معلومة

ما أنواع العتائق التي تم العثور عليها في الحيوانات؟

ما أنواع العتائق التي تم العثور عليها في الحيوانات؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لدي فضول لمعرفة أنواع أو "أنواع" الأركيا التي وجد أنها تعيش داخل الحيوانات بشكل تكافلي. واحدة من الأشياء الوحيدة التي يمكنني التفكير فيها من أعلى رأسي هي الميثانوجينات ، التي تعيش في أمعاء الحيوانات المجترة على سبيل المثال.


البشر:

وجدت دراسة رائدة باستخدام 16S RNA بادئات فقط ميثانوبريفيباكتر سميثي في الأمعاء البشرية.

Eckburg PB وآخرون. (2005) تنوع النباتات الجرثومية المعوية البشرية. العلوم 308 1635-1638

في مراجعة حديثة ، يوجد جدول شامل للعتائق الموجودة في البشر (بما في ذلك الفلورا غير المعوية):

دريدي ب وآخرون. (2011) Archea ككائنات ناشئة في الميكروبيوم البشري المعقد. اللاهوائية 2 17: 56-63

تم فهرسة الكثير من الأعمال بواسطة دريدي وآخرون. هي التعريفات المتكررة للميثانوبكتيريا (ميثانوبريفيباكتر سميثي, Methanosphaera stadtmanae و ميثانوبريفيباكتر عن طريق الفم) ، ولكن هناك آخرون من Thermoplasmateles و Halobacteriales و Sulfolobales ، بالإضافة إلى بعض الذين يُعتقد أنهم أعضاء في أوامر بدائية غير معروفة.


ما أنواع العتائق التي تم العثور عليها في الحيوانات؟ - مادة الاحياء

وصف المملكة

العتائق هي "كائنات وحيدة الخلية تفتقر إلى النواة وتفتقر إلى الببتيدوغليكان في جدار الخلية. بمجرد أن يتم تجميعها مع البكتيريا ، تمتلك العتائق دهون غشائية مميزة ". نظرًا لأنها تفتقر إلى نواة ، فإنها تعتبر بدائيات النوى. تم وصفها لأول مرة على أنها ميكروبات تنتج الميثان والتي يمكن أن تسمى الميثانوجينات. يتم قتل هذه الميثانوجينات بواسطة الأكسجين ، وتنتج إنزيمات غير عادية ، ولها جدران خلوية مختلفة عن جميع البكتيريا المعروفة. ومع ذلك ، نحن نعلم الآن أن الأركيا تحتوي على كائنات غريبة نوعًا ما. يُعرف أعضاء Archaea باسم "متطرفو الحياة" لأنهم يستطيعون العيش بل والازدهار في ظل بعض الظروف الشديدة للغاية. تتراوح ظروف المعيشة هذه من رواسب النفط العميقة تحت سطح الأرض ، وأحشاء الحيوانات ، والمياه شديدة الملوحة ، ودرجات حرارة قريبة من الغليان. الاختلافات في هياكل RNA الخاصة بهم هي ما يفصلهم عن مملكة البكتيريا (بالإضافة إلى المجموعات الأربع الأخرى) ، على الرغم من أنه كان يعتقد في البداية أنهم نوع من البكتيريا.

كيف يتم تجميع الكائنات الحية في المملكة

تشبه العتائق الخلايا البكتيرية إلى حد كبير ، ولكن هناك العديد من المجالات الرئيسية التي تكون فيها أكثر تشابهًا مع حقيقيات النوى. بينما يتقدم العلم الحديث إلى الأمام ، نجد أن الكائنات البدائية قد تكون أكثر ارتباطًا بحقيقيات النوى من البكتيريا ، على الرغم من الافتراض الأولي منذ وقت ليس ببعيد بأن الكائنات البدائية كانت مجرد نوع آخر من البكتيريا.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأركيا: crenarchaeota و euryarchaeota و korachaeota. Creharchaeota هم هؤلاء الأثريون الذين لديهم القدرة على تحمل درجات الحرارة الشديدة والحموضة الشديدة. euryarchaeota هم أولئك الذين ينتجون الميثان وكذلك عشاق الملح كما هو الحال في korachaeota ، هذه مجرد مجموعة لجميع الأركيا الأخرى التي لا يُعرف عنها سوى القليل. هناك العديد من الفروع الفرعية لهذه المجموعات الرئيسية الثلاث: الميثانوجينات ، أو تلك التي تنتج غاز الميثان كمنتج نفايات لعمليات صنع الطاقة الخاصة بها ، والهالوفيلات هي الكائنات القديمة التي تعيش في البيئات المالحة. ، أو العتائق الموجودة في درجات حرارة شديدة البرودة.

غالبًا ما تكون الأثريات صغيرة جدًا - أقل من ميكرون واحد (أو جزء من ألف من المليمتر). تم العثور على Archeans أن لديهم مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأشكال تتراوح هذه الأشكال من كرات مفصصة ومتكتلة إلى مجالات ناعمة تمامًا ، من قضبان قصيرة وسميكة إلى هياكل طويلة تشبه الشعر ، ومن مثلثات إلى أشكال شبيهة بالمربعات. عندما يتعلق الأمر بالشكل ، يشار إلى الكرة المذكورة سابقًا باسم "كوكوس". من المهم أيضًا أن نتذكر أن الآرشيون كائنات وحيدة الخلية عند النظر في الهياكل التي ستحتويها. تتضمن أمثلة بعض الخلايا ذات الشكل المدرجة سابقًا ما يلي:

