HOVEDFORSKJELLER MELLOM ARCHAEA OG BAKTERIER - BIOLOGI - 2026

De viktigste forskjellene mellom archaea og bakterier er basert på molekylstrukturelle og metabolske aspekter som vi vil utvikle nedenfor. Archaea-domenet grupperer taksonomisk encellede mikroorganismer som har prokaryotisk cellemorfologi (uten kjernemembran, eller cytoplasmatiske organelle membraner), egenskaper som ligner bakterier.

Imidlertid er det også trekk som skiller dem, siden archaea er utstyrt med helt spesielle tilpasningsmekanismer som lar dem leve i miljøer med ekstreme forhold.

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

Bakteriedomenet inneholder de mest tallrike formene av bakterier som kalles eubakterier, eller sanne bakterier. Dette er også encellede, mikroskopiske, prokaryote organismer som lever i ethvert miljø med moderate forhold.

Evolusjon av taksonomien til disse gruppene

På det 4. århundre f.Kr. ble levende ting klassifisert i bare to grupper: dyr og planter. Van Leeuwenhoek var i det syttende århundre ved hjelp av et mikroskop som han hadde bygd selv, i stand til å observere mikroorganismer som til da hadde vært usynlige og beskrev protosoer og bakterier under navnet "animáculos".

På 1700-tallet ble "mikroskopiske dyr" innlemmet i de systematiske klassifiseringene til Carlos Linneo. På midten av det nittende århundre grupperer et nytt rike bakterier: Haeckel postulerte et systematisk basert på tre riker; kingdom Plantae, kingdom Animalia og kingdom Protista, som grupperte mikroorganismer med en kjerner (alger, protozoer og sopp) og organismer uten en kjerne (bakterier).

Siden denne datoen har flere biologer foreslått forskjellige klassifiseringssystemer (Chatton i 1937, Copeland i 1956, Whittaker i 1969) og kriteriene for klassifisering av mikroorganismer, opprinnelig basert på morfologiske forskjeller og forskjeller i farging (Gram stain), de ble basert på metabolske og biokjemiske forskjeller.

I 1990 oppdaget Carl Woese, ved anvendelse av molekylære sekvenseringsteknikker i nukleinsyrer (ribosomal ribonukleinsyre, rRNA) at det var veldig store fylogenetiske forskjeller blant mikroorganismer gruppert som bakterier.

Denne oppdagelsen viste at prokaryoter ikke er en monofyletisk gruppe (med en felles stamfar) og Woese antydet da tre evolusjonsdomener som han kalte: Archaea, Bacteria og Eukarya (nukleare celleorganismer).

Differensialegenskaper ved Archaea og bakterier

Archaea- og bakterieorganismer har vanlige kjennetegn ved at begge er encellede, frie eller aggregerte. De har ikke en definert kjerne eller organeller, de har cellestørrelse mellom 1 og 30 μm i gjennomsnitt.

De presenterer betydelige forskjeller med hensyn til molekylær sammensetning av noen strukturer og i biokjemien til metabolismen deres.

habitat

Bakteriearter lever i et bredt spekter av naturtyper: De har kolonisert brakk- og ferskvann, varme og kalde omgivelser, sumpete land, marine sedimenter og klippesprekker, og de kan også leve i atmosfærisk luft .

De kan leve med andre organismer i fordøyelsesrørene til insekter, bløtdyr og pattedyr, munnhuler, luftveier og urogenitale kanter hos pattedyr og blod fra virveldyr.

Figur 2. Varme kilder, ekstreme naturtyper der organismer fra Archaea-gruppen bor, noe som vanligvis gir dem lyse farger. Kilde: CNX OpenStax via wikipedia

Mikroorganismer som tilhører bakterier kan også være parasitter, symbionter eller commensals av fisk, røtter og stengler av planter, av pattedyr; de kan assosieres med lav sopp og protosoer. De kan også være matforurensninger (kjøtt, egg, melk, sjømat, blant andre).

Artene fra Archaea-gruppen har tilpasningsmekanismer som tillater 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 støtte), i ekstreme alkaliske eller sure pH-verdier og saltkonsentrasjoner som er mye høyere enn i sjøvann.

Metanogene organismer (som produserer metan, CH ₄ ) også hører til Archaea domene.

Plasmamembran

Konvolutten av prokaryote celler dannes generelt av den cytoplasmatiske membranen, celleveggen og kapselen.

