Tri domene v biologiji (klasifikacija Woese)



The tri področja biologije ali tri domenski sistem je klasifikacija, ki jo je predlagal biolog Carl Woese v poznih 70. letih, ki deli organska bitja v domenah bakterij, arhej in evkariotov.

Ta razvrstitev v "domene" je boljša od tradicionalnega sistema delitve v petih ali šestih kraljestvih, s katerim smo bolj seznanjeni. Temeljna delitev domen je, da prokariote razdelimo na dve domeni, kjer so arheje bolj povezane z evkarionti kot z drugo skupino prokariotov - bakterijami..

Ta filogenetski red je večinoma sprejet v večini biologov. Vendar pa so z razvojem bioinformatike in statističnih orodij nekateri avtorji predlagali nova razmerja med živimi bitji, ki se upirajo klasifikaciji Woeseja..

Indeks

  • 1 Zgodovina klasifikacije
    • 1.1 Razdelitev na dve kraljestvi: Animalia in Plantae
    • 1.2 Razdelitev na tri kraljestva: Animalia, Plantae in Protista
    • 1.3 Razdelitev na pet kraljestev
    • 1.4 Razdelitev na tri področja
  • 2 Tri domene življenja
  • 3 Domena Archaea
    • 3.1 Klasifikacija arhej
  • 4 Bakterije domene
    • 4.1 Razvrstitev bakterij
  • 5 Domena Eukarya
    • 5.1 Razvrstitev evkariontov
  • 6 Reference

Zgodovina klasifikacije

Razdelitev na dve kraljestvi: Animalia in Plantae

Pred objavo del Woeseja in njegovih sodelavcev so biologi uporabili "tradicionalno" klasifikacijo z uporabo preproste in intuitivne dihotomije, ki je ločevala rastline od živali - formalno Animalia in Plantae.

V tem delu so vse bakterije, glive in fotosintetične protiste obravnavali kot "rastline", protozoe pa so združili z živalmi..

Z napredkom znanosti, razvojem sodobnih metodologij in bolj poglobljeno analizo organskih bitij je postalo jasno, da delitev na rastline in živali ni ustrezala pravi evolucijski zgodovini teh. Dejansko je bila "rustična" in nedosledna poenostavitev odnosov med njimi.

Razdelitev v tri kraljestva: Animalia, Plantae in Protista

Z namenom, da popravi to stanje, je priznani evolucijski biolog in ornitolog Ernst Haeckel na seznam dodal novo kraljestvo: kraljestvo Protista.

Ta klasifikacija je dosegla jasnejšo delitev oblik, ki se očitno ne bi smele združevati. Vendar pa je razvrstitev ostala zaskrbljujoče problematična.

Razdelitev na pet kraljestev

Leta 1969 je ameriški ekolog Robert Harding Whittaker predlagal shemo delitve na pet kraljestev: Animalia, Plantae, Fungi, Monera in Prostista.

Ta sistem temelji predvsem na tipih celic, ki sestavljajo organizme. Člani Monare so enocelična in prokariontska bitja, protisti pa so enocelični, a evkariontski..

Tri preostala kraljestva - Animalia, Plantae in Glive - so razvrščena glede na način pridobivanja hranil. Rastline imajo sposobnost fotosinteze, glive izločajo encime v okolje, sledi absorpcija hranil, živali pa uživajo hrano, z notranjo ali zunanjo prebavo..

Razdelitev organizmov v petih kraljestvih je bila široko sprejeta s sistematiko časa, saj so menili, da je klasifikacija vedno bolj prilagojena realnim evolucijskim odnosom živih bitij..

Razdelitev na tri področja

V sedemdesetih letih je profesor na Univerzi v Illinoisu Carl Woese začel iskati dokaze o določeni neznani skupini zelo izrazitih enoceličnih organizmov. Živeli so v okoljih z ekstremnimi temperaturami, slanostjo in pH, kjer so menili, da življenja ni mogoče ohraniti.