هناك اختلاف آخر في المظهر الخارجي للعتيقات وهو أن بعضها يمتلك سوطًا واحدًا فقط يمتلك البعض سوطًا متعددًا بينما لا يزال البعض الآخر غير متصل بغشاء الخلية. لدى الأركيين غشاء خلوي ، لكن ليس لديهم أغشية داخلية. وبالتالي ، فإن الحمض النووي للعتيقات موجود في حلقة واحدة تُعرف بالبلازميد. هناك حقيقة مثيرة للاهتمام حول الحمض النووي الريبي - أو نقل الحمض النووي الريبي - في الكائنات القديمة وهي أنه في الممالك الخمس الأخرى ، يمكن العثور على الحمض النووي الريبي داخل الكائنات الحية وسيكون لها هياكل مماثلة ، بغض النظر عن الكائن الحي. ومع ذلك ، في العصور القديمة ، هذا الهيكل القياسي غير موجود. ومع ذلك ، فإن الأرتشيين لديهم على الأقل ريبوسومات داخل السيتوبلازم ، والتي ترتبط داخل غشاء الخلية ، ومعظمها يحتوي على جدار خلوي يحيط بكل هذا. مع هذه الهياكل ، يبدو أن الأثريات تمتزج بشكل أفضل قليلاً مع الممالك الأخرى. ومع ذلك ، فقد تم اكتشاف أن أوجه التشابه هذه بنيوية بحتة ، وليست متشابهة تمامًا على أساس كيميائي. تمتلك الأركيا نفس الهياكل ، لكنها تبنيها من مواد مختلفة مثل الكائنات الحية الأخرى.

السمة الخاصة للعتائق هي التركيب الفريد لغشاء البلازما الخاص بهم ، كما يمكن رؤيته أدناه: (جميع الكائنات الحية الأخرى تقريبًا مصنوعة من طبقة ثنائية الفوسفوليبيد مع روابط استر ، بينما تستخدم الأركيا روابط الأثير)

كيف الكائنات في المملكة:

تحصل الأركيا على الطاقة من خلال عملية تعرف باسم التركيب الكيميائي. يعتبر التركيب الكيميائي عملية مشابهة لعملية التمثيل الضوئي ، ولكنها تتطلب جلب مواد كيميائية من الأرض بدلاً من التعرض لأشعة الشمس. الكربوهيدرات ، من بين الجزيئات العضوية الأخرى ، يصنعها الكائن الحي لاستخدامه الخاص عن طريق أكسدة الكبريتات أو الأمونيا. إن الحاجة إلى عملية التخليق الكيميائي هذه ، جنبًا إلى جنب مع المواد الكيميائية اللازمة لإنتاج المركبات العضوية للطاقة من خلال هذه العملية ، هي سبب وجود العتائق في مثل هذه المجموعة المتنوعة من الظروف القاسية. هناك البعض الذي يستخدم مخاليط الببتيد المعقدة كمصادر للطاقة والكربون والنيتروجين.

تتكاثر الأركيا بلا جنس ، أو تتكاثر بدون جنس. في التكاثر اللاجنسي ، لا يوجد انقسام ، أو اختزال ، أو إخصاب. النسل البدائي هو استنساخ للوالد لأنه لا يوجد تبادل للمواد الجينية أثناء التكاثر. هذا يعني تباينًا جينيًا أقل بين الكائنات القديمة ، ولكنه يسمح أيضًا بحدوث التكاثر بدون رفيق. سيحدث التكاثر اللاجنسي من خلال الانشطار المتعدد أو التفتت أو التبرعم.

تعتبر الأركا كائنات وحيدة الخلية ، لذلك بعد إنتاجها ، ليس هناك الكثير من عمليات نموها وتطورها. يستطيع Archists النمو في الظروف البيئية القاسية ، مثل درجات الحرارة العالية جدًا ، أو في المحاليل شديدة الملوحة.

تجاوب مع البيئة

يحتاج أعضاء الأركيا إلى وجود مواد كيميائية معينة في محيطهم حتى يتمكنوا من الحصول على الطاقة اللازمة للاستمرار في البقاء على قيد الحياة. اكتسب أعضاء معينون من عتائق المملكة لقب "محبي الحرارة" - وهو مصطلح يعني "محبي الحرارة" - لأنهم يقومون بعمل جيد في ظل ظروف شديدة الحرارة ، وقد تكون درجة حرارة الغرفة بالفعل شديدة البرودة بالنسبة لهم. حتى أن هناك كواكب أخرى قد تكون قادرة على دعم أشكال حياة العتائق!

كيف تتفاعل الكائنات الحية في المملكة مع البشر

بالنسبة للجزء الأكبر ، لا تتفاعل الكائنات القديمة مع الكائنات الحية الأخرى ، وخاصة البشر. ومع ذلك ، فإن بعض الكائنات القديمة قادرة على العيش في أحشاء البشر. تم العثور على العتائق أيضًا في تجويف الفم البشري ، والذي يشمل الفم. لم يثبت أن الأركيين يسببون المرض للإنسان ، وتجري حاليًا دراسات لاختبار قدرة أي أرشائيين على الوقاية من المرض.

على الأقل حقيقة واحدة مثيرة للاهتمام حول المملكة

لم يكن حتى عام 1977 أن تم العثور على العتائق لتكون مملكتها المتميزة ، بصرف النظر عن Eubacteria. في الواقع ، كان لابد من تغيير الاسم الذي أطلقه الباحث الرئيسي كارل ووز على هذه المملكة من "البكتيريا القديمة" إلى "العتائق" من أجل تجنب أي ارتباك وإظهار أن هذه المملكة كانت جزءًا من أو مرتبطة لبكتيريا eubacteria في شكل ما.


