Археи — домен микроорганизмов, которые были обнаружены в начале 1970-х годов. Подобно бактериям, они являются одноклеточными прокариотами. Первоначально археи считались бактериями, пока анализ ДНК не показал, что это разные организмы. Они настолько различны, что открытие побудило ученых придумать новую систему классификации жизни.

Мы знаем, что многие из них являются экстремофилами, живущими и процветающими в самых экстремальных условиях, таких как чрезвычайно горячие, засушливые, кислотные или щелочные среды обитания.

Клетки Архей

Археи являются чрезвычайно маленькими микроорганизмами, которые нужно рассматривать под электронным микроскопом, чтобы идентифицировать их характеристики. Как и бактерии, они имеют различные формы, включая кокки (круглые), бациллы (стержнеобразные) и произвольные формы. Археи имеют типичную анатомию прокариотических клеток: плазмидная ДНК, клеточная стенка, клеточная мембрана, цитоплазма и рибосомы. У некоторых архей также есть длинные выросты, называемые жгутиками, которые помогают в движении.

Домен Археи

Живые организмы подразделяются на три домена и шесть царств. Домены включают:

  • археи (Archaea);
  • бактерии (Bacteria);
  • эукариоты (Eukaryota).

Согласно последним данным, археи подразделяется на следующие основные типы:

  • Crenarchaeota;
  • Euryarchaeota;
  • Nanoarchaeota;
  • Korarchaeota;
  • Thaumarchaeota.

Crenarchaeota

Crenarchaeota состоит в основном из гипертермофилов и термоацидофилов. Гипертермофильные микроорганизмы живут в чрезвычайно жарких или холодных условиях. Термоацидофилы представляют собой архей, которые обитают в чрезвычайно жарких и кислых средах. Их местообитания имеют рН от 5 до 1. Вы найдете эти организмы в гидротермальных жерлах и горячих источниках.

Примеры Crenarchaeota:

  • Sulfolobus acidocaldarius — обнаружен вблизи горячих и кислотных вулканических источников, содержащих серу.
  • Pyrolobus fumarii — живут при температуре от 90 до 113 градусов Цельсия.

Euryarchaeota

Euryarchaeota — тип архей, включающий галофилов и метаногенов. Экстремальные галофильные микроорганизмы живут в соленой среде. Эти организмы обитают в соленых озерах или в районах, где испарилась морская вода.

Метаногены нуждаются в свободных от кислорода (анаэробных) условиях, чтобы выжить. Они производят метан как побочный продукт метаболизма. Метаногены распространены в таких местах, как болота, водно-болотные угодья, ледяные озера, сточные воды, кишечники животных и людей.

Примеры Euryarchaeota:


  • Halobacterium — насчитывает несколько видов галофильных организмов, которые встречаются в соляных озерах и в условиях сильного засоления.
  • MethanococcusMethanococcus jannaschii считается первым генетически упорядоченным археем. Этот метаноген живет вблизи гидротермальных отверстий.
  • Methanococcoides burtonii — эти психофильные (холодолюбивые) метаногены обитают в Антарктиде и способны выдерживать чрезвычайно холодные температуры.

Nanoarchaeota

Nanoarchaeota — тип архей, который был включен в основную классификацию домена с открытием Nanoarchaeum equitans в 2002 году, обнаруженного в гидротермальных источниках у берегов Исландии.

Korarchaeota

Представители типа Korarchaeota считаются очень примитивными живыми микроорганизмами. На сегодняшний день мало известно об основных характеристиках этих архей. Мы знаем, что они термофильные и встречаются в горячих источниках и обсидиановых бассейнах.

Thaumarchaeota

Thaumarchaeota — предложенный в 2008 году тип архей, который на данный момент включает следующие виды: Nitrosopumilus maritimus, Cenarchaeum symbiosum, Nitrososphaera viennensis и Nitrososphaera gargensis. Все представитель этого типа архей принадлежат к хемолитотрофам, окисляющим аммиак.

Филогенез Архей


Археи — интересные с точки зрения науки организмы, поскольку у них есть гены, похожие на бактерий и эукариот. Филогенетически, археи и бактерии, как предполагают ученые, развились от одного общего предка. Считается, что эукариоты отделились от архей миллионы лет спустя. Это указывает на то, что археи более тесно связаны с эукариотами, чем с бактериями.

