3 DOMÉNY V BIOLÓGII (KLASIFIKÁCIA WOESE) - BIOLÓGIE - 2026

Tieto tri oblasti biológie alebo tri-systém domény je klasifikácia navrhnuté biológ Carl Woese v neskorej 1970, ktorý delí organické bytosti do baktérií, Archaea a eukaryota domén.

Táto klasifikácia do „domén“ je nadradená tradičnému systému rozdelenia na päť alebo šesť kráľovstiev, s ktorými sme dobre oboznámení. Základným rozdelením domén je rozdelenie prokaryotov do dvoch domén, kde archaea súvisí skôr s eukaryotami, ako s inou skupinou prokaryotov - baktérií.

Zdroj: Rock 'n Roll, z Wikimedia Commons

Toto fylogenetické usporiadanie prijíma väčšina biológov. S vývojom bioinformatických a štatistických nástrojov však niektorí autori navrhli nové vzťahy medzi živými bytosťami, ktoré odporujú Woeseho klasifikácii.

História klasifikácie

Rozdelenie do dvoch kráľovstiev: Animalia a Plantae

Pred publikovaním diel Woeseho a jeho kolegov používali biológovia „tradičnú“ klasifikáciu pomocou jednoduchej a intuitívnej dichotómie, ktorá oddeľovala rastliny od zvierat - formálne Animalia a Plantae.

V tejto divízii boli všetky baktérie, huby a fotosyntetické protisty považované za „rastliny“, zatiaľ čo protozoá boli zoskupené spolu so zvieratami.

S pokrokom vedy, vývojom moderných metodológií a dôkladnejšou analýzou organických bytostí sa ukázalo, že rozdelenie na rastliny a zvieratá nevyhovuje ich skutočnej evolučnej histórii. V skutočnosti to bolo „rustikálne“ a nekonzistentné zjednodušenie vzťahov medzi nimi.

Rozdelenie do troch kráľovstiev:

S cieľom napraviť túto situáciu renomovaný evolučný biológ a ornitológ Ernst Haeckel pridal do zoznamu nové kráľovstvo: Protista Kingdom.

Táto klasifikácia dosiahla jasnejšie rozdelenie foriem, ktoré by samozrejme nemali byť zoskupené. Klasifikácia však zostala alarmujúco problematická.

Rozdelenie do piatich kráľovstiev

V roku 1969 americký ekológ Robert Harding Whittaker navrhol rozdelenie do piatich kráľovstiev: Animalia, Plantae, Fungi, Monera a Prostista.

Tento systém je založený hlavne na typoch buniek, ktoré tvoria organizmy. Členmi Monery sú jednobunkové a prokaryotické bytosti, zatiaľ čo protisti sú jednobunkové, ale eukaryotické.

Zostávajúce tri kráľovstvá - Animalia, Plantae a Fungi - sú klasifikované podľa spôsobu získavania živín. Rastliny majú fotosyntetické schopnosti, huby vylučujú enzýmy do životného prostredia, nasleduje absorpcia živín a zvieratá konzumujú potravu s vnútorným alebo vonkajším trávením.

Rozdelenie organizmov do piatich kráľovstiev systematicky akceptovali systematici času, pretože sa domnievali, že klasifikácia sa čoraz viac prispôsobuje skutočným evolučným vzťahom živých bytostí.

Rozdelenie do troch domén

V 70. rokoch 20. storočia profesor Carl Woese z Illinois University začal hľadať dôkazy pre určitú neznámu skupinu veľmi nápadných jednobunkových organizmov. Bývali v prostrediach s extrémnymi teplotami, slanosťou a pH, kde sa predpokladalo, že život nemožno udržať.

Na prvý pohľad boli tieto organizmy klasifikované ako baktérie a nazývali sa archaebaktérie. Hlbší a podrobnejší pohľad na archaebaktérie však objasnil, že rozdiely s baktériami boli také výrazné, že ich nebolo možné zaradiť do tej istej skupiny. V skutočnosti bola podobnosť iba povrchná.

