Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Χαρακτηριστικά όλων των κυττάρων
- Η πρώτη ταξινόμηση: Οι τρεις τομείς της ζωής
- Αρχαία: Ενιαίοι κυλινδρικοί οργανισμοί που ευδοκιμούν σε ακραία περιβάλλοντα
- Ο Τομέας και το Βασίλειο της Αρχαίας
- Βακτήρια: Ενιαίοι κυλινδρικοί οργανισμοί που ευδοκιμούν σε πολλαπλά περιβάλλοντα
- Τα βακτήρια δεν περιέχουν χωριστό πυρήνα
- Το πεδίο και το βασίλειο των βακτηρίων
- Ευκαρυωτικά ευδοκιμούν παντού
- Τα βασίλεια κάτω από τους ευκαρυώτες
- Ο μεγαλύτερος μονόπλευρος οργανισμός
- Ο μικρότερος απλός κυκλικός οργανισμός
- Ένα ενιαίο ευκαρυωτικό κύτταρο που παραβιάζει τους κανόνες
Το κύτταρο είναι ο μικρότερος ζωντανός οργανισμός που περιέχει όλα τα χαρακτηριστικά της ζωής, και το μεγαλύτερο μέρος της ζωής στον πλανήτη αρχίζει ως ένας μονοκύτταρος οργανισμός. Δύο τύποι μονοκύτταρων οργανισμών υπάρχουν σήμερα: προκαρυωτικά και ευκαρυωτών, εκείνα χωρίς χωριστά καθορισμένο πυρήνα και εκείνα με πυρήνα προστατευμένο από κυτταρική μεμβράνη. Οι επιστήμονες δηλώνουν ότι οι προκαρυώτες είναι η παλαιότερη μορφή ζωής, εμφανίζονται για πρώτη φορά περίπου 3,8 εκατομμύρια χρόνια, ενώ οι ευκαρυώτες εμφανίστηκαν περίπου 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Η ταξινόμηση των μονοκύτταρων οργανισμών εμπίπτει σε έναν από τους τρεις κύριους τομείς ζωής: ευκαρυωτικά, βακτήρια και αρχάδες.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Οι βιολόγοι ταξινομούν όλους τους ζωντανούς οργανισμούς στους τρεις τομείς της ζωής ξεκινώντας από τους μονοκύτταρους έως τους πολυκύτταρους οργανισμούς: αρχαιότητες, βακτήρια και ευκαρυωτικά.
Χαρακτηριστικά όλων των κυττάρων
Όλοι οι μονοκύτταροι και οι πολυκύτταροι οργανισμοί μοιράζονται αυτά τα βασικά:
Η πρώτη ταξινόμηση: Οι τρεις τομείς της ζωής
Πριν από το 1969, οι βιολόγοι ταξινομούν την κυτταρική ζωή σε δύο βασίλεια: φυτά και ζώα. Μετά το 1969 έως το 1990, οι επιστήμονες συμφώνησαν σε ένα σύστημα ταξινόμησης πέντε βασιλείων που περιελάμβαναν μονέρα (βακτηρίδια), πρόστα, φυτά, μύκητες και ζώα. Ο Δρ Carl Woese (1928-2012), πρώην καθηγητής στο Τμήμα Μικροβιολογίας του Πανεπιστημίου του Ιλινόις, πρότεινε το 1990 μια νέα δομή για την ταξινόμηση των μονοκύτταρων οργανισμών και των πολυκύτταρων οντοτήτων, η οποία αποτελείται από τρεις τομείς: αρχαιότητες, βακτήρια και ευκαρυωτών, που υποτάσσονται σε έξι βασίλεια. Οι περισσότεροι επιστήμονες χρησιμοποιούν τώρα αυτή την ταξινόμηση ή το σύστημα ταξινόμησης.