Источник: NatWorld.info

Интересные факты о архебактерии

Интересные факты о архебактерии

К архебактериям относят прокариоты, имеющие отличия от настоящих бактерий по следующим признакам:

  • состав клеточной стенки (муреин отсутствует, его заменяют кислые полисахариды);
  • структура и состав жировой мембраны (в составе однослойной жировой мембраны присутствуют эфиры спирта фитанола и глицерина, которые не свойственны ни эукариотам, ни эубактериям);
  • состав и последовательность нуклеотидов в рибосомальных и транспортных РНК;
  • iv>
  • физиология и биохимия (при энергетическом процессе образуется метан|мётан, в основе фотосинтеза лежит бактериодопсин и пр.).
  • Многие из клеток архебактерий подвижны и не создают эндоспор. Чаще всего клетки архебактерий существуют в виде спиралей, кокков, палочек, реже в виде квадрата, шестилучевой звезды|звёзды и пирамид.

    К архкбактериям относится больше чем сорок|сорок видов (двадцать пять родов|родов), все они разделяются по разным типам обмена веществ на хемоавтотрофы и хемогетеротрофы, а по физиологии на анаэробы и аэробы, также имеют разную экологию. Архебактерии спокойно выживают при температурах свыше 100 °С или высоких концентрациях, что считается экстремальными условиями для жизнедеятельности.

    Наибольшую важность имеют архебактерии генерирующие метан|мётан. Они существуют в виде кокков и неподвижных палочек. Являются строгими анаэробами. Получение энергии происходит за счёт восстановления углекислого газа до метана|мётана за счёт использования молекулярного водорода или сбраживания метилового спирта с уксусной кислотой. При этом образуется метан|мётан и углекислый газ. Запасы метана|мётана (природного газа) на нашей планете имеют биогенное происхождение, и создаётся данный газ именно архебактериями, ежегодно ними производится около 108 тонн газа.

    Метанообразующие архебактерии являются строгими анаэробами и обитают преимущественно в болотистой местности и затопляемых поймах, также обитают в иле на дне водоёмов, рубцах жвачных животных и очистных сооружениях. Данные бактерии широко применяются в Китае, где с помощью них получают биогаз из разнообразных органических отходов.


    В гидротермальных водах образуются месторождения серы, данный факт имеет непосредственную связь с серовосстанавливающими и сероокисляющими архебактериями.

    Из названия архебактерий следует то, что они являются древнейшими из прокариотов, и древнейшими из всех живых организмов.

  • Интересные факты о архебактерии

    Интересные факты о архебактерии

    Бактерии увлекательные микроорганизмы. Многие люди думают о них как о виновниках болезней. Это правда, что некоторые микроорганизмы могут сделать нас больными, но многие безвредны и даже полезны. Исследователи обнаружили, что некоторые микроорганизмы имеют удивительные способности, которые интересны сами по себе, и могут быть в будущем полезны для человека.

    Несмотря на то что большинство бактерий состоят из одной микроскопической клетки, они не так просты, как считалось ранее. Бактерии могут общаться друг с другом и координировать свои действия. Некоторые из них могут выжить в экстремальных условиях окружающей среды|среды, в которых человек не выживет; другие могут производить свет, а некоторые могут обнаруживать магнитные поля|поля и реагировать на них. Существуют и бактерии хищники, нападающие на других бактерий.

    >

    В данной статье описаны необычные особенности некоторых известных бактерий. Учёные исследуют природу, находят новые микроорганизмы и узнают|узнают больше о ранее выявленных. Вскоре они могут обнаружить много удивительных фактов о микробах, в нашем мире.

    Национальный парк Йеллоустоун: оранжевая область состоит из термофильных микробов, которые содержат оранжевые пигменты, называемые каротиноидами

    Исследования показали, что бактерии делятся на две отдельные группы, исходя из их различных характеристик. Эти группы называют царствами или доменами эубактерий и архебактерий. В последней схеме классификации, archaeons (члены домена археи) не считаются бактериями.