Molekulárne dôkazy týmto spôsobom umožnili tejto skupine vedcov vytvoriť klasifikačný systém troch domén: Baktérie, Archaea a Eukaryota.

Navrhovanie nových genealogických vzťahov medzi organizmami znamenalo udalosť veľkého významu v modernej biológii. Tento dôležitý objav viedol Woese k získaniu Národnej medaily vedy v roku 2000.

Tri oblasti života

Strom života, ktorý navrhol Carl Woese, vytvára možné genealogické vzťahy medzi organickými bytosťami a naznačuje existenciu troch oblastí života.

Táto hypotéza bola navrhnutá vďaka analýze 16S ribozomálnej RNA - skrátene 16S rRNA.

Tento marker je zložkou 30S podjednotky prokaryotického ribozómu. Po Woeseho práci sa táto látka vo veľkej miere používa na fylogenetickú inferenciu. Dnes je veľmi užitočné stanoviť klasifikáciu a identifikáciu baktérií.

Nižšie popíšeme najvýznamnejšie charakteristiky každého z členov, ktorí tvoria tri oblasti života:

Archaea doména

Archaea

Archaea sú organizmy, ktoré sa okrem iného vyznačujú najmä obývaným prostredím s extrémnymi podmienkami teploty, kyslosti, pH.

Takto sa nachádzali vo vodách s výrazne vysokou koncentráciou soľného roztoku, kyslom prostredí a horúcich prameňoch. Niektoré archaea okrem toho obývajú aj regióny s „priemernými“ podmienkami, ako je pôda alebo tráviaci trakt niektorých zvierat.

Z bunkového a štrukturálneho hľadiska sa archaea vyznačuje tým, že nemá jadrovú membránu, lipidy membrán sú spojené éterovými väzbami, predstavujú bunkovú stenu - to však nie je zložené z peptidoglykánu a štruktúra génov je podobné eukaryotom na kruhových chromozómoch.

Reprodukcia týchto prokaryotov je asexuálna a bol preukázaný horizontálny prenos génov.

Klasifikácia archaea

Sú klasifikované ako metanogénne, halofilné a termoacidofilné. Prvá skupina používa oxid uhličitý, vodík a dusík na výrobu energie a produkuje metán ako odpadový produkt. Do tejto skupiny patrí prvý oblúk, ktorý sa má usporiadať.

Druhá skupina, halofily, sú „milovníci soli“. Pre jeho vývoj je nevyhnutné, aby životné prostredie malo koncentráciu soľného roztoku asi desaťkrát vyššiu ako je koncentrácia v oceáne. Niektoré druhy môžu tolerovať koncentrácie až 30-krát vyššie. Tieto mikroorganizmy sa nachádzajú v Mŕtvom mori a vo odparených rybníkoch.

Konečne sú termoacidofily schopné odolávať extrémnym teplotám: viac ako 60 stupňov (niektoré tolerujú viac ako 100 stupňov) a nižšie ako bod tuhnutia vody.

Je potrebné objasniť, že ide o optimálne podmienky pre životnosť týchto mikroorganizmov - ak ich vystavíme izbovej teplote, je celkom možné, že odumrú.

Bakteriálna doména

Baktérie Mycobacterium tuberculosis

Bakteriálna doména obsahuje veľkú skupinu prokaryotických mikroorganizmov. Spravidla ich spájame s chorobami. Nič nie je ďalej od reality, ako toto nedorozumenie.

Aj keď je pravda, že určité baktérie spôsobujú smrteľné choroby, mnohé z nich sú prospešné alebo žijú v našom tele a vytvárajú si komenzálne vzťahy, ktoré sú súčasťou našej normálnej flóry.

Baktérie nemajú jadrovú membránu, chýbajú samotné organely, ich bunková membrána je tvorená lipidmi s väzbami esterového typu a stena je tvorená peptidoglykánom.

Reprodukujú sa asexuálne a boli preukázané udalosti horizontálneho prenosu génov.