Na prvi pogled so bili ti organizmi razvrščeni kot bakterije in so se imenovali arhaebakterije. Vendar pa je globlji in podrobnejši pogled na arheobakterije jasno pokazal, da so razlike z bakterijami tako opazne, da jih ni mogoče uvrstiti v isto skupino. Pravzaprav je bila podobnost zgolj površna.

Na ta način so molekularni dokazi omogočili tej skupini raziskovalcev vzpostavitev klasifikacijskega sistema treh področij: bakterij, arhej in evkariot..

Predlagati nove rodoslovne odnose med organizmi, označil dogodek velikega pomena v sodobni biologiji. To pomembno odkritje je privedlo do tega, da je Woese leta 2000 pridobil nacionalno medaljo znanosti.

Tri domene življenja

Drevo življenja, ki ga je predlagal Carl Woese, določa možne rodoslovne odnose med organskimi bitji, kar kaže na obstoj treh področij življenja..

Ta hipoteza je bila predlagana z analizo ribosomske RNA 16S - skrajšano 16S rRNA.

Ta marker je sestavni del 30S podenote prokariontskega ribosoma. Po Woesejevem delu se je pogosto uporabljal za filogenetsko sklepanje. Danes je zelo koristno določiti klasifikacijo in identifikacijo bakterij.

Nato bomo opisali najpomembnejše značilnosti vsakega izmed članov, ki sestavljajo tri področja življenja:

Domena Archaea

Arheje so organizmi, ki so značilni predvsem za nastanitev v okoljih z ekstremnimi pogoji temperature, kislosti, pH med drugim.

Tako so jih našli v vodah s precej visokimi koncentracijami soli, kislim okoljem in termalnimi vodami. Poleg tega nekatere arheje tudi naseljujejo regije s "povprečnimi" pogoji, kot so tla ali prebavni trakt nekaterih živali.

Z celičnega in strukturnega vidika so arheje značilne: nimajo jedrske membrane, lipidi membran so povezani z etrskimi vezmi, predstavljajo celično steno - vendar to ni sestavljeno iz peptidoglikana, struktura genov pa je podobne evkariontom na krožno kromosomih.

Razmnoževanje teh prokariotov je nespolno in dokazano je horizontalno prenašanje genov.

Klasifikacija arhej

Razvrščene so kot metanogene, halofilne in termoacidofilne. Prva skupina uporablja ogljikov dioksid, vodik in dušik za proizvodnjo energije, ki proizvaja plin metan kot odpadni proizvod. Prvi loki, ki jih je treba sekvencirati, pripada tej skupini.

Druga skupina, halofili, so "ljubitelji soli". Za njegov razvoj je potrebno, da ima okolje koncentracijo soli približno 10-krat večjo od koncentracije morja. Nekatere vrste prenašajo koncentracije do 30-krat višje. Ti mikroorganizmi najdemo v mrtvem morju in v izparenih ribnikih.

In končno, termoacidofili so sposobni prenesti ekstremne temperature: več kot 60 stopinj (nekatere lahko prenašajo več kot 100 stopinj) in nižje od ledišča.

Treba je pojasniti, da so to optimalni pogoji za življenje teh mikroorganizmov - če jih izpostavimo sobni temperaturi, je povsem mogoče, da umrejo.

Domena bakterij

Bakterijska domena obsega široko skupino prokariontskih mikroorganizmov. Na splošno jih običajno povezujemo z boleznimi. Nič drugega od resničnosti kot tega nesporazuma.

Čeprav je res, da nekatere bakterije povzročajo smrtonosne bolezni, so mnoge od njih koristne ali pa živijo v naših telesih in tako vzpostavljajo komenzalne odnose, ki so del naše normalne flore..

Bakterije nimajo jedrske membrane, same nimajo organelov, njihova celična membrana je sestavljena iz lipidov z estrskimi vezmi, stena pa je sestavljena iz peptidoglikana..

