GLAVNE RAZLIKE IZMEĐU ARHEJE I BAKTERIJA - BIOLOGIJA - 2026

U glavne razlike između arheje i bakterija temelje se na molekularnoj-strukturne i metaboličke aspekata koje će se razviti u nastavku. Arhaea domena taksonomsko grupira jednoćelijske mikroorganizme koji imaju prokariotsku staničnu morfologiju (bez nuklearne membrane ili membrane citoplazmičnih organela), karakteristike koje nalikuju bakterijama.

Međutim, postoje i osobine koje ih razdvajaju, jer su arheje obdarene vrlo posebnim mehanizmima prilagodbe koji im omogućavaju da žive u okruženju s ekstremnim uvjetima.

Slika 1. Bakterija Escherichia coli. Izvor: NIAID, putem Wikimedia Commonsa

Domena bakterija sadrži najobilnije oblike bakterija zvane eubakterije, ili prave bakterije. To su također jednoćelijski, mikroskopski, prokariotski organizmi koji žive u bilo kojem okruženju s umjerenim uvjetima.

Evolucija taksonomije ovih skupina

U 4. stoljeću prije Krista, živa bića su razvrstana u samo dvije skupine: životinje i biljke. Van Leeuwenhoek je u sedamnaestom stoljeću pomoću mikroskopa koji je sam sagradio uspio promatrati mikroorganizme koji su do tada bili nevidljivi i opisao protozoe i bakterije pod imenom "animáculos".

U 18. stoljeću "mikroskopske životinje" ugrađene su u sustavne klasifikacije Carlosa Linnea. Sredinom devetnaestog stoljeća novo kraljevstvo grupira bakterije: Haeckel je postulirao sustavne temeljene na tri kraljevstva; kraljevstvo Plantae, kraljevstvo Animalia i kraljevstvo Protista koje su grupirale mikroorganizme s jezgrom (alge, protozoe i gljivice) i organizme bez jezgre (bakterije).

Od ovog datuma nekoliko je biologa predložilo različite klasifikacijske sustave (Chatton 1937., Copeland 1956., Whittaker 1969.) i kriterije za razvrstavanje mikroorganizama, u početku temeljenih na morfološkim razlikama i razlikama u bojenju (mrlja po Gramu), postali su utemeljeni na metaboličkim i biokemijskim razlikama.

Carl Woese je 1990., primjenjujući tehnike molekularnog sekvenciranja nukleinskih kiselina (ribosomalna ribonukleinska kiselina, rRNA), otkrio da među mikroorganizmima grupiranim u bakterije postoje vrlo velike filogenetske razlike.

Ovo otkriće pokazalo je da prokarioti nisu monofiletna skupina (s zajedničkim predakom), a Woese je tada predložio tri evolucijska područja koja je imenovao: Archaea, Bakcteria i Eukarya (nukleizirani stanični organizmi).

Diferencijalne karakteristike arheje i bakterija

Organizmi arheje i bakterija imaju zajedničke karakteristike po tome što su oba jednoćelijska, slobodna ili združena. Oni nemaju definirano jezgro ili organele, imaju veličinu stanica u prosjeku između 1 i 30 μm.

Oni pokazuju značajne razlike s obzirom na molekularni sastav nekih struktura i u biokemiju njihovih metabolizama.

Stanište

Vrste bakterija žive u širokom rasponu staništa: kolonizirale su bočastu i slatku vodu, vruće i hladno okruženje, močvarna zemljišta, morske sedimente i pukotine stijena, a mogu živjeti i u atmosferskom zraku .

Oni mogu živjeti s drugim organizmima unutar probavnih cijevi insekata, mekušaca i sisavaca, usne šupljine, respiratornog i urogenitalnog trakta sisavaca, te krvi kralježnjaka.

Slika 2. Vruća vrela, ekstremna staništa na kojima obitavaju organizmi iz skupine Archaea, koja im obično daju svijetle boje. Izvor: CNX OpenStax putem wikipedije

Također mikroorganizmi koji pripadaju bakterijama mogu biti paraziti, simbionti ili kommenmenti ribe, korijena i stabljika biljaka, sisavaca; mogu se povezati s lišajskim gljivicama i protozoima. Također mogu biti zagađivači hrane (meso, jaja, mlijeko, morski plodovi, među ostalim).

Vrste iz skupine Archaea imaju mehanizme prilagodbe koji im omogućuju život u okruženju s ekstremnim uvjetima; Oni mogu živjeti na temperaturama nižim od 0 ° C i iznad 100 ° C (temperatura koju bakterije ne mogu podnijeti), u ekstremno alkalnim ili kiselim pH i fiziološkim koncentracijama mnogo višim od one u morskoj vodi.

Metanogene organizmi koji proizvode (metan, CH ₄), također spada u domenu arheje.

