Трёхдоменная системы является биологической классификацией введены Карлами Вёза и соавта. в 1990 году [1] [2], который делит клеточные формы жизни на археи , бактерии и эукариотические домены . Ключевым отличием от более ранних классификаций является отделение архей от бактерий .
Фон [ править ]
На основе различий в генах 16S рРНК Вёзе утверждал, что бактерии, археи и эукариоты возникли отдельно от предка со слабо развитым генетическим механизмом, часто называемого прогенотом . Чтобы отразить эти основные линии происхождения, он рассматривал каждую как область, разделенную на несколько различных царств . Первоначально он разделил прокариот на Eubacteria (теперь Bacteria ) и Archaebacteria (теперь Archaea ). Первоначально Вёзе использовал термин «царство» для обозначения трех основных филогенных группировок, и эта номенклатура широко использовалась до тех пор, пока в 1990 г. не был принят термин «домен» [2].
Принятие обоснованности филогенетической классификации Везе было медленным процессом. Выдающиеся биологи, в том числе Сальвадор Лурия и Эрнст Майр, возражали против его разделения на прокариот. [3] [4] Не вся критика в его адрес ограничивалась научным уровнем. Десятилетие трудоемкой каталогизации олигонуклеотидов оставило ему репутацию «чудака», и Вёзе впоследствии был назван «зарубленным революционером микробиологии» в новостной статье, напечатанной в журнале Science . [5] Растущее количество подтверждающих данных привело научное сообщество к признанию архей к середине 1980-х годов. [6]Сегодня мало кто из ученых цепляется за идею единой Прокарьи. [7]
Классификация [ править ]
_crop.jpg){kind=link}
Трехдоменная система добавляет уровень классификации (домены) «над» царствами, присутствующими в ранее используемых системах пяти или шести царств . Эта система классификации признает фундаментальное разделение между двумя прокариотическими группами, поскольку археи, по-видимому, более тесно связаны с эукариотами, чем с другими прокариотами - бактериоподобными организмами без клеточного ядра . Текущая система разделяет ранее известные царства на эти три области: археи , бактерии и эукарии .
Домен Архей [ править ]
Археи являются прокариотическими , без ядерной мембраны, но отчетливой биохимии и маркеры РНК от бактерий. В Archaeans обладает уникальной, древней эволюционной историей , для которых они считаются одними из старейших видов организмов на Земле, в первую очередь их разнообразные, экзотический метаболические, которые позволяют им питаться неорганической материей. Первоначально классифицированные как экзотические бактерии, а затем переклассифицированные как архебактерии, единственный простой способ отличить их с первого взгляда от «настоящих» бактерий - это экстремальные, суровые условия, в которых они, как известно, процветают.
Некоторые примеры архейных организмов:
- метаногены - которые производят газ метан
- галофилы - обитающие в очень соленой воде
- термоацидофилы, которые процветают в кислой высокотемпературной воде
Доменные бактерии [ править ]
Эти бактерии также прокариот ; их домен состоит из клеток с бактериальной рРНК, без ядерной мембраны, и мембраны которых содержат в основном липиды диацилглицериндиэфиров . Традиционно классифицируемые как бактерии, многие из них процветают в тех же средах, которые предпочитают люди, и были первыми обнаруженными прокариотами ; их кратко назвали эубактериями или «настоящими» бактериями, когда археи были впервые признаны отдельной кладой .
Большинство известных патогенных прокариотических организмов относятся к бактериям ( исключения см. В [8] ). По этой причине, а также из-за того, что археи, как правило, сложно выращивать в лабораториях, бактерии в настоящее время изучаются более широко, чем археи.
Некоторые примеры бактерий включают:
- Цианобактерии - фотосинтезирующие бактерии, родственные хлоропластам эукариотических растений и водорослей.
- Спирохеты - грамотрицательные бактерии, в том числе вызывающие сифилис и болезнь Лайма.
- Актинобактерии - грамположительные бактерии, включая Bifidobacterium animalis, присутствующие в толстом кишечнике человека.