خصائص العتائق

على الرغم من أن المجالات Bacteria و Archaea و Eukarya قد تأسست على معايير وراثية ، فإن الخصائص الكيميائية الحيوية تشير أيضًا إلى أن العتائق تشكل مجموعة مستقلة داخل بدائيات النوى وأنها تشترك في السمات مع كل من البكتيريا وحقيقيات النوى. تشمل الأمثلة الرئيسية لهذه السمات ما يلي:

3. تعقيد بوليميراز RNA: يتم إجراء النسخ داخل جميع أنواع الكائنات الحية بواسطة إنزيم يسمى RNA polymerase ، والذي ينسخ قالب DNA إلى منتج RNA. تحتوي البكتيريا على بوليميراز RNA بسيط يتكون من أربعة عديد ببتيدات. ومع ذلك ، فإن كلا من البدئيات وحقيقيات النوى يحتويان على بوليميرات RNA متعددة تحتوي على عديد ببتيدات متعددة. على سبيل المثال ، تحتوي بوليميرات الحمض النووي الريبي في العتائق على أكثر من ثمانية عديد ببتيدات. تتكون بوليميرات الحمض النووي الريبي لحقيقيات النوى أيضًا من عدد كبير من عديد الببتيدات (10-12) ، مع الأحجام النسبية للببتيدات التي تشبه تلك الموجودة في بوليميراز الرنا البدائي عالي الحرارة. لذلك ، فإن بوليميرات الحمض النووي الريبي البدائية تشبه إلى حد بعيد بوليمرات الحمض النووي الريبي من حقيقيات النوى بدلاً من البكتيريا.

4. تخليق البروتين: الخصائص المختلفة لتخليق البروتين في العتائق تشبه تلك الموجودة في حقيقيات النوى ولكن ليس البكتيريا. الفرق البارز هو أن البكتيريا لها بادئ tRNA (نقل الحمض النووي الريبي) الذي يحتوي على ميثيونين معدل ، في حين أن حقيقيات النوى والعتائق لها بادئ tRNA مع ميثيونين غير معدل.

5. التمثيل الغذائي: توجد أنواع مختلفة من التمثيل الغذائي في كل من العتائق والبكتيريا التي لا توجد في حقيقيات النوى ، بما في ذلك تثبيت النيتروجين ، ونزع النتروجين ، والضمور الكيميائي ، والنمو شديد الحرارة. يحدث تكوين الميثان (إنتاج الميثان كمنتج ثانوي استقلابي) فقط في مجال العتائق ، وتحديداً في التقسيم الفرعي Euryarchaeota. لم يتم العثور على التمثيل الضوئي الكلاسيكي باستخدام الكلوروفيل في أي عتائق.

يُعتقد أن استراتيجيات التمثيل الغذائي التي تستخدمها الأركيا متنوعة بشكل غير عادي في طبيعتها. على سبيل المثال ، يبدو أن العتائق المحبة للملح قادرة على الازدهار في البيئات عالية الملح لأنها تحتوي على مجموعة خاصة من الجينات التي تشفر الإنزيمات لمسار استقلابي يحد من التناضح. يمثل هذا المسار الأيضي ، المعروف باسم مسار الميثيلسبارتاتي ، نوعًا فريدًا من التصلب (عملية تجديد إمدادات المواد الوسيطة الأيضية في هذه الحالة ، يكون الوسيط هو ميثيل أسبارتاتي). الأركايات المحبة للملح ، والتي تشمل Haloarcula marismortui، وهو كائن نموذجي يستخدم في البحث العلمي ، يُعتقد أنه قد اكتسب مجموعة فريدة من الجينات لمسار الميثيلسبارتاتي عبر عملية تُعرف باسم نقل الجينات الأفقي ، حيث تنتقل الجينات من نوع إلى آخر.


أنواع البكتيريا القديمة

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من البكتيريا البدائية. يتم تصنيفها بناءً على علاقة النشوء والتطور (مدى ارتباطها ببعضها البعض) ، ويميل أعضاء كل نوع إلى امتلاك خصائص معينة. الأنواع الرئيسية هي:

1. Crenarchaeota-

Crenarchaeota شديدة التحمل للحرارة. لديهم بروتينات خاصة وكيمياء حيوية أخرى يمكن أن تستمر في العمل في درجات حرارة تصل إلى 230 درجة فهرنهايت! يمكن للعديد من Chrenarchaeota أيضًا البقاء على قيد الحياة في بيئات شديدة الحموضة.

تم اكتشاف العديد من أنواع Crenarchaeota التي تعيش في الينابيع الساخنة وحول فتحات أعماق البحار ، حيث تم تسخين المياه بشكل كبير بواسطة الصهارة تحت سطح الأرض.

تشير إحدى النظريات حول أصل الحياة إلى أن الحياة ربما تكون قد بدأت في الأصل حول فتحات أعماق البحار ، حيث يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة والكيمياء غير العادية إلى تكوين الخلايا الأولى.

2. Euryarchaeota

هم قادرون على البقاء على قيد الحياة في الموائل شديدة الملوحة. كما أنهم قادرون على إنتاج غاز الميثان ، والذي لا يستطيع أي شكل آخر من أشكال الحياة على الأرض القيام به!

Euryarchaeota هي الشكل الوحيد للحياة المعروف أنه قادر على إجراء التنفس الخلوي باستخدام الكربون كمتقبل للإلكترون.

وهذا يمنحهم مكانة بيئية مهمة لأن تكسير مركبات الكربون المعقدة إلى جزيء بسيط من الميثان هو الخطوة الأخيرة في تحلل معظم أشكال الحياة. بدون الميثانوجينات ، ستضعف دورة الكربون على الأرض.

أينما يتم إنتاج غاز الميثان عن طريق الحياة ، فإن Euryarchaeota هي المسؤولة عن ذلك.

يمكن العثور على بكتيريا الميثانوجين البدائية في المستنقعات والأراضي الرطبة ، حيث تكون مسؤولة عن "غاز المستنقعات" وجزء من الرائحة المميزة للمستنقعات ، وفي معدة الحيوانات المجترة مثل الأبقار ، حيث تقوم بتفكيك السكريات الموجودة في الحشائش غير القابلة للهضم لحقيقيات النوى بأنفسهم. تعيش بعض الميثانوجينات في الأمعاء البشرية وتساعدنا بنفس الطريقة.