    Экстремофилы: жизнь в экстремальных условиях окружающей среды|среды

    Некоторые бактерии живут в экстремальных условиях и называются экстремофилы. «Экстремальные» условия (по человеческим меркам) с очень высокой или очень низкой температурой, с высоким давлением, солёностью, кислотностью, щёлочностью, высоким уровнем излучения, или при отсутствии кислорода.

    Это цветная фотография бактерии Escherichia coli. Некоторые штаммы этой бактерии заставляют нас болеть, а другие полезны для нашего кишечника.

    Микробы, известные как archaeons часто живут в экстремальных условиях. Archaeons похожи на обычные бактерии под микроскопом, но они генетически и биохимически очень отличаются. Часто называются бактериями, но большинство микробиологов считает, что этот термин неточный.

    Термофильные бактерии живут вокруг ванны с пузырьками во впадинах Марианских островов.

    Примеры экстремофильных бактерий


  • Галофильные бактерии живут в солёной среде.
  • Salinibacter ruber палочковидной формы, оранжево-красная бактерия, которая растёт лучше всего, когда живёт в водоёмах, содержащих от 20% до 30% соли|соли. (В морской воде содержится около 3,5% соли|соли по весу.).
  • Некоторые галофильные археи очень хорошо живут в воде, насыщенной солью|солью, к примеру в Мёртвом море, соляных|соляных озёрах, природных солончаках, а также бассейнах для выпаривания морской воды|воды. В таких местах могут развиться плотные популяции архей.
  • Галофильные археи часто содержат пигменты, называемые каротиноидами. Эти пигменты придают клеткам оранжевый или красный цвет.
  • Термофильные бактерии живут в горячих средах|средах.
  • Гипертермофильные бактерии живут в очень горячей|горячей среде, имеющей температуру не менее 60 С (140 F). Оптимальная температура для них превышает 80 С (176 F).
  • Бактерии живущие вокруг гидротермальных источников в океане, чтобы выжить, нуждаются в температуре не менее 90 C (194 F). Гидротермальные жерла|жерла — это трещины в земной поверхности, из которых геотермически проступает вода.
  • Некоторые археи выживают около глубоководных жерл при температуре более 100 С (212 F). Высокое давление предотвращает закипание воды|воды.

  • В 2013 году учёные обнаружили бактерии под названием halocryophilus planococcus, живущие в условиях вечной мерзлоты в высоких широтах Арктики. Бактерия воспроизводится при -15 C, это низкотемпературный рекорд. Эти существа могут выжить при -25 C.
  • Deinococcus radiodurans, которых иногда называют «жёсткими бактериями», могут выдержать холод, кислоту, обезвоживание, вакуум и радиацию в тысячу раз более сильную, чем может выдержать человек.
  • Бактерия Deinococcus radiodurans прекрасно себя чувствует в условиях повышенной радиации.

    Биолюминесценция, светящиеся бактерии

    Биолюминесцентные бактерии встречаются в морской воде, в отложениях на дне океана, на телах мёртвых и разлагающихся морских животных, и у морских существ. Некоторые морские животные имеют специализированные световые органы|органы, содержащие биолюминесцентные бактерии.

    Фонарь глубоководной рыбы — это интересный пример животного, содержащего люминесцирующие бактерии. Есть целый ряд различных видов рыб с фонариками, принадлежащих к одному семейству (Anomalopidae). Рыбы имеют небольшой бобовидный орган|орган под каждым глазом. Свет от органов|органов загорается и гаснет как фонарик. У некоторых рыб свет «выключается» с помощью тёмной оболочки, покрывающей колонию бактерий и снова включается при снятии плёнки. Действие мембраны напоминает веко. У другой рыбы колония с бактериями перемещается в карман в глазнице, чтобы скрыть свет.


    Рыба-фонарь ведёт ночной образ жизни. Она использует свой свет, чтобы общаться с другими рыбами и для привлечения добычи. Свет также помогает рыбе избежать хищников. Хищники часто путаются при включении и отключении света, им трудно найти рыбу и заметить как она меняет направление движения в воде.