Plasmamembranen til organismer i bakteriegruppen inneholder ikke kolesterol eller andre steroider, men heller lineære fettsyrer knyttet til glyserol ved estertypebindinger.

Membranen til medlemmene i Archaea kan utgjøres av et dobbeltlag eller av et lipidmonolag, som aldri inneholder kolesterol. Membranfosfolipider består av langkjedede, forgrenede hydrokarboner knyttet til glyserol av bindinger av etertype.

Cellevegg

I organismer fra bakteriegruppen består celleveggen av peptidoglykaner eller murein. Archaea-organismer har cellevegger som inneholder pseudopeptidoglycan, glykoproteiner eller proteiner, som tilpasning til ekstreme miljøforhold.

I tillegg kan de presentere et ytre lag med proteiner og glykoproteiner som dekker veggen.

Ribosomal ribonukleinsyre (rRNA)

RRNA er en nukleinsyre som deltar i proteinsyntese - produksjon av proteiner som cellen krever for å oppfylle sine funksjoner og for dens utvikling - og styrer mellomtrinnene i denne prosessen.

Nukleotidsekvensene i ribosomale ribonukleinsyrer er forskjellige i Archaea og Bacteria organismer. Dette faktum ble oppdaget av Carl Woese i sine studier fra 1990, noe som resulterte i at disse organismer ble separert i to forskjellige grupper.

Endosporeproduksjon

Noen medlemmer av bakteriegruppen kan produsere overlevelsesstrukturer som kalles endosporer. Når miljøforholdene er svært ugunstige, kan endosporer opprettholde levedyktigheten i mange år, med praktisk talt null metabolisme.

Disse sporer er ekstremt motstandsdyktige mot varme, syrer, stråling og forskjellige kjemiske midler. I Archaea-gruppen er det ikke rapportert om noen arter som danner endosporer .

Bevegelse

Noen bakterier har flagella som gir mobilitet; spiroketer har et aksial glødetråd som de kan bevege seg i flytende, tyktflytende medier som gjørme og humus.

Noen lilla og grønne bakterier, cyanobakterier og Archaea har gassvesikler som lar dem bevege seg ved å flyte. De kjente Archaea-artene har ikke vedheng som flagella eller filamenter.

Figur 3. Río Tinto, et ekstremt miljø i Huelva, Spania hvor Arqueas of the Metallosphaera og Sulfolobus slekter utvikler seg. Kilde: Riotinto2006, fra Wikimedia Commons

Fotosyntese

Innenfor bakteriedomenet er det arter av cyanobakterier som kan utføre oksygenisk fotosyntese (som produserer oksygen), siden de har klorofyll og phycobilins som tilbehørspigmenter, forbindelser som fanger opp sollys.

Denne gruppen inneholder også organismer som utfører anoksygenisk fotosyntese (som ikke produserer oksygen) gjennom bakterioklorofyller som tar opp sollys, for eksempel: rød eller lilla svovel og røde ikke-svovelbakterier, grønt svovel og grønne ikke-svovelbakterier.

I Archaea-domenet er det ikke rapportert om fotosyntetiske arter, men slekten Halobacterium, av ekstreme halofytter, er i stand til å produsere adenosintrifosfat (ATP), med bruk av sollys uten klorofyll. De har det retinale lilla pigmentet, som binder seg til membranproteiner og danner et kompleks som kalles bakteriorhodopsin.

Bakteriehodopsin-komplekset absorberer energi fra sollys, og når det frigjøres, kan det pumpe H ⁺ -ioner til utsiden av cellen og fremme fosforylering av ADP (adenosindifosfat) til ATP (adenosintrifosfat), hvorfra mikroorganismen oppnår energi.

referanser

1. Barraclough TG og Nee, S. (2001). Filogenetikk og spesiasjon. Trender i økologi og utvikling. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Filogenetisk klassifisering og det universelle treet. Vitenskap. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. og Raoult, D. (2018). Filogenomisk analyse av ß-laktamase i archaea og bakterier muliggjør identifisering av antatte nye medlemmer. Genbiologi og evolusjon. 10 (4): 1106-1114. Genbiologi og evolusjon. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Nye konsepter om kongeriker av organismer. Vitenskap. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. og Wheelis, ML (1990). Mot et naturlig system av organismer: forslag til domenene Archaea, Bacteria og Eukarya. Proceedings of Natural Sciences Academy. BRUKER. 87: 45-76.