يمكن العثور عليها أيضًا في رواسب أعماق البحار ، حيث تنتج جيوبًا من الميثان تحت قاع المحيط.

3. Korarchaeota

هم الأقل فهماً ويعتقد أنهم أقدم سلالة من البكتيريا البدائية. هذا يجعلهم على الأرجح أقدم الكائنات الحية على الأرض!

يمكن العثور على Korarchaeota في البيئات الحرارية المائية مثل Crenarchaeota. ومع ذلك ، لدى Korarchaeota العديد من الجينات الموجودة في كل من Crenarchaeota و Euryarcheaota ، وكذلك الجينات التي تختلف عن كلا المجموعتين. بالنسبة للعلماء ، يشير هذا إلى أن كلا النوعين الآخرين من البكتيريا البدائية ربما يكونان قد انحدرا من سلف مشترك مشابه لـ Korarchaeota.

يعد Korarchaeota نادرًا في الطبيعة ، ربما لأن أشكال الحياة الأخرى الأحدث تتكيف بشكل أفضل للبقاء في البيئات الحديثة مما هي عليه. ومع ذلك ، يمكن العثور على Korearchaeota في الينابيع الساخنة ، حول فتحات أعماق البحار.


العتائق: النظاميات

تشكل الأركيا أحد المجالات الثلاثة التي يمكن تقسيم كل أشكال الحياة المعروفة إليها. هناك مجالان آخران للحياة. واحدة من هذه هي Eukaryota ، والتي تضم النباتات والحيوانات والفطريات والطلائعيات. باستثناء الطلائعيات ، عُرفت هذه الكائنات ودُرست منذ زمن أرسطو ، وهي الكائنات الحية التي تعرفها على الأرجح. المجال الثاني الذي تم اكتشافه هو البكتيريا ، التي لوحظت لأول مرة في القرن السابع عشر تحت المجهر من قبل أشخاص مثل عالم الطبيعة الهولندي أنتوني فان ليفينهوك.

جعل الحجم الصغير للبكتيريا من الصعب دراستها. اعتمدت التصنيفات المبكرة على شكل الأفراد وظهور المستعمرات في ثقافات المختبر وخصائص فيزيائية أخرى. عندما ازدهرت الكيمياء الحيوية كعلم حديث ، تم استخدام الخصائص الكيميائية أيضًا لتصنيف الأنواع البكتيرية ، ولكن حتى هذه المعلومات لم تكن كافية لتحديد وتصنيف الميكروبات الدقيقة بشكل موثوق. لم يكن التصنيف الموثوق والقابل للتكرار للبكتيريا ممكنًا حتى أواخر القرن العشرين عندما أتاحت البيولوجيا الجزيئية إمكانية تسلسل الحمض النووي الخاص بها.

توجد جزيئات الحمض النووي في خلايا جميع الكائنات الحية ، وتخزن المعلومات التي تحتاجها الخلايا لبناء البروتينات ومكونات الخلايا الأخرى. أحد أهم مكونات الخلايا هو الريبوسوم، وهو جزيء كبير ومعقد يحول رسالة الحمض النووي إلى منتج كيميائي. معظم التركيب الكيميائي للريبوسوم هو RNA، وهو جزيء مشابه جدًا للحمض النووي ، وله تسلسل خاص به من اللبنات الأساسية. باستخدام تقنيات التسلسل ، يمكن لعالم الأحياء الجزيئي تفكيك لبنة بناء الحمض النووي الريبي واحدة تلو الأخرى وتحديد كل منها. والنتيجة هي تسلسل من تلك اللبنات.

لأن الريبوسومات مهمة للغاية بالنسبة لعمل الكائنات الحية ، فهي ليست عرضة للتطور السريع. يمكن أن يؤدي تغيير كبير في تسلسل الريبوسوم إلى جعل الريبوسوم غير قادر على أداء واجباته المتمثلة في بناء بروتينات جديدة للخلية. لهذا السبب ، نقول أن التسلسل في الريبوسومات هو محفوظ - أنه لا يتغير كثيرًا بمرور الوقت. هذا المعدل البطيء للتطور الجزيئي جعل تسلسل الريبوسوم خيارًا جيدًا لكشف أسرار التطور البكتيري. من خلال مقارنة الاختلافات الطفيفة في تسلسل الريبوسوم بين مجموعة متنوعة من البكتيريا ، يمكن العثور على مجموعات من التسلسلات المتشابهة والتعرف عليها كمجموعة ذات صلة.

في سبعينيات القرن الماضي ، بدأ كارل ووز وزملاؤه في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين التحقيق في تسلسل البكتيريا بهدف تطوير صورة أفضل للعلاقات البكتيرية. نُشرت النتائج التي توصلوا إليها في عام 1977 ، وتضمنت مفاجأة كبيرة. لم تكن كل الميكروبات الصغيرة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا. بالإضافة إلى مجموعات البكتيريا وحقيقيات النوى في التحليل ، كانت هناك مجموعة ثالثة من الميكروبات المنتجة للميثان. هؤلاء الميثانوجينات كانت معروفة بالفعل بأنها شذوذ كيميائية في عالم الميكروبات ، حيث تم قتلها بواسطة الأكسجين ، وأنتجت إنزيمات غير عادية ، وكان لها جدران خلوية مختلفة عن جميع البكتيريا المعروفة.

تكمن أهمية عمل ووز في أنه أظهر أن هذه الميكروبات الغريبة كانت مختلفة على المستوى الأساسي في بيولوجيتها. لم تكن تسلسلات الحمض النووي الريبي الخاصة بهم تشبه تلك الخاصة بالبكتيريا أكثر من كونها تشبه الأسماك أو الزهور. للتعرف على هذا الاختلاف الهائل ، أطلق على المجموعة اسم "Archaebacteria" لتمييزها عن "Eubacteria" (البكتيريا الحقيقية). عندما أصبح المستوى الحقيقي للفصل بين هذه الكائنات واضحًا ، اختصر Woese اسمه الأصلي إلى العتيقة لمنع أي شخص من التفكير في أن الكائنات القديمة كانت مجرد مجموعة بكتيرية.

