HLAVNÉ ROZDIELY MEDZI ARCHAEA A BAKTÉRIAMI - BIOLÓGIE - 2026

Medzi hlavné rozdiely medzi archea a baktérie sú založené na molekulárno štruktúrnych a metabolických aspektoch, ktoré budeme vyvíjať ďalej. Doména Archaea taxonomicky zoskupuje jednobunkové mikroorganizmy, ktoré majú prokaryotickú morfológiu buniek (bez jadrovej membrány alebo cytoplazmatických organelých membrán), čo sú vlastnosti podobné baktériám.

Existujú však aj črty, ktoré ich oddeľujú, pretože archaea sú vybavené veľmi osobitnými adaptačnými mechanizmami, ktoré im umožňujú žiť v prostrediach s extrémnymi podmienkami.

Obrázok 1. Baktérie Escherichia coli. Zdroj: NIAID, prostredníctvom Wikimedia Commons

Bakteriálna doména obsahuje najhojnejšie formy baktérií nazývané eubaktérie alebo pravé baktérie. Sú to tiež jednobunkové mikroskopické prokaryotické organizmy, ktoré žijú v akomkoľvek prostredí so stredne ťažkými podmienkami.

Vývoj taxonómie týchto skupín

V 4. storočí pred Kristom boli živé veci rozdelené do dvoch skupín: zvieratá a rastliny. Van Leeuwenhoek v sedemnástom storočí pomocou mikroskopu, ktorý si sám vybudoval, dokázal pozorovať mikroorganizmy, ktoré boli dovtedy neviditeľné, a opísali protozoá a baktérie pod názvom „animáculos“.

V 18. storočí boli „mikroskopické zvieratá“ začlenené do systematických klasifikácií Carlosa Linnea. V polovici devätnásteho storočia nové kráľovstvo zoskupuje baktérie: Haeckel predpokladal systematický stav založený na troch kráľovstvách; kráľovstvo Plantae, kráľovstvo Animalia a kráľovstvo Protista, ktoré zoskupili mikroorganizmy s jadrom (riasy, prvoky a huby) a organizmami bez jadra (baktérie).

Od tohto dátumu navrhli viacerí biológovia rôzne klasifikačné systémy (Chatton v roku 1937, Copeland v roku 1956, Whittaker v roku 1969) a kritériá klasifikácie mikroorganizmov, spočiatku na základe morfologických rozdielov a rozdielov vo vyfarbení (Gramovo farbenie), stali sa založené na metabolických a biochemických rozdieloch.

V roku 1990 Carl Woese použitím techník molekulárneho sekvenovania v nukleových kyselinách (ribozomálna ribonukleová kyselina, rRNA) zistil, že medzi mikroorganizmami zoskupenými ako baktérie boli veľmi veľké fylogenetické rozdiely.

Tento objav ukázal, že prokaryoty nie sú monofyletickou skupinou (so spoločným predkom) a Woese potom navrhol tri vývojové domény, ktoré pomenoval: Archaea, Bacteria a Eukarya (jadrové bunkové organizmy).

Diferenciálne charakteristiky Archaea a baktérií

Organizmy Archaea a Baktérie majú spoločné vlastnosti v tom, že obidve sú jednobunkové, voľné alebo agregované. Nemajú definované jadro ani organely, majú veľkosť buniek v priemere 1 až 30 μm.

Predstavujú významné rozdiely, pokiaľ ide o molekulárne zloženie niektorých štruktúr a biochémiu ich metabolizmu.

habitat

Baktérie žijú v širokom spektre biotopov: majú kolonizované brakické a sladké vody, horúce a studené prostredie, bažinaté územia, morské sedimenty a trhliny, a tiež môžu žiť v atmosférickom vzduchu .

Môžu žiť s inými organizmami v tráviacom trakte hmyzu, mäkkýšov a cicavcov, ústnych dutinách, respiračnom a urogenitálnom trakte cicavcov a krvi stavovcov.

Obrázok 2. Horúce pramene, extrémne biotopy, v ktorých obývajú organizmy skupiny Archaea, ktoré im zvyčajne dávajú jasné farby. Zdroj: CNX OpenStax prostredníctvom wikipedia

Mikroorganizmy patriace k baktériám môžu byť tiež parazity, symbionty alebo komenzály rýb, korene a stonky rastlín, cicavcov; môžu byť spojené s lišajníkmi a prvokmi. Môžu to byť aj kontaminanty potravín (okrem iného mäso, vajcia, mlieko, morské plody).

Druhy skupiny Archaea majú adaptačné mechanizmy, ktoré umožňujú ich život v prostrediach s extrémnymi podmienkami; môžu žiť pri teplotách pod 0 ° C a nad 100 ° C (teplota, ktorú baktérie nedokážu udržať), v extrémne zásaditých alebo kyslých pH a slaných koncentráciách oveľa vyšších ako v morskej vode.

Methanogénne organizmy (ktoré produkujú metán, CH ₄ ) tiež patria do domény Archaea.

