GŁÓWNE RÓŻNICE MIĘDZY ARCHEONAMI A BAKTERIAMI - BIOLOGIA - 2026

Te główne różnice między archeonów i bakterie są oparte na molekularnych strukturalnych i metabolicznych aspektów będą rozwijać poniżej. Domena Archaea taksonomicznie grupuje jednokomórkowe mikroorganizmy, które mają morfologię komórek prokariotycznych (brak błony jądrowej ani błon organelli cytoplazmatycznych), cechy przypominające bakterie.

Jednak istnieją również cechy, które je dzielą, ponieważ archeony są wyposażone w bardzo szczególne mechanizmy adaptacyjne, które pozwalają im żyć w środowiskach o ekstremalnych warunkach.

Rysunek 1. Bakteria Escherichia coli. Źródło: NIAID, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Domena bakteryjna zawiera najobficiej występujące formy bakterii zwane eubakteriami lub prawdziwymi bakteriami. Są to również jednokomórkowe, mikroskopijne organizmy prokariotyczne, które żyją w każdym środowisku o umiarkowanych warunkach.

Ewolucja taksonomii tych grup

W IV wieku pne żywe istoty podzielono tylko na dwie grupy: zwierzęta i rośliny. Van Leeuwenhoek w XVII wieku za pomocą zbudowanego przez siebie mikroskopu był w stanie obserwować mikroorganizmy, które do tej pory były niewidoczne i opisał pierwotniaki i bakterie pod nazwą „animáculos”.

W XVIII wieku „mikroskopijne zwierzęta” zostały włączone do systematycznej klasyfikacji Carlosa Linneo. W połowie XIX wieku, nowe królestwo grupuje bakterie: Haeckel postulował systematyzację opartą na trzech królestwach; królestwo Plantae, królestwo Animalia i królestwo Protista, które grupowały mikroorganizmy z jądrem (glony, pierwotniaki i grzyby) oraz organizmy bez jądra (bakterie).

Od tego czasu kilku biologów zaproponowało różne systemy klasyfikacji (Chatton w 1937 r., Copeland w 1956 r., Whittaker w 1969 r.) Oraz kryteria klasyfikacji mikroorganizmów, początkowo oparte na różnicach morfologicznych i różnicach w barwieniu (barwienie Grama), opierają się na różnicach metabolicznych i biochemicznych.

W 1990 roku Carl Woese, stosując techniki sekwencjonowania molekularnego w kwasach nukleinowych (rybosomalny kwas rybonukleinowy, rRNA), odkrył, że wśród mikroorganizmów zgrupowanych jako bakterie występują bardzo duże różnice filogenetyczne.

To odkrycie wykazało, że prokarionty nie są grupą monofiletyczną (ze wspólnym przodkiem), a Woese zasugerował następnie trzy domeny ewolucyjne, które nazwał: Archaea, Bacteria i Eukarya (organizmy komórek jądrzastych).

Charakterystyka różnicowa archeonów i bakterii

Organizmy Archaea i Bacteria mają wspólne cechy, ponieważ oba są jednokomórkowe, wolne lub zagregowane. Nie mają określonego jądra ani organelli, mają średnio wielkość komórek od 1 do 30 μm.

Wykazują one istotne różnice w składzie molekularnym niektórych struktur oraz biochemii ich metabolizmu.

Siedlisko

Gatunki bakterii żyją w wielu różnych siedliskach: skolonizowały wody słonawe i słodkie, środowiska gorące i zimne, tereny bagienne, osady morskie i szczeliny skalne, a także mogą żyć w powietrzu atmosferycznym .

Mogą żyć z innymi organizmami w przewodzie pokarmowym owadów, mięczaków i ssaków, jamie ustnej, drogach oddechowych i moczowo-płciowych ssaków oraz we krwi kręgowców.

Rysunek 2. Gorące źródła, ekstremalne siedliska, w których żyją organizmy z grupy Archaea, które zwykle nadają im jaskrawe kolory. Źródło: CNX OpenStax przez wikipedię

Również mikroorganizmy należące do Bacteria mogą być pasożytami, symbiontami lub komensalami ryb, korzeniami i łodygami roślin, ssaków; mogą być związane z grzybami porostowymi i pierwotniakami. Mogą to być również zanieczyszczenia żywności (między innymi mięso, jajka, mleko, owoce morza).

Gatunki z grupy Archaea mają mechanizmy adaptacyjne, które pozwalają na życie w środowiskach o ekstremalnych warunkach; mogą żyć w temperaturach poniżej 0 ° C i powyżej 100 ° C (temperatura, której bakterie nie są w stanie utrzymać), w ekstremalnie zasadowych lub kwaśnych pH i stężeniach soli znacznie wyższych niż w wodzie morskiej.

Organizmy metanogenne (które wytwarzają metan, CH ₄ ) również należą do domeny Archaea.

Błona plazmowa

Otoczka komórek prokariotycznych jest zwykle tworzona przez błonę cytoplazmatyczną, ścianę komórkową i torebkę.