منذ اكتشاف ذلك الميثانوجينات تنتمي إلى الأركيا وليس البكتيريا ، تم اكتشاف عدد من المجموعات الأثرية الأخرى. وتشمل هذه بعض الميكروبات الغريبة حقًا التي تعيش في المياه شديدة الملوحة ، وكذلك الميكروبات التي تعيش في درجات حرارة قريبة من الغليان. في الآونة الأخيرة ، بدأ العلماء في العثور على الأركيا في مجموعة متزايدة من الموائل ، مثل سطح المحيط ، وطين المحيط العميق ، والمستنقعات المالحة ، وأحشاء الحيوانات ، وحتى في احتياطيات النفط في أعماق سطح الأرض. لقد انتقلت العتائق من الغموض إلى الوجود في كل مكان تقريبًا في 25 عامًا فقط!

لقد أصبح الأركيان على نحو متزايد دراسة الاستقصاء العلمي. من نواحٍ عديدة ، تشبه الخلايا البدائية خلايا البكتيريا ، لكنها في عدد من النواحي المهمة تشبه خلايا حقيقيات النوى. السؤال الذي يطرح نفسه هو ما إذا كانت العتائق أقرب إلى البكتيريا أم مجموعتنا ، حقيقيات النوى. هذا سؤال يصعب الإجابة عليه ، لأننا نتحدث عن أعمق فروع شجرة الحياة نفسها ، وليس لدينا أي أسلاف مبكرة للحياة اليوم للمقارنة. أحد الأساليب الجديدة المستخدمة في معالجة السؤال هو النظر في تسلسل الجينات المكررة. تحدث بعض تسلسلات الحمض النووي في أكثر من نسخة واحدة داخل كل خلية ، ويفترض أنه تم عمل نسخة إضافية في وقت ما في الماضي. هناك عدد قليل جدًا من الجينات المعروفة بوجود نسخ مكررة في جميع الخلايا الحية ، مما يشير إلى حدوث الازدواجية قبل فصل مجالات الحياة الثلاثة. عند مقارنة مجموعتي التسلسل ، وجد العلماء أن الأركيا قد تكون في الواقع أكثر ارتباطًا بنا (وبقية حقيقيات النوى) منها بالبكتيريا.


الفرق بين العتائق والبكتيريا

إذا كنت طالبًا في علم الأحياء ، فقد تتساءل جيدًا عن الفرق بين العتائق والبكتيريا!

من الناحية الكيميائية الحيوية ، فهي تختلف تقريبًا عن البكتيريا كما هي عن حقيقيات النوى - وهذا هو سبب وجودها في مملكة خاصة بها.

يعتقد العلماء أن المجموعات الثلاث من الكائنات الحية ، البكتيريا ، والعتائق و Eukaryota نشأت جميعها منفصلة عن سلف غير معروف.

من بين 27 خاصية مميزة (مدرجة في Brock and Madigan 2000):

  • تشترك البكتيريا والأركيا في 15 ،
  • تشترك حقيقيات النوى والعتائق في 8 ،
  • تشترك البكتيريا وحقيقيات النوى في 3 فقط.

إحدى هذه الخصائص هي امتلاك البلازميدات ، وهو أمر شائع في كل من البكتيريا والعتائق ، ولكنه نادر جدًا في حقيقيات النوى.

تختلف العتائق عن البكتيريا في أنها تحتوي على بروتينات هيستون مرتبطة بحمضها النووي كما نفعل نحن.

مثلنا ، ليس لديهم حمض الموراميك في جدرانهم الخلوية ويستخدمون الميثيونين كبادئ الحمض الريبي النووي النقال ، بينما تستخدم البكتيريا Formylmethionine. ومثلنا أيضًا ، فإن ريبوسوماتها حساسة لسم الخناق. أولئك الموجودون في البكتيريا ليسوا كذلك.

هم غير حساسين للكلورامفينيكول والستربتومايسين والكاناميسين. في حين أن معظم البكتيريا حساسة لهذه المواد.

مثل البكتيريا ، بعضها قادر على نزع النتروجين وتثبيت النيتروجين. ولكن على عكس البكتيريا ، لا أحد منهم قادر على النترجة.

أيضًا - مثل البكتيريا - بعضها قادر على النمو في درجات حرارة تزيد عن 80 درجة مئوية.

الينابيع الساخنة ، في حديقة يلو ستون الوطنية مليئة بالحصير الميكروبي

لا توجد حقيقيات النوى (نحن ، النباتات ، إلخ) قادرة على ذلك.

وهي تختلف عن كل من البكتيريا وحقيقيات النوى في أن دهون الغشاء مرتبطة بالإيثر وليست مرتبطة بالإستر وفي أنها قادرة على تكوين الميثان.

عدد أقل بكثير من العتائق معروف للعلم عن البكتيريا. في الواقع ، تم إدراج 209 نوعًا فقط في عام 1999.

ولكن الآن بعد أن أصبح المزيد من الناس على دراية بها (ويبحثون عنها) ، فمن المؤكد أنه سيتم العثور على العديد من الأنواع.

معظم الأركيا لا هوائية (تعيش في غياب الأكسجين) ويعيش الكثير منها في بيئات غير مألوفة ومتطرفة ، مثل الينابيع الحارة وطوفان الجليد القطبي الشمالي والمياه شديدة الملوحة والتربة شديدة الحموضة أو القلوية.

العديد من حاملي الأرقام القياسية العالمية في البيئات القاسية هم من العصور القديمة.

تتراوح درجة تحملها من 4 درجات مئوية إلى 110 درجة مئوية ومن درجة حموضة -0.06 إلى 9.5.