Αρχαία: Ενιαίοι κυλινδρικοί οργανισμοί που ευδοκιμούν σε ακραία περιβάλλοντα
Τα Αρχαία ευδοκιμούν σε ακραία περιβάλλοντα, που προηγουμένως θεωρούνταν μη βιώσιμα από τη ζωή: υδροθερμικοί αεραγωγοί βαθιάς θάλασσας, θερμές πηγές, Νεκρά Θάλασσα, λίμνες εξάτμισης αλάτων και όξινες λίμνες. Πριν από την πρόταση του Δρ Woeses, οι επιστήμονες εντόπισαν αρχικά την αρχαιότητα ως αρχαιοβακτήρια - αρχαία βακτήρια μεμονωμένων κυττάρων - επειδή έμοιαζαν με προκαρυωτικά βακτήρια, με μονοκύτταρους οργανισμούς που δεν έχουν ξεχωριστό πυρήνα ή οργανίδια που συνδέονται με τη μεμβράνη. Περαιτέρω μελέτες από τον Δρ. Woese, τους συναδέλφους του και άλλους επιστήμονες τους οδήγησαν να συνειδητοποιήσουν ότι αυτά τα αρχαία βακτήρια ήταν πιο στενά συνδεδεμένα με τους ευκαρυώτες λόγω των βιοχημικών χαρακτηριστικών που εκθέτουν. Οι επιστήμονες και οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι οι αρχαίοι ζουν στον ανθρώπινο πεπτικό σωλήνα και στο δέρμα.
Ο Τομέας και το Βασίλειο της Αρχαίας
Η Archaea μοιράζεται τα χαρακτηριστικά τόσο των προκαρυωτικών όσο και των ευκαρυωτικών και γι 'αυτό υπάρχουν σε ξεχωριστό κλάσμα μεταξύ βακτηριδίων και ευκαρυωτικών στο φυλογενετικό δέντρο της ζωής. Όταν οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα αρχαιοβακτήρια δεν ήταν αρχικά βακτήρια, τα ονόμασαν αρχάδες. Τα παρακάτω χαρακτηριστικά καθορίζουν τους αρχαίους μεμονωμένους κυτταρικούς οργανισμούς:
Οι κύριες ταξινομήσεις των αρχαίων περιλαμβάνουν crenarchaeota, euryarchaeota και korarchaeota, καθώς και τις προτεινόμενες υποδιαιρέσεις της nanoarchaeota και την προτεινόμενη thaumarchaeota. Οι μεμονωμένες ταξινομήσεις υποδεικνύουν τους τύπους των περιβαλλόντων στις οποίες οι ερευνητές και οι επιστήμονες βρίσκουν αυτούς τους μονοκύτταρους οργανισμούς. Το Crenarchaeota ζει σε περιβάλλον ακραίας οξύτητας και θερμοκρασίας και οξειδώνει την αμμωνία. euryarchaeota περιλαμβάνουν οργανισμούς που οξειδώνουν μεθάνιο και αγάπη αλάτι σε περιβάλλον βαθέων υδάτων, άλλες euryarchaeota που παράγουν μεθάνιο ως απόβλητο προϊόν και korarchaeota, μια κατηγορία των αρχαίων που ζουν επίσης σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας.
Η νανοarchaeota διαφέρει από την άλλη αρχαία στο ότι ζει στην κορυφή ενός άλλου αρχαίου οργανισμού που ονομάζεται Ignicoccus. Οι υποτύποι της κοραρχαοέτας και της νανοαρχαοέτα περιλαμβάνουν μεθανογόνων, οργανισμοί που παράγουν αέριο μεθανίου ως παραπροϊόν της διαδικασίας πέψης ή παραγωγής ενέργειας · αλογονοφίλους ή αλάχα αγαπώντας αρχάρεια? θερμόφιλους, οργανισμούς που ευδοκιμούν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. και ψυχρόφιλοι, Αρχαίοι οργανισμοί που ζουν σε εξαιρετικά ψυχρούς ρυθμούς.