    Свет рыбы-фонаря производится бактериями, живущими в световом органе|органе. Бактерии содержат молекулу под названием люциферин, которая светится при реакции с кислородом. Фермент люцифераза необходим для того, чтобы реакция произошла. Бактерии живут в световом органе|органе рыбы-фонарь, получая питательные вещества и кислород из крови рыб.

    Рыба-фонарик с биолюминесцентными бактериями

    Рыба-фонарик на видео выше — Малый фонареглаз (лат. Photoblepharon palpebratum).

    Общение между бактериями

    Бактерии общаются друг с другом передачей сигнальных молекул между клетками. Сигнальные молекулы представляют собой химические вещества, вырабатываемые бактериями и связанные с рецепторами на поверхности других бактерий.

    Исследователи обнаружили, что многие виды микроорганизмов способны обнаруживать сигнальные молекулы, которые присутствует в их среде. Этот процесс называется чувством кворума. Бактерии реагируют на химический сигнал только тогда, когда концентрация молекул достигает определённого уровня.

    Если присутствуют всего несколько бактерий, уровень сигнальных молекул слишком мал и бактерии не реагируют на его присутствие. Если количество бактерий достаточное, они производят достаточно сигнальных молекул, чтобы вызвать специфический ответ. Тогда всё|все бактерии одновременно реагируют таким же образом. Бактерии косвенно определяют плотность их населения и изменяют своё поведение, когда их собирается определённое количество — «кворум».


    Чувство кворума позволяет бактериям координировать свои действия и оказывать сильное влияние на своё окружение.

     

  • Видео по теме : Интересные факты о архебактерии

Источник: biologyinfo.ru


Архебактерии — это организмы, которые на самом деле сильно отличаются от других бактерий в биохимическом и генетическом отношении. Следовательно, архебактерии — это устаревший термин, и теперь они классифицируются в области архей. Классификации в этой области неофициальны из-за споров о потомстве микробов. Многие живут в экстремальных температурах гидротермальных источников глубоко в океане или в горячих источниках, а некоторые живут в грязи, лишенной кислорода. Другие живут в очень соленой воде, а третьи — в сильно щелочной или кислотной среде или даже в масле. Следующие примеры классифицируются по таксономическому порядку царства, типа, класса, порядка, семейства, рода и вида.

Гидротермальная Вент Архея

Одним из примеров в области Archaea является Methanocaldococcus jannaschii, в настоящее время классифицируемый как Archaea: Euryarchaeota: Methanobacteria; Метанобактерии: Methanobacteriaceae, Methanocaldococcus и виды jannaschii. Он был получен из гидротермального жерла на дне океана, живущего при давлении более 200 атмосфер и температуре выше 85 градусов по Цельсию. Он выживает без кислорода и производит метан как продукт своего метаболизма.

Архея процветает в кишечнике человека

Methanibrevibacter smithii в настоящее время классифицируется как Archaea; эвриархеоты; Methanobacteria; Methanobacteriales; Methanobacteriaceae; Метанобревибактер и виды кузнечное. Он занимает кишечник человека и функционирует без кислорода. Он превращает CO2 в метан и играет важную роль в расщеплении питательных веществ.

Соляные любящие археи

Haloquadra walsbyi в настоящее время классифицируется как Archaea; эвриархеоты; галобактерии; Halobacteriales; Halobacteriaceae; Haloquadratum; и виды вальсби. Он находится в чрезвычайно соленой среде и использует энергию солнца в процессе фотосинтеза. Они имеют квадратную форму и заполнены газом, что позволяет им плавать. Они также могут связывать друг с другом и формировать большие листы.

Глубоководные археи, использующие серу

Thermococcus litoralis — еще один глубоководный вид термальных жерл. В настоящее время он классифицируется как архей; эвриархеоты; Thermococci; Thermococcacae; Thermococcus; и виды litoralis. Для роста требуется сера и, в отличие от других примеров, он не производит метан. Он процветает при высоких температурах и является одним из архей, включая еще не обнаруженные виды.