Klasifikácia baktérií

Aj keď klasifikácia baktérií je skutočne zložitá, budeme tu diskutovať o základných rozdeleniach oblasti, cyanobaktérie a eubaktérie.

Členmi cyanobaktérií sú modro-zelené fotosyntetické baktérie, ktoré produkujú kyslík. Podľa fosílnych záznamov sa objavili asi pred 3,2 miliardami rokov a boli zodpovedné za drastickú zmenu z anaeróbneho prostredia na aeróbne (bohaté na kyslík) prostredie.

Eubaktérie sú pravé baktérie. Vyskytujú sa v rôznych morfológiách (okrem iného koky, bacily, vibrácie, helikálie) a majú modifikované štruktúry pre svoju mobilitu, ako napríklad cilia a bičíky.

Doména Eukarya

Reprezentácia eukaryotických ľudských buniek. Môžete vidieť jadro

Eukaryoty sú organizmy, ktoré sa vyznačujú predovšetkým prítomnosťou dobre definovaného jadra, ktoré je vymedzené komplexnou biologickou membránou.

V porovnaní s ostatnými doménami má membrána rôznu štruktúru a lipidy vykazujú esterové väzby. Predstavujú skutočné organely, ohraničené membránami, štruktúra genómu je podobná archaea a je usporiadaná do lineárnych chromozómov.

Skupinová reprodukcia je mimoriadne rozmanitá a vykazuje sexuálnu aj asexuálnu modalitu a mnoho členov skupiny je schopných reprodukovať sa oboma spôsobmi - navzájom sa nevylučujú.

Klasifikácia eukaryotov

Zahŕňa štyri kráľovstvá s veľmi rozmanitými a heterogénnymi formami: protisty, huby, nohavičky a zvieratá.

Protistami sú jednobunkové eukaryoty, ako je euglena a paremécia. Organizmy, ktoré bežne poznáme ako huby, sú členmi kráľovstva Fungi. Existujú uni a mnohobunkové formy. Sú kľúčovými prvkami v ekosystémoch na degradáciu mŕtvych organických látok.

Rastliny sú tvorené fotosyntetickými organizmami s bunkovou stenou hlavne z celulózy. Jeho najvýraznejšou charakteristikou je prítomnosť fotosyntetického pigmentu: chlorofyl.

Zahŕňa kapradiny, machy, kapradiny, gymnospermy a angiospermy.

Zvieratá zahŕňajú skupinu heterotrofných viacbunkových organických bytostí, z ktorých väčšina je schopná pohybu a premiestnenia. Rozdeľujú sa na dve veľké skupiny: bezstavovce a bezstavovce.

Bezstavovce sa skladajú z porfýrov, cnidariánov, nematód, mäkkýšov, článkonožcov, ostnokožcov a ďalších malých skupín. Podobne sú stavovce ryby, obojživelníky, plazy, vtáky a cicavce.

Zvieratám sa podarilo kolonizovať prakticky vo všetkých prostrediach vrátane oceánov a ovzdušia, pričom pre každé z nich bola vytvorená komplexná sada úprav.

Referencie

1. Forterre P. (2015). Univerzálny strom života: aktualizácia. Hranice v mikrobiológii, 6, 717.
2. Koonin EV (2014). Vízia Carla Woese o bunkovej evolúcii a oblasti života. RNA biology, 11 (3), 197-204.
3. Margulis, L. a Chapman, MJ (2009). Kráľovstvá a oblasti: ilustrovaný sprievodca životnou fylou. Academic Press.
4. Sapp, J. (2009). Nové základy evolúcie: na strome života. Oxford University Press.
5. Sapp, J., & Fox, GE (2013). Jedinečné hľadanie univerzálneho stromu života. Recenzie mikrobiológie a molekulárnej biológie: MMBR, 77 (4), 541-50.
6. Staley JT (2017). Teória bunkových buniek podporuje nezávislý vývoj hypotézy Eukarya, Baktérie a Archaea a jadrovej jednoty. Open biology, 7 (6), 170041.