Βακτήρια: Ενιαίοι κυλινδρικοί οργανισμοί που ευδοκιμούν σε πολλαπλά περιβάλλοντα
Τα βακτήρια ζουν και ευδοκιμούν παντού στον πλανήτη: πάνω στα βουνά, στον πυθμένα των βαθύτερων ωκεανών στον κόσμο, στο πεπτικό των ανθρώπων και των ζώων, ακόμα και στους κατεψυγμένους βράχους και τους πάγους των βόρειων και νότιων πόλων. Τα βακτήρια μπορούν να εξαπλωθούν σε όλη την διάρκεια των ετών επειδή μπορούν να παραμείνουν αδρανή για παρατεταμένες περιόδους.
Τα βακτήρια δεν περιέχουν χωριστό πυρήνα
Τα βακτηρίδια υπάρχουν ως τα κορυφαία ζωντανά πλάσματα στον πλανήτη, έχοντας βρεθεί εδώ για τουλάχιστον τα τρία τέταρτα των πλανητών που εξελίσσουν την ιστορία. Είναι γνωστοί για την ικανότητά τους να προσαρμοστούν στα περισσότερα από τα ενδιαιτήματα του πλανήτη. Ενώ ορισμένα βακτήρια προκαλούν μολυσματικές ασθένειες σε ζώα, φυτά και ανθρώπους, τα περισσότερα βακτήρια λειτουργούν ως «ευεργετικοί» παράγοντες του περιβάλλοντος με μεταβολικές διεργασίες που διατηρούν υψηλότερες μορφές ζωής.
Άλλες μορφές βακτηρίων λειτουργούν σε συνδυασμό με φυτά και ασπόνδυλα (πλάσματα χωρίς σπονδυλική στήλη) σε συμβιωτικές σχέσεις που εκτελούν σημαντικές λειτουργίες. Χωρίς αυτούς τους μονοκύτταρους οργανισμούς, τα νεκρά φυτά και τα ζώα θα χρειάζονταν περισσότερο χρόνο για να αποσυντεθούν και το έδαφος θα έπαυε να είναι γόνιμο. Οι ερευνητές και οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μερικά βακτήρια σε χημικές ουσίες, φάρμακα, αντιβιοτικά και ακόμη και στην παρασκευή τροφίμων όπως η λάχανο, το γιαούρτι και το κεφίρ και τα τουρσιά. Ως απλοί μονοκύτταροι οργανισμοί, τα βακτηριακά κύτταρα έχουν διακριτικά χαρακτηριστικά:
Το πεδίο και το βασίλειο των βακτηρίων
Οι επιστήμονες ταξινομούν τα περισσότερα βακτήρια σε τρεις ομάδες, με βάση τον τρόπο με τον οποίο ανταποκρίνονται στο οξυγόνο σε μορφή αερίου. Αερόβια τα βακτήρια ευδοκιμούν σε περιβάλλον οξυγόνου και απαιτούν το οξυγόνο για να ζήσουν. Αναερόβιος τα βακτήρια δεν συμπαθούν το αέριο οξυγόνο. ένα παράδειγμα αυτών των βακτηριδίων θα είναι εκείνα που ζουν σε ιζήματα βαθιά υποβρύχια ή εκείνα που προκαλούν βακτηριακή τροφική δηλητηρίαση. Εν τέλει, προαιρετικά αναερόβια είναι βακτηρίδια που προτιμούν την παρουσία οξυγόνου στο αναπτυσσόμενο περιβάλλον τους, αλλά μπορούν να ζήσουν χωρίς αυτό.
Αλλά οι ερευνητές ταξινομούν επίσης τα βακτηρίδια από τον τρόπο που αποκτούν ενέργεια: ως ετερότροφα και autotrophs. Τα αυτοτροφοφόρα, όπως και τα φυτά που τροφοδοτούνται από την φωτεινή ενέργεια (που ονομάζεται φωτοαυτοτροπική), παράγουν τη δική τους πηγή τροφής με το διοξείδιο του άνθρακα ή με χημειοατροφικά μέσα, χρησιμοποιώντας διαδικασίες οξείδωσης αζώτου, θείου ή άλλων στοιχείων. Οι ετερότροφοι παίρνουν την ενέργειά τους από το περιβάλλον, διασπώντας οργανικές ενώσεις, όπως τα σαπωνοειδή βακτήρια που ζουν στην αποσυνθετική ύλη, καθώς και τα βακτηρίδια που βασίζονται στη ζύμωση ή την αναπνοή για ενέργεια.