Малые паразитические археи выделяются в классификации

Nanoarchaeum equitans — единственный известный член подкласса Nanoarchaeota в Архее. Ученые обнаружили, что он живет на клеточных стенках нового вида Ignicoccus, обнаруженного на дне океана, вблизи термальных источников и в горячем источнике, расположенном в Йеллоустонском национальном парке. Nanoarchaeum equitans, который, по-видимому, имеет паразитические отношения с видом Ignicoccus, имеет небольшой размер, всего 400 нанометров в диаметре, и, кажется, процветает при температурах от 167 до 204 градусов по Фаренгейту.

Категория: Наука и Техника | Добавил: fantast (24.03.2019)
Просмотров: 374 | Рейтинг: 0.0/0

Источник: www.winstein.org

Археи разные внутри своей группы, так же как бактерии бывают разные между собой. Несмотря на некоторые сходства, у них есть важные структурные и биохимические отличия, у них разные метаболические процессы, есть реакции, которые могут осуществлять только археи, — например, образование метана из углекислоты и водорода, но это свойство было у них давно. Предполагается, что метаногены были первыми организмами, которые появились на Земле, потому что для жизни им нужны только водород и углекислый газ. У бактерий также имеется много свойств, которых нет у архей. Эти две эволюционные линии развивались по-разному, но где-то могли скрещиваться. Например, окисление аммония — свойство, которое есть и у бактерий, и у архей, но ферменты и механизмы у них участвуют разные.

Некоторые археи уже были известны до их разделения с бактериями. Например, метаногенные археи, которыми лично я занималась в аспирантуре. Также были известны галофильные археи — микроорганизмы, которые растут при высокой концентрации соли. Раньше они назывались «галобактерии» (лат. Halobacterium) — название сегодня сохранилось, но на самом деле это археи. Внешне они такие же просто организованные палочки и кокки, со жгутиками и без них. Оказалось, что в базовых признаках у них большие различия с бактериями, потому что их аппарат синтеза белка такой же, как у эукариот. У них нет клеточной стенки, поэтому на них не действуют антибиотики. Этот факт помог микробиологам, потому что, добавляя антибиотик, мы можем получить чистую культуру архей. Существуют и другие признаки, скажем разные липиды и мембраны. Все это базовые признаки, которые давно эволюционировали и уже не менялись. Есть и общие свойства у архей с бактериями. Они даже способны друг другу передавать гены, но различия в базовых механизмах укрепили теорию Вёзе, потому что изначально многие приняли ее критично, но со временем обнаруживались все новые и новые факты, которые ее поддерживали. 

Распространение теории Вёзе привело к тому, что микробиологи принялись искать новых архей и находили их все больше и больше. Выделили первых гипертермофилов — микроорганизмы, которые растут при очень высоких температурах. Это повлекло за собой исследование их биополимеров: почему они такие стабильные, почему выдерживают условия, которые белки других живых организмов не выдерживают? Среди ацидофилов тоже есть археи. После исследования Вёзе и массивного удара микробиологов по этой группе археи оказались эксквизитными микроорганизмами, которые занимают местообитания с очень жесткими условиями: это или температура, или pH — анаэробные условия. 

Система Вёзе имела еще одно следствие. Оказалось, что ген 16S рРНК можно извлекать из среды вместе с ДНК, затем выделять гены 16S рРНК, разделять их и анализировать или вместе секвенировать и смотреть. Одновременно с исследованиями этого гена оказалось, что мы знаем малую часть микроорганизмов в культурах, которые реально существуют в природе, поэтому большое количество архей остается для нас абсолютно неизвестными. Такие археи живут в обычных условиях и активно участвуют в биогеохимических процессах, влияют на состояние нашей планеты. Сейчас главная цель ученых — понять, что это за микроорганизмы и как они ведут себя в природе.