بركة مياه الينابيع الساخنة مع الطحالب والعتائق

ما يقرب من نصف العتائق المعروفة هي Methanogenic ، مما يعني أنها تطلق الميثان كمنتج ثانوي لنشاطها الأيضي.

على الرغم من أن العديد من الأركيا (المفرد أركيون) تعيش في بيئات خطرة على معظم الكائنات الحية الأخرى ، يعيش البعض بالقرب منا.

تم العثور على أنواع من الأركيا في الحيوانات - بما في ذلك الإنسان - في الجهاز الهضمي!

حسنًا ، آمل أن يكون هذا قد أعطاك نظرة ثاقبة على مسألة البدئيات مقابل البكتيريا.


العلماء يحسنون شجرة الحياة التطورية للعتائق

قدمت مجموعة دولية من الباحثين من المملكة المتحدة وفرنسا والمجر والسويد رؤى جديدة حول أصول الأركيا ، مجموعة الكائنات الخلوية البسيطة التي هي أسلاف كل أشكال الحياة المعقدة.

بحسب ويليامز وآخرون، استندت الأيضات المبكرة للعتيقات على الاختزال اللاهوائي لثاني أكسيد الكربون ، ومن المحتمل أن تكون قد تطورت خلال الفترة الأولى من التاريخ التطوري للأرض. هذا انطباع فنان عن منظر طبيعي من العصر الآرشي. رصيد الصورة: Tim Bertelink / CC BY-SA 4.0.

تعد الأركيا أحد المجالات الأساسية للحياة الخلوية ، وربما تكون أقدم أشكال الحياة: فقد تم تأريخ الحفريات المفترضة للخلايا البدائية في الستروماتوليت بما يقرب من 3.5 مليار سنة.

مثل البكتيريا ، هذه الكائنات الحية الدقيقة هي بدائيات النوى ، مما يعني أنها لا تحتوي على نواة خلية أو أي عضيات أخرى في خلاياها.

إنهم يزدهرون في مجموعة متنوعة محيرة من الموائل ، من التربة المألوفة & # 8211 والمحيطات & # 8211 إلى غير المضيافة والغريبة.

يلعبون أدوارًا رئيسية في الدورات الكيميائية الحيوية الحديثة ، وهم محوريون في المناقشات حول أصل الخلايا حقيقية النواة. ومع ذلك ، فإن فهم أصولهم وتاريخهم التطوري يمثل تحديًا بسبب الفترات الزمنية الضخمة المتضمنة.

للعثور على جذر الشجرة البدائية ولحل عملية التمثيل الغذائي للخلايا البدائية الأولى ، طبق الباحث بجامعة بريستول الدكتور توم ويليامز والمؤلفون المشاركون منهجًا إحصائيًا جديدًا يسخر المعلومات في أنماط تطور عائلة الجينات.

قال الدكتور ويليامز: "مع تطوير تقنيات جديدة لتسلسل الجينوم مباشرة من البيئة ، تم اكتشاف العديد من المجموعات الجديدة من الأركيا".

"ولكن في حين أن هذه الجينومات قد حسنت بشكل كبير فهمنا لتنوع الأركيا ، إلا أنها فشلت حتى الآن في توضيح التاريخ التطوري للمجموعة."

"هذا لأنه ، مثل الكائنات الحية الدقيقة الأخرى ، كثيرًا ما تحصل الأركيا على الحمض النووي من الكائنات الحية ذات الصلة البعيدة عن طريق نقل الجينات الجانبي ، والذي يمكن أن يعقد بشكل كبير إعادة بناء التاريخ التطوري."

إلى اليسار: شجرة الجذور من الأركيا. على اليمين: إعادة بناء ML (الاحتمال الأقصى) لتطور عائلة الجينات البدائية ، تم إجراء التحليل باستخدام (A) وبدون (B) تضمين DPANN (Diapherotrites ، Parvarchaeota ، Aenigmarchaeota ، Nanoarchaeota ، Nanohaloarchaea). رصيد الصورة: ويليامز وآخرون، دوى: 10.1073 / pnas.1618463114.

من خلال تحديد الجينات التي ظهرت أولاً خلال تطور الأركيا ، تقدم الشجرة التطورية الجديدة تنبؤات واضحة حول الكيمياء الحيوية الأساسية لأقدم الخلايا القديمة ، وهي الخلايا التي ربما عاشت منذ أكثر من 3.5 مليار سنة.

"تشير عمليات إعادة البناء الأيضية على الشجرة المتجذرة إلى أن العتائق المبكرة كانت عبارة عن كائنات لاهوائية قد يكون لديها القدرة على تقليل ثاني أكسيد الكربون إلى الأسيتات عبر مسار Wood-Ljungdahl ، وهو مسار كيميائي حيوي موجود اليوم ليس فقط في العتائق ولكن أيضًا في البكتيريا ، آخر مجموعة كبيرة من الكائنات الحية الدقيقة ، "قال المؤلفون.

توم أ.ويليامز وآخرون. النمذجة التكاملية للجينات وتطور الجينوم جذور شجرة الحياة البدائية. PNAS، تم نشره على الإنترنت في 22 مايو 2017 دوى: 10.1073 / pnas.1618463114


علم الأحياء & # x27s الذهنية الكبيرة

إذا كنت تتجول في أحد المؤتمرات العلمية الغامضة بدرجة كافية ، فقد تسمع حديثًا عن أحد الألغاز الأكثر إثارة للاهتمام في علم الأحياء الحديث. تتعلق المعضلة بخُمس الحياة على هذا الكوكب ، والإجابة عنها يمكن أن تساعدنا في علاج الأمراض التي تهربت من الطب لآلاف السنين.

على الأقل يمكن أن يوجهنا نحو جيل جديد من الأدوية. ومع ذلك ، ربما يكون اللغز الأكبر هو سبب تجاهل العلم الحديث لها إلى حد كبير. هل سمعت حتى عن العتيقة؟ عدد متزايد من علماء الأحياء الدقيقة لديهم ، وقد بدأوا في تحويل دراسة هذا الفرع الثالث من الحياة من دردشة غرفة البار إلى الواقع العلمي.