Razmnožujejo se nespolno in zabeležijo se dogodki horizontalnega prenosa genov.

Razvrstitev bakterij

Čeprav je razvrstitev bakterij res kompleksna, bomo obravnavali temeljne delitve področja, v cianobakterijah in eubakterijah..

Člani cianobakterij so modro zelene fotosintetične bakterije, ki proizvajajo kisik. V skladu s fosilnimi podatki so se pojavili pred približno 3,2 milijarde let in so bili odgovorni za drastično spremembo iz anaerobnega okolja v aerobno okolje (bogato s kisikom)..

Po drugi strani pa so eubakterije prave bakterije. Predstavljene so v različnih morfologijah (koki, bacili, vibriosi, spiralne, med drugim) in imajo strukture, spremenjene zaradi svoje mobilnosti, kot so npr..

Domena Eukarya

Eukarioti so organizmi, ki jih odlikuje predvsem prisotnost dobro opredeljenega jedra, omejenega s kompleksno biološko membrano..

V primerjavi z drugimi področji ima membrana različno strukturo in lipidi kažejo estrske vrste vezi. Predstavljajo prave organele, omejene z membranami, struktura genoma je podobna arheji in je organizirana v linearne kromosome..

Skupinska reprodukcija je izjemno raznolika, saj kaže tako spolne kot aseksualne modalitete in mnogi člani skupine se lahko reproducirajo v obe smeri - se med seboj ne izključujeta.

Razvrstitev evkariontov

Vključuje štiri kraljestva z zelo različnimi in raznovrstnimi oblikami: protisti, glive, pantas in živali.

Protisti so enocelični evkarionti, kot so euglen in paremecios. Organizmi, ki jih običajno poznamo kot gobe, so člani kraljestva gliv. Obstajajo uni in pluricelularne oblike. So ključni elementi v ekosistemih za razgradnjo mrtve organske snovi.

Rastline so sestavljene iz fotosintetskih organizmov s celično steno, ki je sestavljena predvsem iz celuloze. Njegova najbolj izrazita značilnost je prisotnost fotosintetičnega pigmenta: klorofila.

Vključuje praproti, mahove, praproti, gnosseperme in angiosperme.

Živali sestavljajo skupina heterotrofnih večkolesnih organskih bitij, ki so večinoma sposobni gibanja in premestitve. Razdeljeni sta v dve veliki skupini: nevretenčarji in nevretenčarji.

Nevretenčarje tvorijo žuželke, žarnice, nematode, mehkužci, členonožci, iglokožci in druge manjše skupine. Podobno so vretenčarji ribe, dvoživke, plazilci, ptice in sesalci.

Živalim je uspelo kolonizirati skoraj vsa okolja, vključno z oceani in zračnimi okolji, ki kažejo zapleten sklop prilagoditev za vsako posamezno okolje..

Reference

  1. Forterre P. (2015). Univerzalno drevo življenja: posodobitev. Meje v mikrobiologiji, 6, 717.
  2. Koonin E. V. (2014). Carl Woeseova vizija celične evolucije in domen življenja. RNA biologija, 11(3), 197-204.
  3. Margulis, L., & Chapman, M.J. (2009). Kraljevstva in domene: ilustrirani vodnik po filih življenja na Zemlji. Academic Press.
  4. Sapp, J. (2009). Novi temelji evolucije: na drevesu življenja. Oxford University Press.
  5. Sapp, J., & Fox, G.E. (2013). Edinstveno iskanje univerzalnega drevesa življenja. Pregledi mikrobiologije in molekularne biologije: MMBR, 77(4), 541-50.
  6. Staley J. T. (2017). Teorija domenskih celic podpira neodvisno evolucijo hipoteze Eukarya, Bacteria in Archaea in skupnega cilja jedrskega oddelka.. Odprta biologija, 7(6), 170041.