Plazmatická membrána

Obal prokaryotických buniek je všeobecne tvorený cytoplazmatickou membránou, bunkovou stenou a kapsulou.

Plazmatická membrána organizmov skupiny Bacteria neobsahuje cholesterol alebo iné steroidy, ale skôr lineárne mastné kyseliny spojené s glycerolom väzbami esterového typu.

Membránu členov Archaea môže tvoriť dvojvrstva alebo lipidová monovrstva, ktoré nikdy neobsahujú cholesterol. Membránové fosfolipidy sa skladajú z rozvetvených uhľovodíkov s dlhým reťazcom, ktoré sú spojené s glycerolom väzbami éterového typu.

Bunková stena

V organizmoch skupiny Bacteria je bunková stena tvorená peptidoglykánami alebo mureínom. Organizmy Archaea majú bunkové steny, ktoré obsahujú pseudopeptidoglykán, glykoproteíny alebo proteíny, ako adaptáciu na extrémne podmienky prostredia.

Ďalej môžu predstavovať vonkajšiu vrstvu proteínov a glykoproteínov pokrývajúcu stenu.

Kyselina ribozomálna ribonukleová (rRNA)

RRNA je nukleová kyselina, ktorá sa podieľa na syntéze proteínov - na produkcii proteínov, ktoré bunka potrebuje na splnenie svojich funkcií a na jej vývoj - usmerňujúc medzistupne tohto procesu.

Nukleotidové sekvencie v ribozomálnych ribonukleových kyselinách sa líšia v organizmoch Archaea a Bacteria. Túto skutočnosť objavil Carl Woese vo svojich štúdiách z roku 1990, čo viedlo k rozdeleniu týchto dvoch organizmov na dve rôzne skupiny.

Výroba endosporov

Niektorí členovia skupiny baktérií môžu produkovať štruktúry na prežitie nazývané endospory. Ak sú podmienky prostredia veľmi nepriaznivé, endospory si môžu zachovať svoju životaschopnosť roky a prakticky nulový metabolizmus.

Tieto spóry sú mimoriadne odolné voči teplu, kyselinám, žiareniu a rôznym chemickým látkam. V skupine Archaea neboli hlásené žiadne druhy, ktoré tvoria endospory .

pohyb

Niektoré baktérie majú bičíky, ktoré poskytujú mobilitu; spirochety majú axiálne vlákno, pomocou ktorého sa môžu pohybovať v tekutých, viskóznych médiách, ako sú blato a humus.

Niektoré fialové a zelené baktérie, cyanobaktérie a Archaea majú plynné vezikuly, ktoré im umožňujú pohybovať sa vznášaním sa. Známe druhy Archaea nemajú prídavky, ako sú bičíky alebo vlákna.

Obrázok 3. Río Tinto, extrémne prostredie v Huelve v Španielsku, kde sa vyvíjajú arqueas rodu Metallosphaera a Sulpholobus. Zdroj: Riotinto2006, z Wikimedia Commons

fotosyntéza

V doméne Baktérie existujú druhy cyanobaktérií, ktoré môžu vykonávať kyslíkovú fotosyntézu (ktorá produkuje kyslík), pretože ako doplnkové pigmenty obsahujú chlorofyl a fycobilíny, zlúčeniny, ktoré zachytávajú slnečné svetlo.

Táto skupina obsahuje aj organizmy, ktoré vykonávajú anoxygénnu fotosyntézu (ktorá neprodukuje kyslík) prostredníctvom bakteriochlorofylov absorbujúcich slnečné svetlo, ako napríklad: červená alebo purpurová síra a červené nesírové baktérie, zelená síra a zelené nesírové baktérie.

V oblasti Archaea neboli publikované fotosyntetické druhy, ale rod Halobacterium, extrémnych halofytov, je schopný produkovať adenozíntrifosfát (ATP) s použitím slnečného svetla bez chlorofylu. Majú sietnicový purpurový pigment, ktorý sa viaže na membránové proteíny a tvorí komplex nazývaný bakteriorhodopsín.

Bakteriorodopsínový komplex absorbuje energiu zo slnečného svetla a po uvoľnení môže pumpovať H ⁺ ióny do vonkajšej časti bunky a podporovať fosforyláciu ADP (adenozín difosfát) na ATP (adenozín trifosfát), z ktorého mikroorganizmus získava energiu.

Referencie

1. Barraclough TG a Nee, S. (2001). Fylogenetika a špekulácia. Trendy v ekológii a evolúcii. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Fylogenetická klasifikácia a univerzálny strom. Science. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. a Raoult, D. (2018). Fylogenomická analýza β-laktamázy v Archaea a baktériách umožňuje identifikáciu domnelých nových členov. Genómová biológia a evolúcia. 10 (4): 1106-1114. Genómová biológia a evolúcia. 10 (4): 1106-1114. doi: 10,1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Nové koncepcie kráľovstiev organizmov. Science. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. a Wheelis, ML (1990). Smerom k prirodzenému systému organizmov: návrh domén Archaea, Bacteria a Eukarya. Zborník Prírodovedeckej akadémie. Účely. 87: 45-76.