بدأ كل شيء في عام 1990. وجد عالم الأحياء المجهرية كارل ووز بجامعة إلينوي أن الحياة يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات متميزة ، كل منها تشعبت من سلف بدائي مشترك منذ مليارات السنين. قام بتعيين الكائنات الحية لكل فئة اعتمادًا ، من بين أمور أخرى ، على شكل خلاياها وكيف تعمل أجهزتها الداخلية. البكتيريا هي إحدى هذه الفئات. والاثنان الآخران هما حقيقيات النوى والعتائق. ينتمي البشر إلى الأول ، إلى جانب الحيوانات والنباتات والفطريات. هذا الأخير ، العتائق ، يقع في مكان ما بيننا وبين البكتيريا. مثل البكتيريا ، فهي كائنات دقيقة وحيدة الخلية. ومع ذلك ، فإن آليتهم الجينية أقرب بكثير إلينا.

أصبح أكبر لغز بارز في الأركيا واضحًا عندما نظر الناس إلى الكائنات الحية المعروف أنها تسبب المرض للإنسان والحيوان. الكثير من البكتيريا هي الجناة المعروفين وهناك العديد من حقيقيات النوى المسببة للأمراض ، ومعظمها من الفطريات. لكن بدت العتائق وكأنها غير مؤذية تمامًا. يقول ريك كافيتشيولي Rick Cavicchioli ، عالم الأحياء الجزيئية في جامعة نيو ساوث ويلز: "الأمر المحير هو أن لدينا هذه الأنواع الثلاثة من الحياة ، لكن اثنين فقط من الكائنات الحية الدببة تسبب المرض". "ما الذي يعني أن هذه العتائق لا تسبب المرض؟"

يمكن أن يكون للإجابة أهمية كبيرة. إذا كان هناك سبب أساسي لعدم تسبب العتائق في إحداث المرض أو عدم تسببه ، فقد يكون هذا هو المفتاح "لإيقاف" الميكروبات المسببة للأمراض التي تصيب الناس بالمرض ، كما يقول كافيتشيولي. لكن هناك مشكلة. ماذا لو لم تكن العتائق حميدة كما نعتقد؟ ربما كانوا يسببون المرض ، وكانوا منذ آلاف السنين ، لكننا لم ندرك ذلك.

الاحتمال يبدو أكثر احتمالا من أي وقت مضى. يُقدَّر أن الأركيا تشكل خُمس الحياة كلها ، مما يعني أنها تفوق عدد الحيوانات. وهم يعيشون في جميع الأماكن الصحيحة لإحداث المرض. بالإضافة إلى وجودها في البيئات القاسية على الأرض ، من الفتحات الساخنة تحت سطح البحر إلى القارة القطبية الجنوبية ، تم العثور على العتائق في الأمعاء والفم وفي الأغشية المخاطية اللزجة في أماكن أخرى من الجسم. غرام واحد من البراز البشري يمكنه استيعاب 10 مليارات منها. يقول كافيتشيولي: "بناءً على الأدلة التي حصلنا عليها حتى الآن ، يجب أن نعثر على أكثر من 30 نوعًا من العتائق التي تسبب المرض".

بيتر ويسترمان ، خبير في العتائق في الجامعة التقنية في الدنمارك ، يصطاد العتائق التي قد تكون مسؤولة عن أمراض غير مبررة. ويقول: "إنه لأمر مدهش كم عدد الأمراض التي تسببها مسببات أمراض غير معروفة". قد تلعب الأركيا دورًا في بعض هؤلاء. يبحث فريق ويسترمان بشق الأنفس في عينات من الأنسجة المريضة بحثًا عن علامات تدل على وجود العتائق.

يقول باحثون آخرون إنهم بدأوا بالفعل في رؤية روابط بين المرض والعتائق ، لكن النتائج غالبًا ما تكون مفاجئة. كان بول ليب ، عالم الأحياء الدقيقة بجامعة ستانفورد بكاليفورنيا ، يبحث في ما إذا كانت العتائق تلعب دورًا في أمراض اللثة. لم تنته الدراسة ، لكن Lepp تقول إن النتائج الأولية تظهر أن العتائق أكثر انتشارًا في أفواه الأشخاص المصابين بأمراض اللثة الحادة مقارنة بأولئك الذين لديهم لثة صحية. قد تنمو ببساطة بشكل أفضل على الأنسجة المريضة ، لكنها قيادة تستحق المتابعة.

غالبًا ما يكون اكتشاف الجاني الحقيقي للمرض معقدًا لأنه يمكن العثور على مجتمع كامل من البكتيريا المختلفة والكائنات الحية الأخرى مزدهرة على الأنسجة المريضة. يشتبه ليب في أن العتائق ، كأعضاء في مجتمع أوسع ، قد تلعب أحيانًا دورًا أكثر دقة في تقدم المرض. معظم الأركيا الموجودة في البشر والحيوانات الأخرى تحول الهيدروجين من حولها إلى ميثان ، مما جعلها تسمى "الميثانوجينات". قد يكون هذا لا يقدر بثمن لمجتمع البكتيريا المسببة للأمراض. يقول ليب: "غالبًا ما تنتج البكتيريا الهيدروجين ، ولكن عندما تصل إلى مستوى عالٍ بما يكفي فإنها تصبح سامة ، وبالتالي تقتلها". مع وجود العتائق حولها ، سيتم تحويل الهيدروجين السام إلى ميثان. يقول ليب: "هذا يعني أن العوامل الممرضة يمكن أن تنمو لتصل إلى عدد أكبر بكثير من غيره ، مما يجعلها مشكلة أكبر بكثير".