Источник: postnauka.ru

История

Археи было идентифицировано 1977 Карл Вёзе (Carl Woese) и Джорджем Фоксом (George Fox), основываясь на их отличия от других прокариот (филогенетические деревья, основанные на 16S рРНК). Когда 1977 биолог Карл Вёзе изучал генетику микробов, производили метан, он понял, что они отличаются от всех известных бактерий. Стенка клетки была уникальной — производила уникальные энзимы и ее генетический ряд не был похож ни на что исследуемое раньше. Очень быстро — в течение часа — стало понятно, что есть еще что-то, третья группа. Это был момент открытия. Карл Вёзе открыл третью форму жизни — группу одноклеточных, которую он назвал археями. Он открыл форму жизни, которая способна существовать где угодно, включая самые невероятные места. Эта группа была сначала назван археобактериямы (Archaebacteria) в отличие от эубактерий (Eubacteria), и они рассматривались как царства или подцарства. Вёзе убеждал, что археи являются представителями совсем другой ветви живых существ. Он позже переименовал группы в архей и бактерий, чтобы подчеркнуть это, и аргументировал тем, что вместе с эукариотами они охватывают три группы живых организмов.

Биологический термин архея (археи) не следует путать с архейская геологической эрой, также известной как Археозойська эра. Последний срок ссылается на древний период земной истории, когда археи и бактерии были единственными клеточными организмами, живших на планете. Возможные окаменелости этих микробов были датированы почти 3800000000 лет назад.

Археи, бактерии и эукариоты

Археи подобные других прокариот в большинстве аспектов структуры клетки и метаболизма. Однако, их генетическая транскрипция и трансляция — два центральных процессы в молекулярной биологии — не проявляют типичных для бактерий особенностей, но чрезвычайно подобные этих процессов у эукариот. Например, система трансляции архей использует эукариотические факторы инициации и элонгации, а их система транскрипции применяет TATA-связываемые белки и TFIIB, как у эукариот. Гены тРНК и рРНК археи содержат уникальные археальни интроны, которые не похожи ни к эукариотических, ни к бактериальным интронов.

Некоторые другие характеристики также выделяют архей. Подобно бактерий и эукариот, археи имеют основанные на глицерине фосфолипиды. Однако, три особенности липидов архей необычны:

  • Липиды архей уникальны, так как стереохимия глицерина — обратная той, что найдена в бактериях и эукариот. Это убедительное свидетельство другого биосинтетического пути.
  • Большинство бактерий и эукариот имеют мембраны, составленные преимущественно из эфир-липидов глицерина, тогда как археи имеют мембраны, состоящие из эфир-липидов глицерина. Даже когда бактерии имеют эфир-связанные липиды, стереохимия глицерина — бактериальная форма. Эти различия, возможно, является адаптацией части архей к гипертермофилии. Однако, стоит отметить, что даже мезофилични археи имеют эфир-связанные липиды.
  • Липиды архей основанные на изопреноидного боковом цепочке. Это пятиуглеродный химическая группа, также обычная для каучука и является компонентом некоторых витаминов, распространенная в бактериях и эукариот. Однако, только археи применяют эти вещества в своих клеточных липидах, часто как боковые цепочки C-20 (четыре мономера) или C-40 (восемь мономеров). В некоторых архей изопреноидного боковой цепочку C-40 — фактически достаточно длинный, чтобы пройти сквозь мембрану, формируя монослой вместо клеточной мембраны с группами фосфата глицерина на обоих концах.

Эта адаптация распространенная в чрезвычайно теплолюбивых археи. Хотя они и не уникальны, клеточные стенки архей также необычны. Например, клеточные стенки большинства архей образованные внешними слоями белков или S-слоем. S-слоя распространенные в бактериях, они служат единственным компонентом клеточной стенки в некоторых организмах (например, в Planctomyces) или внешний слой во многих организмах с пептидогликана. За исключением одной группы метаногенов, археи не имеют пептидогликановый стенки. Однако даже в этом случае, пептидогликаны очень отличаются от разновидности, найденного в бактериях. Археи также имеют жгутики, которые значительно отличаются по составу от очень похожих жгутиков бактерий. Бактериальные жгутики — это измененная система секреции III типа, тогда как жгутики архей напоминают ворсинки IV типа (type IV pili), которые используют sec-зависимую систему секреции, несколько подобную, но все же отличную от системы секреции II типа.

Среда

Многие архей — экстремофилы. Некоторые живут при очень высоких температурах, часто выше 100 ° C, как те, которых нашли в гейзерах и черных курильщиках. Других найдено в очень холодных средах или в чрезвычайно соленой, кислой или щелочной воде. Однако, некоторые археи — мезофилы, живут в средах, подобных болота, сточных вод и почвы. Многие метаногенных архей найдено в пищеварительных трактах животных, например, жвачных животных, термитов и людей. Археи не патогенны, и неизвестно, чтобы какие-либо из них вызвали болезнь.