Ένας άλλος τρόπος που οι επιστήμονες ομαδοποιούν τα βακτήρια είναι από τα σχήματα τους: σφαιρικό, σε σχήμα ράβδου και σπειροειδής. Υπάρχουν και άλλα σχήματα βακτηρίων νηματοειδές, επικαλυμμένο, τετράγωνο, περικομμένο, σε σχήμα αστεριού, σε σχήμα ατράκτου, με λοβό, που σχηματίζει τριχοειδή (μαλλιά) και pleomorphic βακτήρια με την ικανότητα να αλλάζουν το σχήμα ή το μέγεθός τους με βάση το περιβάλλον.
Περαιτέρω ταξινομήσεις περιλαμβάνουν μυκοπλάσματα, τα βακτήρια που προκαλούν ασθένειες που επηρεάζονται από τα αντιβιοτικά επειδή δεν διαθέτουν κυτταρικό τοίχωμα. κυανοβακτήρια, φωτοαυτοτροφικά βακτήρια όπως τα μπλε-πράσινα φύκια. θετικά κατά Gram βακτήρια, τα οποία εκπέμπουν πορφυρά στη δοκιμασία χρώματος γραμμαρίου επειδή τα χρώματα δοκιμής έχουν τα παχιά τους κυτταρικούς τοίχους. και gram-αρνητικά βακτηρίδια που γίνονται ροζ χρώματα στη δοκιμή λεκέδων γραμμαρίων λόγω των λεπτών αλλά ισχυρών εξωτερικών τοίχων τους. Τα θετικά κατά Gram βακτήρια ανταποκρίνονται καλύτερα στα αντιβιοτικά από τα gram-αρνητικά βακτηρίδια, επειδή ενώ το τείχος είναι γερό, είναι διαπερατό, ενώ στα gram-αρνητικά βακτήρια, τα κυτταρικά τοιχώματά του είναι λεπτά, αλλά λειτουργούν περισσότερο σαν αλεξίσφαιρο γιλέκο.
Ευκαρυωτικά ευδοκιμούν παντού
Ενώ τα ευκαρυωτικά περιλαμβάνουν πολλούς πολυκύτταρους οργανισμούς στους μυκήτων, τα φυτικά και ζωικά βασίλεια, αυτός ο κύριος τομέας ζωής περιλαμβάνει επίσης μονοκύτταρους οργανισμούς. Τα μονοκύτταρα ευκαρυωτικά έχουν κυτταρικά τοιχώματα που μπορούν να αλλάξουν το σχήμα τους σε σύγκριση με τα προκαρυωτικά που έχουν άκαμπτα κυτταρικά τοιχώματα. Οι περισσότεροι επιστήμονες θεωρούν ότι οι ευκαρυώτες εξελίχθηκαν από τους προκαρυώτες επειδή και οι δύο χρησιμοποιούν το RNA και το DNA ως γενετικό υλικό. Και οι δύο εκμεταλλεύονται 20 αμινοξέα. και οι δύο έχουν μια κυτταρική μεμβράνη με δύο στιβάδες λιπιδίου (διαλυτή σε οργανικούς διαλύτες) και χρησιμοποιούν D σάκχαρα και L-αμινοξέα. Τα ειδικά χαρακτηριστικά των ευκαρυωτικών περιλαμβάνουν:
Τα βασίλεια κάτω από τους ευκαρυώτες
Ο ευκαρυωτικός τομέας περιέχει τέσσερα βασίλεια ή υποκατηγορίες: αντιπάλους, μύκητες, φυτά και των ζώων. Από αυτές, οι protists περιέχουν μόνο μονοκύτταρους οργανισμούς, ενώ το βασίλειο των μυκήτων περιέχει και τα δύο. Το βασίλειο του Protista περιλαμβάνει ζωντανούς οργανισμούς όπως φύκια, ευγλενοειδή, πρωτόζωα και καλούπια λάσπης. Το βασίλειο των μυκήτων περιλαμβάνει τόσο μονοκύτταρα όσο και πολυκύτταρους οργανισμούς. Ενιαίοι κυτταρικοί οργανισμοί στο βασίλειο των μυκήτων περιλαμβάνουν ζύμες και chytrids, ή απολιθωμένους μύκητες. Οι περισσότεροι οργανισμοί εντός των φυτικών και ζωικών βασιλείων είναι πολυκύτταροι.