Membrana plazme

Ovojnica prokariotskih stanica obično se formira od citoplazmatske membrane, stanične stijenke i kapsule.

Plazma membrana organizama iz skupine bakterija ne sadrži kolesterol ili druge steroide, već linearne masne kiseline povezane glicerolom vezama tipa estera.

Membrana članova Archaea može biti sastavljena dvoslojnom ili lipidnom monolastom koja nikada ne sadrži kolesterol. Membranski fosfolipidi sačinjavaju se dugolančani razgranati ugljikovodici povezani glicerolom vezama eterskih vrsta.

Stanični zid

U organizmima iz skupine bakterija staničnu stijenku čine peptidoglikani ili murein. Organizmi arheje posjeduju stanične stijenke koje sadrže pseudopeptidoglikan, glikoproteine ​​ili proteine ​​kao prilagodbu ekstremnim uvjetima okoliša.

Uz to, mogu predstaviti vanjski sloj proteina i glikoproteina koji prekrivaju zid.

Ribosomalna ribonukleinska kiselina (rRNA)

RRNA je nukleinska kiselina koja sudjeluje u sintezi bjelančevina - proizvodnji proteina koji ćeliji treba da ispuni svoje funkcije i za svoj razvoj - usmjeravajući međupredmetne korake ovog procesa.

Nukleotidne sekvence u ribosomalnim ribonukleinskim kiselinama različite su u organizmima Archaea i Bakterija. Carl Woese je tu činjenicu otkrio u svojim studijama iz 1990., što je rezultiralo razdvajanjem tih organizama u dvije različite skupine.

Proizvodnja endospora

Neki članovi grupe bakterija mogu proizvesti strukture preživljavanja nazvane endospore. Kada su uvjeti u okruženju vrlo nepovoljni, endospore mogu održati svoju održivost godinama, uz gotovo nulti metabolizam.

Ove su spore izuzetno otporne na toplinu, kiseline, zračenje i razne kemijske agense. U grupi Archaea nisu zabilježene vrste koje tvore endospore .

Pokret

Neke bakterije imaju flagele koje osiguravaju pokretljivost; spiroheti imaju aksijalnu nit pomoću koje se mogu kretati u tekućim, viskoznim medijima poput blata i humusa.

Neke grimizne i zelene bakterije, cijanobakterije i Archaea posjeduju plinske vezikule koje im omogućuju kretanje plutajući. Poznate vrste Archaea nemaju primjese kao što su bičevi ili niti.

Slika 3. Río Tinto, ekstremno okruženje u Huelvi u Španjolskoj, gdje se razvijaju arkei rodova Metallosphaera i Sulfolobus. Izvor: Riotinto2006, iz Wikimedia Commons

Fotosinteza

Unutar domene bakterija postoje vrste cijanobakterija koje mogu provesti fotosintezu kisika (koja proizvodi kisik), budući da imaju klorofil i fikobiline kao dodatni pigmenti, spojevi koji hvataju sunčevu svjetlost.

Ova skupina također sadrži organizme koji provode anoksigenu fotosintezu (koja ne stvara kisik) putem bakterioklorofila koji apsorbiraju sunčevu svjetlost, poput: crvenog ili ljubičastog sumpora i crvenih bakterija bez sumpora, zelenog sumpora i zelenih bakterija koje nisu sumporne.

U domeni Archaea nisu zabilježene fotosintetske vrste, ali rod Halobacterium, ekstremnih halofita, sposoban je proizvesti adenosin trifosfat (ATP), uz upotrebu sunčeve svjetlosti bez klorofila. Imaju ljubičasti pigment mrežnice, koji se veže na membranske proteine ​​i tvori kompleks koji se zove bakteriorhodopsin.

Bakteriorhodopsin-kompleks apsorbira energiju od sunčeve svjetlosti, a kad se oslobodi, on može pumpati H ⁺ ione na vanjski dio stanice i pospješiti fosforilaciju ADP (adenozin-difosfat) u ATP (adenosin trifosfat), iz čega mikroorganizam dobiva energiju.

Reference

1. Barraclough TG i Nee, S. (2001). Filogenetika i specifikacija. Trendovi u ekologiji i evoluciji. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Filogenetska klasifikacija i univerzalno stablo. Znanost. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. i Raoult, D. (2018). Filogenomska analiza β-laktamaze u Arhaeji i bakterijama omogućava identifikaciju novih članova Putative. Biologija i evolucija genoma. 10 (4): 1106-1114. Biologija i evolucija genoma. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Novi pojmovi kraljevstava organizama. Znanost. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. i Wheelis, ML (1990). Prema prirodnom sustavu organizama: prijedlog za domene Archaea, Bakterije i Eukarya. Zbornik Akademije prirodnih znanosti. Namjene. 87: 45-76.