زميل ليب في ستانفورد ، بول إيكبورج ، يبحث أيضًا عن العتائق الممرضة. ينصب تركيزه على أمراض الأمعاء الالتهابية ، أحدها مرض كرون. مرة أخرى ، لا يزال عمله في مراحله الأولى ، لكن النتائج التي توصل إليها تثبت أنها غير عادية. ويقول: "في البيانات التي حصلنا عليها حتى الآن ، يبدو أن المرضى المصابين بداء كرون لا يعانون من العتائق في أمعائهم ، في حين أن أولئك الذين لا يعانون من المرض يعانون منها بالفعل". "في هذه الحالة ، قد يكون لهذه العتائق دور وقائي بالفعل."

أصبح الكشف عن الدور ، إن وجد ، الذي تلعبه الأركيا في المرض أولوية بالنسبة لفرق علماء الأحياء الدقيقة في جميع أنحاء العالم. يعتقد معظمهم أنها مسألة وقت قبل أن يتم تأكيدها ، على الأقل ، كمساهمة في تقدم أمراض معينة. يقول ويسترمان: "من المهم جدًا أن نصل إلى جوهر هذا ، لأنه إذا كانت العتائق تسبب الأمراض ، فقد تكون لدينا مشكلة". تم تصميم جميع المضادات الحيوية التي لدينا الآن مع وضع البكتيريا في الاعتبار ، وستكون هناك حاجة إلى جيل جديد من الأدوية لمعالجة العتائق. يقول: "كل شيء مخيف بعض الشيء".


هيكل وديناميات الأغشية

بلوم ، O.G. Mouritsen ، في كتيب الفيزياء البيولوجية ، 1995

5 أغشية جرثومية

تم التعرف على البكتيريا القديمة كمملكة منفصلة من الخلايا منذ وقت قصير نسبيًا ، ولم تتم دراسة الخصائص الفيزيائية لأغشيتها بشكل كامل من تلك الخاصة بالبكتيريا الحقيقية وحقيقيات النوى.

في سيناريو كافاليير سميث [21] لتطور البكتيريا البدائية ، تم الحفاظ على سلامة الخلية وشكلها بعد فقدان جدار الخلية من خلال إعادة تطور أنواع مختلفة من جدران الخلايا [33] ، وتطور a unique class of archaebacterial lipids [34, 35] in response to the extreme conditions of salt concentration, temperature and pressure (eg, as in deep sea hot springs) under which archaebacteria occupy their special niche.

Unlike the straight-chain fatty acids and fatty acid ester-linked glycerol lipids that are characteristic of eubacteria and eucaryotes, archaebacterial lipids are distinguished by being isoprenoid and hydroisoprenoid hydrocarbon and isopranyl glycerol ether-linked lipids. الجلسرين ether lipids are found in other types of cells in minor amounts, but only in archaebacteria have they been evolved as the fundamental glycerolipid component. While some ether lipids are structurally analagous to their counterparts in eubacteria and eucaryotes, in particular di-ether lipids, others such as the tetra-ether lipids are not. Some of these are about forty carbons long and have two polar ends. It would seem that such lipids would quite naturally span the lipid bilayer structure and this may well be their configuration in biological membranes. However, surprisingly little is known about the structure of archaebacterial membranes, partly, it seems, because of the small quantities of their نقي lipids available for studies of physical properties [36] .

One of the best structural studies using X-ray diffraction [37, 38] has led to the intriguing suggestion that the plasma membrane of the archaebacterium Sulfolobus solfataricus may be composed of two interlocking cubic phases [39] see section 8.1 . It appears that the study of the physical properties of archaebacterial lipids is still in its early stages and capable of yielding surprises.


Archaea is found in a wide range of habitats, from extremely saline to acidic/alkaline or extremely hot to insanely cold places. They contribute nearly 20% of the earth’s biomass and play a major role in the global ecosystem.

Crenarchaeota

Archaea having ability to tolerate extreme temperature and acidity is called crenarchaeota. This type is further divided into two sub-types.

  1. عشاق الحرارة: Archaeans that live in extremely hot temperatures are called thermophiles. They can grow and reproduce at temperature 100 o C, and sometimes even above. They are found in acidic soils, hot springs and near volcano openings.
    مثالMethanopyrus kandleri
  2. Mesophiles: Archaeans that live in neither too hot nor too cold, but moderate temperature are known as mesophiles. They grow and develop the best in temperature ranging from 20- 40 o C. They are typically found in cheese, yoghurt, etc.
    مثالListeria monocytogenes
  3. يسيكروفيلز: Archaeans that live in extremely cold temperatures are called psychrophiles or cycrophiles. They can grow and reproduce in temperature ranging from -20 o C to +10 o C. They are found in arctic and alpine soil, deep ocean water, high latitude, glacier, snowfields, etc.
    مثالChryseobacterium greenlandensis

Euryarchaeota

Methane producing and salt loving archaea is known as euryarchaeota. This type is further divided into two sub-types.

  1. الميثانوجينات: Archaeans that release methane as waste during the process of digestion or making energy. They play important role in carbon cycle and are often used in sewage treatment plant.
    مثالMethanocaldococcusjannaschii, Methanobrevibactersmithii
  2. Halophiles: Archaeans that flourish in extremely saline locales are known as halophiles. They can be found anywhere with concentration of salt five times greater than that of the ocean such as Great Salt Lake, Owens Lake, Dead Sea, etc.
    مثالDunaliella salina, Halobacterium salinarum.

Korarchaeota

According to the researches, this group of archaeans does not belong to the lineage of crenarchaeota and euryarchaeota but is enriched with mixed culture of both the types. They are found only in high temperature hydrothermal environment. However, they are not abundant in nature.



تعليقات:

  1. Safford

    لذا ها!

  2. Clay

    من الواضح أن الإجابة المثالية

  3. Jaques

    فيما بيننا ، حاول البحث عن إجابة سؤالك في google.com

  4. Fielding

    آسف ، لقد حذفت هذه الرسالة



اكتب رسالة