Błona plazmatyczna organizmów z grupy Bacteria nie zawiera cholesterolu ani innych steroidów, ale raczej liniowe kwasy tłuszczowe połączone z glicerolem wiązaniami typu estrowego.

Błona członków Archaea może być utworzona przez dwuwarstwę lub monowarstwę lipidów, która nigdy nie zawiera cholesterolu. Fosfolipidy błonowe składają się z długołańcuchowych, rozgałęzionych węglowodorów połączonych z glicerolem wiązaniami typu eteru.

Ściana komórkowa

W organizmach z grupy Bacteria ściana komórkowa składa się z peptydoglikanów lub mureiny. Organizmy archeonów posiadają ściany komórkowe, które zawierają pseudopeptydoglikan, glikoproteiny lub białka, jako przystosowanie do ekstremalnych warunków środowiskowych.

Dodatkowo mogą stanowić zewnętrzną warstwę białek i glikoprotein, pokrywającą ścianę.

Kwas rybonukleinowy rybosomalny (rRNA)

RRNA to kwas nukleinowy, który bierze udział w syntezie białek - wytwarzaniu białek, których komórka potrzebuje do pełnienia swoich funkcji i rozwoju - kierując pośrednimi etapami tego procesu.

Sekwencje nukleotydów w rybosomalnych kwasach rybonukleinowych są różne w organizmach Archaea i Bacteria. Fakt ten odkrył Carl Woese w swoich badaniach z 1990 roku, co spowodowało rozdzielenie tych organizmów na dwie różne grupy.

Produkcja endospor

Niektórzy członkowie grupy Bacteria mogą wytwarzać struktury umożliwiające przetrwanie zwane przetrwalnikami. Gdy warunki środowiskowe są bardzo niekorzystne, przetrwalniki mogą zachować swoją żywotność przez lata, praktycznie przy zerowym metabolizmie.

Te zarodniki są wyjątkowo odporne na ciepło, kwasy, promieniowanie i różne czynniki chemiczne. W grupie Archaea nie odnotowano żadnego gatunku tworzącego przetrwalniki .

Ruch

Niektóre bakterie mają wici, które zapewniają mobilność; krętki mają osiowe włókno, za pomocą którego mogą poruszać się w płynnych, lepkich mediach, takich jak błoto i próchnica.

Niektóre fioletowe i zielone bakterie, cyjanobakterie i archeony posiadają pęcherzyki gazu, które pozwalają im poruszać się w powietrzu. Znane gatunki Archaea nie mają wyrostków, takich jak wici czy nitki.

Rysunek 3. Río Tinto, ekstremalne środowisko w Huelva w Hiszpanii, w którym rozwijają się Arqueas z rodzajów Metallosphaera i Sulfolobus. Źródło: Riotinto2006, źródło Wikimedia Commons

Fotosynteza

W domenie Bacteria istnieją gatunki cyjanobakterii, które mogą przeprowadzać fotosyntezę tlenową (która wytwarza tlen), ponieważ zawierają chlorofil i fikobiliny jako pigmenty pomocnicze, związki wychwytujące światło słoneczne.

W grupie tej znajdują się również organizmy, które dokonują fotosyntezy beztlenowej (nie wytwarzającej tlenu) poprzez pochłaniające światło słoneczne bakteriochlorofile, takie jak: siarka czerwona lub purpurowa oraz bakterie bezsiarkowe czerwone, siarkowe zielone i bezsiarkowe zielone.

W domenie Archaea nie odnotowano gatunków fotosyntetyzujących, ale rodzaj Halobacterium, ekstremalnych halofitów, jest zdolny do wytwarzania trifosforanu adenozyny (ATP) przy użyciu światła słonecznego bez chlorofilu. Mają fioletowy pigment siatkówki, który wiąże się z białkami błonowymi i tworzy kompleks zwany bakteriorodopsyną.

Kompleks bakteriorodopsyny pochłania energię ze światła słonecznego i po uwolnieniu może wypompowywać jony H ⁺ na zewnątrz komórki i promować fosforylację ADP (difosforan adenozyny) do ATP (trifosforan adenozyny), z którego mikroorganizm uzyskuje energię.

Bibliografia

1. Barraclough TG i Nee, S. (2001). Filogenetyka i specjacja. Trendy w ekologii i ewolucji. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Klasyfikacja filogenetyczna i drzewo uniwersalne. Nauka. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. and Raoult, D. (2018). Analiza filogenomiczna β-laktamazy u archeonów i bakterii umożliwia identyfikację domniemanych nowych członków. Biologia i ewolucja genomu. 10 (4): 1106-1114. Biologia i ewolucja genomu. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Nowe koncepcje królestw organizmów. Nauka. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. and Wheelis, ML (1990). W kierunku naturalnego systemu organizmów: propozycja dla domen Archaea, Bacteria i Eukarya. Materiały Akademii Nauk Przyrodniczych. ZASTOSOWANIA. 87: 45-76.