismer grupperade som bakterier fanns det mycket stora fylogenetiska skillnader.

Denna upptäckt visade att prokaryoter inte är en monofyletisk grupp (med en gemensam förfader) och Woese föreslog sedan tre evolutionära domäner som han kallade: Archaea, Bacteria och Eukarya (kärnbildade cellorganismer).

Differentialegenskaper hos Archaea och bakterier

Archaea- och bakterieorganismer har gemensamma egenskaper genom att båda är encelliga, fria eller aggregerade. De har inte en definierad kärna eller organeller, de har cellstorlek mellan 1 och 30 μm i genomsnitt.

De presenterar betydande skillnader med avseende på molekylkompositionen i vissa strukturer och i biokemin för deras metabolism.

Livsmiljö

Bakterierarter lever i ett brett spektrum av livsmiljöer: de har koloniserat brack och färskt vatten, varma och kalla miljöer, träskiga land, marina sediment och klippsprickor, och de kan också leva i atmosfärisk luft .

De kan leva med andra organismer i matsmältningsrören hos insekter, blötdjur och däggdjur, munhålor, andnings- och urogenitala kanaler hos däggdjur och blod från ryggradsdjur.

Bild 2. Varma källor, extrema livsmiljöer där organismer i Archaea-gruppen bor, vilket vanligtvis ger dem ljusa färger. Källa: CNX OpenStax via wikipedia

Mikroorganismer som tillhör bakterier kan också vara parasiter, symbionter eller kommensaler av fisk, rötter och stjälkar från växter, däggdjur; de kan förknippas med lavsvampar och protozoer. De kan också vara livsmedelsföroreningar (kött, ägg, mjölk, skaldjur, bland andra).

Arterna i Archaea-gruppen har anpassningsmekanismer som tillåter deras liv i miljöer med extrema förhållanden; de kan leva vid temperaturer under 0 ° C och över 100 ° C (en temperatur som bakterier inte kan stödja), i extrema alkaliska eller sura pH och saltkoncentrationer som är mycket högre än havsvattnet.

Metanogena organismer (som producerar metan, CH ₄ ) också tillhör den Archaea domänen.

Plasmamembran

Höljet av prokaryota celler bildas vanligtvis av det cytoplasmiska membranet, cellväggen och kapseln.

Plasmamembranet i organismerna i bakteriegruppen innehåller inte kolesterol eller andra steroider, utan snarare linjära fettsyror kopplade till glycerol med bindningar av estertyp.

Membranet hos medlemmarna i Archaea kan utgöras av ett tvåskikt eller av en lipidmonolager, som aldrig innehåller kolesterol. Membranfosfolipider består av långkedjiga, grenade kolväten kopplade till glycerol med bindningar av etertyp.

Cellvägg

I organismer av bakteriegruppen består cellväggen av peptidoglykaner eller murein. Archaeaorganismer har cellväggar som innehåller pseudopeptidoglykan, glykoproteiner eller proteiner, som anpassningar till extrema miljöförhållanden.

Dessutom kan de presentera ett yttre lager av proteiner och glykoproteiner, som täcker väggen.

Ribosomal ribonukleinsyra (rRNA)

RRNA är en nukleinsyra som deltar i proteinsyntes - produktion av de proteiner som cellen kräver för att fullgöra sina funktioner och för dess utveckling- och styr de mellanliggande stegen i denna process.

Nukleotidsekvenserna i ribosomala ribonukleinsyror är olika i Archaea- och Bacteria-organismer. Detta faktum upptäcktes av Carl Woese i hans studier från 1990, vilket resulterade i att dessa organismer separerades i två olika grupper.

Endosporeproduktion

Vissa medlemmar i bakteriegruppen kan producera överlevnadsstrukturer som kallas endosporer. När miljöförhållandena är mycket ogynnsamma kan endosporer upprätthålla deras livskraft i åratal med praktiskt taget noll metabolism.

Dessa sporer är extremt resistenta mot värme, syror, strålning och olika kemiska medel. I Archaea-gruppen har inga arter som bildar endosporer rapporterats .

Rörelse

Vissa bakterier har flagella som ger rörlighet; spiroketer har ett axiellt tråd som de kan röra sig i flytande, viskösa medier som lera och humus.

Vissa lila och gröna bakterier, cyanobakterier och Archaea har gasblåsor som gör att de kan röra sig genom att flyta. De kända Archaea-arterna har inte hängor som flagella eller filament.

Bild 3. Río Tinto, en extrem miljö i Huelva, Spanien där Arqueas of the Metallosphaera och Sulfolobus genera utvecklas. Källa: Riotinto2006, från Wikimedia Commons

Fotosyntes

Inom bakteriedomänen finns det arter av cyanobakterier som kan utföra syresyrande fotosyntes (som producerar syre) eftersom de har klorofyll och phycobilins som tillbehörspigment, föreningar som fångar solljus.

Denna grupp innehåller också organismer som utför anoxygenisk fotosyntes (som inte producerar syre) genom bakterioklorofyll som absorberar solljus, såsom: röd eller lila svavel och röda icke-svavelbakterier, grönt svavel och gröna icke-svavelbakterier.

Inom Archaea-domänen har inte fotosyntetiska arter rapporterats, men släkten Halobacterium, av extrema halofyter, kan producera adenosintrifosfat (ATP) med användning av solljus utan klorofyll. De har det retinala lila pigmentet, som binder till membranproteiner och bildar ett komplex som kallas bakteriorhodopsin.

Bakteriorhodopsin-komplexet absorberar energi från solljus och när det släpps kan det pumpa H ⁺ -joner till utsidan av cellen och främja fosforylering av ADP (adenosindifosfat) till ATP (adenosintrifosfat), från vilket mikroorganismen erhåller energi.

referenser

1. Barraclough TG och Nee, S. (2001). Filogenetik och specifikation. Trender i ekologi och utveckling. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Filogenetisk klassificering och det universella trädet. Vetenskap. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. och Raoult, D. (2018). Filogenomisk analys av p-laktamas i archaea och bakterier möjliggör identifiering av antagna nya medlemmar. Genombiologi och evolution. 10 (4): 1106-1114. Genombiologi och evolution. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Nya begrepp om kungariket av organismer. Vetenskap. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. och Wheelis, ML (1990). Mot ett naturligt system av organismer: förslag till domänerna Archaea, Bacteria och Eukarya. Proceedings of Natural Sciences Academy. Användningsområden. 87: 45-76.