Архей конечно разделяют на три группы, в соответствии с среды. Это — галофиты, метаногены и термофилы. Галофилы живут в чрезвычайно соленых окружающих средах (например, многие из них живут в Мертвом море и на юге залива Сан-Франциско, придавая ей ярких цветов: от красного до зеленого). Метаногены живут в анаэробных окружающих средах и производят метан. Их можно найти в отложениях или в кишечниках животных. Термофилы живут в местах с высокими температурами, как, например, горячие источники. Эти группы не обязательно согласуются с молекулярным филогенезом, не полные но не взаимоисключающие. Тем не менее, они — полезный начальный пункт для подробного изучения.

Недавно несколько исследований показали, что археи существуют не только в мезофильных окружающих средах, но также иногда присутствуют в значительном количестве при низких температурах. Становится все более принятым, что метаногены обычно присутствуют в низкотемпературных средах, как, например, холодные осадки. Некоторые исследования даже свидетельствовали, что в этих температур путь метаногенеза может изменяться благодаря термодинамическим ограничениям, обусловленным низкими температурами. Возможно, даже, важнее то, что большое количество архей найдено в большинстве океанов, в холодных средах (Giovannoni и Stingl, 2005). Эти археи, которые относятся к группам, ранее исследованных, могут случаться в чрезвычайно высоких количествах (до 40% микробной биомассы), хотя они не были изолированы в чистой культуре. Сейчас мы не имеем почти никакой информации о физиологии этих организмов, что означает, что их влияние на глобальные биогеохимические циклы неизвестен. Одно недавнее исследование (Könneke и другие, 2006) показало, однако, что одна группа морских Crenarchaeota способна к фиксации азота, а это — черта, до сих пор неизвестна среди архей.

Генетика

Как правило, археи имеют одиночную кольцевую хромосому, размер которой может достигать 5751492 пар нуклеотидов в Methanosarcina acetivorans, что самый известный геном среди архей. Одну десятую размера этого генома составляет геном с 490885 парами нуклеотидов в Nanoarchaeum equitans, что маленький геном среди архей; он содержит только 537 генов, кодирующих белки. Также в архей обнаружены более мелкие независимые молекулы ДНК, так называемые плазмиды. Вероятно, плазмиды могут передаваться между клетками при физическом контакте, во время процесса похожего на конъюгации бактерий.

Археи могут быть поражены вирусами, содержащими двухцепочечной ДНК. Эти виды не родственные с другими группами вирусов и имеют различные необычные формы, так как бутылки, крючки, капли и т. Эти вирусы были тщательно изучены на термофилы, в основном рядов Sulfolobales и Thermoproteales. В 2009 году был открыт вирус, содержащий одноцепочечную ДНК и поражает галофильные археи. Защитные реакции архей против вирусов могут включать механизмы близок к РНК-интерференции эукариот.

Археи генетически отличны от эукариот и бактерий, причем до 15% белков, кодируемых одним геном бактерии, являются уникальными для этого домена, хотя функции многих этих белков неизвестны. Большая часть уникальных белков, функция которых известна, принадлежит евриархеотам и задействована в метаногенеза. Белки, общие для архей, бактерий и эукариот, участвующих в основных клеточных функциях и касаются в основном транскрипции, трансляции и метаболизма нуклеотидов. К другим различий архей можно отнести организацию генов, выполняющих связанные функции (например, гены, отвечающие за различные этапы одного и того же метаболического процесса), в оперон и большие различия в строении тРНК и их аминоацил-тРНК синтетаз.

Транскрипция и трансляция архей больше напоминают эти процессы в клетках эукариот, чем бактерий, причем РНК-полимераза и рибосомы архей очень близки к аналогичным структур у эукариот. Хотя у архей есть только один тип РНК-полимеразы, по строению и функции она близка к РНК-полимеразы II эукариот, при этом подобные группы белков (главные факторы транскрипции) обеспечивают связывание РНК-полимеразы с промотором гена. в то же время другие факторы транскрипции архей более близки к таковым у бактерий. Процессинг РНК в архей проще, чем у эукариот, поскольку большинство генов не содержит интронов, хотя в генах их тРНК и рРНК их достаточно много, также они присутствуют в небольшом количестве генов, кодирующих белки.