Ο μεγαλύτερος μονόπλευρος οργανισμός
Αν και οι περισσότερες μονάδες κυττάρων στον πλανήτη συνήθως απαιτούν μικροσκόπιο, μπορείτε να παρατηρήσετε υδρόβια άλγη, Caulerpa taxifolia, με γυμνό μάτι. Καθορισμένο ως ένα είδος φυκιών που προέρχονται από τον Ινδικό Ωκεανό και τη Χαβάη, αυτό το φύκι φονιάς είναι ένα χωροκατακτητικό είδος αλλού. Αυτός ο ζωντανός οργανισμός στο φυτικό βασίλειο μπορεί να αναπτυχθεί από 6 έως 12 ίντσες μακρύς και έχει πεπλατυσμένα πεπλατυσμένα κλαδιά, τα οποία προκύπτουν από έναν δρομέα, σε σκοτεινό έως ανοιχτό πράσινο χρώμα.
Ο μικρότερος απλός κυκλικός οργανισμός
Σκαρφαλωμένο στους λόφους πάνω από την πανεπιστημιούπολη του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια βρίσκεται στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley, το οποίο διοικείται από κοινού από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ και το σύστημα του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια. Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τους ερευνητές του Berkeley Labs, ανακάλυψε το 2015 τι μπορεί να είναι ο μικρότερος μονοκύτταρος οργανισμός που συλλαμβάνεται σε μια εικόνα που έχει ληφθεί από ένα υψηλής ισχύος μικροσκόπιο.
Αυτός ο μόνος κυτταρικός οργανισμός, ένα προκαρυωτικό βακτήριο, είναι τόσο μικρός που 150.000 από αυτά τα ξεχωριστά κυτταρικά βακτήρια θα μπορούσαν να καθίσουν στην άκρη μιας τρίχας από το κεφάλι σας. Οι ερευνητές συνεχίζουν να μελετούν αυτούς τους κοινώς αποδεκτούς οργανισμούς, επειδή δεν διαθέτουν πολλά από τα χαρακτηριστικά που είναι απαραίτητα για να λειτουργούν με άλλους οργανισμούς. Τα κύτταρα φαίνεται να έχουν DNA, έναν μικρό αριθμό ριβοσωμάτων και προσδεμάτων που μοιάζουν με νήμα, αλλά περισσότερο από πιθανό να βασίζονται σε άλλα βακτήρια για να ζήσουν.
Ένα ενιαίο ευκαρυωτικό κύτταρο που παραβιάζει τους κανόνες
Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Καρόλου στην Πράγα ανακάλυψαν τον μοναδικό γνωστό ευκαρυωτικό οργανισμό που δεν περιέχει συγκεκριμένο είδος μιτοχονδρίων και το βρήκαν στο έντερο ενός σπιτικό τσιντσιλά. Καθώς η κυψέλη των κυττάρων, τα μιτοχόνδρια κάνουν πολλά πράγματα. Με την παρουσία οξυγόνου, τα μιτοχόνδρια μπορούν να φορτίζουν μόρια και να παράγουν κρίσιμες πρωτεΐνες. Αλλά αυτός ο οργανισμός, ένας συγγενής των βακτηρίων Giardia, χρησιμοποιεί ένα σύστημα όπως αυτά που συνήθως απαντώνται στα βακτηρίδια - πλευρική γονιδιακή μεταφορά - για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Καθώς τα βακτηρίδια υπάρχουν κυρίως ως προκαρυωτικά κύτταρα, η εύρεση ενός ευκαρυωτικού κυττάρου που σχετίζεται με βακτήρια αποτελεί εξαίρεση στον κανόνα.