Размножение

Археи размножаются бесполым путем: бинарным или множественным делением, фрагментацией или почкованием. Мейоза не происходит, поэтому даже у представителей конкретного вида архей существуют в более чем одной форме, все они имеют одинаковый генетический материал. Клеточное деление определяется клеточным циклом: после того, как хромосома реплицировать и две дочерние хромосомы разошлись, клетка делится. Детали были изучены только для рода Sulfolobus, но особенности его цикла очень схожи с особенностями у эукариот и у бактерий. Репликация хромосом начинается с многих точек начала репликации с помощью ДНК-полимеразы, похожей на аналогичные ферменты эукариот. Однако белки, управляющие клеточным делением, такие как FtsZ, которые формируют сжимающее кольцо вокруг клетки и компоненты септы, проходящей через центр клетки, схожие с их бактериальными эквивалентами.

Археи не образуют споры. Некоторые виды Haloarchaea могут претерпевать изменения фенотипа и существовать как клетки нескольких различных типов, включая толстостенными клетками, устойчивыми к осмотического шока, позволяющие археям выживать в воде с низкой концентрацией соли. Однако эти структуры не служат для размножения, а скорее помогают археям осваивать новые среды обитания.

Эволюция и классификация

Название говорит о том, что эти организмы в наше время многими исследователями считаются древнейшими живыми организмами на Земле.

Археи разделены на две основные группы, основанные на деревьях 16S рРНК: Euryarchaeota и Crenarchaeota. Две другие группы были также созданы для определенных экологических образцов и особого вида Nanoarchaeum equitans, найденных в 2002 Карлом Стеттером (Karl Stetter), но их сходство с других групп все еще ​​исследовано очень плохо.

Карл Вёзе (Carl Woese) убедил, что бактерии, археи и эукариоты представляют собой уникальные наследственные линии, которые довольно рано отклонились от наследственного Прогенота (Progenote) с плохо развитым генетическим аппаратом. Эта гипотеза отражена в имени археи (Archaea, от Греческого archae или древний). Позже он формально рассматривал эти группы как империи, каждая из которых охватывает несколько царств. Этот раздел стал самым популярным, хотя идея Прогенота не всеми поддерживается. Некоторые биологи, однако, утверждают, что, археобактерии и эукариоты произошли от специализированных бактерий.

Взаимоотношения между археями и эукариотами остаются важной проблемой. Учитывая сходство, указанную выше, много генетических деревьев располагают эти две группы вместе. Некоторые ставят эукариот ближе к Eurarchaeota, чем к Crenarchaeota, хотя мембранная химия предлагает наоборот. Однако открытие архея-подобных генов в определенных бактериях, например, Thermotoga, делает их взаимоотношения трудным для определения. Некоторые исследователи считают, что эукариоты возникли из смешения археи и бактерии, они стали ядром и цитоплазмой, объясняют различную генетическую схожесть, но эта теория не может объяснить происхождение клеточных структур.

Внутренняя классификация

Архебактерии разнообразные по типу обмена веществ, физиологическими и экологическими особенностями: среди них встречаются аэробных и анаэробных, хемогетеротрофы и хемоавтотрофы, нейтрофилы и ацидофилы. Некоторым Архебактерии (галобактерии) присущ особый тип фотосинтеза, когда свет поглощается НЕ хлорофиллом, а бактериородопсинном. Другим археям властвуй энергетический процесс, в результате которого образуется метан. Описано более 40 видов археи (25 родов), относящихся к 5 различных групп: Метанобразующие бактерии, сиркоокислюючи термоацидофилы, сирковидновлюючи термофилы, галобактерии, термоплазма.

Расшифровка одиночных генов привела к расшифровке целых геномов, сейчас 24 архейни геномы завершения и 22 частично завершено (1).

Источник: info-farm.ru