Домен Эукария [ править ]
Эукарии - это уникальные организмы, клетки которых содержат мембраносвязанное ядро. Они включают в себя множество крупных одноклеточных организмов и все известные немикроскопические организмы . Неполный список эукариотических организмов включает:
- Царство грибов или грибов
- Saccharomycotina - включает настоящие дрожжи
- Basidiomycota - включает грибы
- Царство Plantae или растения
- Bryophyta - мхи
- Magnoliophyta - цветковые растения
- Kingdom Animalia или животные
- Chordata - включает позвоночных как подтип
Ниши [ править ]
Каждый из трех типов клеток имеет тенденцию соответствовать повторяющимся специальностям или ролям. Бактерии, как правило, являются наиболее плодовитыми размножителями, по крайней мере, в умеренных средах. Археи, как правило, быстро приспосабливаются к экстремальным условиям окружающей среды, таким как высокие температуры, кислоты, сера и т. Д. Это включает в себя адаптацию к использованию самых разных источников пищи. Эукариоты наиболее гибки в отношении образования кооперативных колоний, например, в многоклеточных организмах, включая человека. Фактически, структура эукариот, вероятно, возникла в результате соединения различных типов клеток, образующих органеллы .
Parakaryon myojinensis ( incertae sedis ) - одноклеточный организм, известный уникальным примером. «Этот организм представляет собой форму жизни, отличную от прокариот и эукариот » [9] с особенностями обоих.
Альтернативы [ править ]
Некоторые части теории трех доменов были оспорены учеными, включая Эрнста Майра , Томаса Кавалье-Смита и Рэдхи С. Гупту . [10] [11] [12] В частности, Гупта утверждает, что первичное деление внутри прокариот должно происходить среди тех, кто окружен единственной мембраной (монодермой), включая грамположительные бактерии и архебактерии, и тех, у которых есть внутренняя и внешняя клеточная мембрана. (дидерм), в том числе грамотрицательные бактерии. Он утверждает, что последовательности признаков и филогении некоторых высококонсервативных белков несовместимы с теорией трех доменов и что от нее следует отказаться, несмотря на ее широкое признание.
Недавняя работа предполагает, что Эукария могла фактически отделиться от области архей. По данным Spang et al. При филогеномном анализе Lokiarchaeota образует монофилетическую группу с эукариотами. Связанные геномы также кодируют расширенный репертуар сигнатурных белков эукариот, которые указывают на сложные возможности ремоделирования мембран. [13] Эта работа предлагает двухдоменную систему в отличие от почти повсеместно принятой трехдоменной системы.
См. Также [ править ]
- Бактериальный тип
- Гипотеза эоцитов
- Monera
- Филогенетическое дерево
- Таксономия
- Система двух империй
- Протиста - царство, не классифицируемое по трехдоменной системе
Ссылки [ править ]
- ^ Вёзе CR, Fox GE (ноябрь 1977). «Филогенетическая структура прокариотического домена: первичные царства» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (11): 5088–90. Bibcode : 1977PNAS ... 74.5088W . DOI : 10.1073 / pnas.74.11.5088 . PMC 432104 . PMID 270744 .
- ^ a b Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (июнь 1990 г.). «К естественной системе организмов: предложение о доменах архей, бактерий и эукариев» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 87 (12): 4576–9. Bibcode : 1990PNAS ... 87.4576W . DOI : 10.1073 / pnas.87.12.4576 . PMC 54159 . PMID 2112744 .
- Перейти ↑ Mayr, Ernst (1998). "Две империи или три?" . Труды Национальной академии наук . 95 (17): 9720–9723. Bibcode : 1998PNAS ... 95.9720M . DOI : 10.1073 / pnas.95.17.9720 . PMC 33883 . PMID 9707542 .
- ^ Сапп, Ян А. (декабрь 2007). «Структура теории эволюции микробов». Исследования по истории и философии науки Часть C: Исследования по истории и философии биологических и биомедицинских наук . 38 (4): 780–95. DOI : 10.1016 / j.shpsc.2007.09.011 . PMID 18053933 .
- ^ Морелл, В. (1997-05-02). «Революционер микробиологии». Наука . 276 (5313): 699–702. DOI : 10.1126 / science.276.5313.699 . ISSN 0036-8075 . PMID 9157549 .
- ^ Сапп, Ян А. (2009). Новые основы эволюции: на древе жизни . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-199-73438-2.
- ^ Кунин, Евгений (2014). «Видение Карла Вёзе клеточной эволюции и сфер жизни» . Биология РНК . RNA Biol. 11 (3): 197–204. DOI : 10,4161 / rna.27673 . PMC 4008548 . PMID 24572480 .
- ^ Экбург, Пол Б .; Лепп, Пол В .; Релман, Дэвид А. (2003). «Археи и их потенциальная роль в развитии болезней человека» . Инфекция и иммунитет . 71 (2): 591–596. DOI : 10.1128 / IAI.71.2.591-596.2003 . PMC 145348 . PMID 12540534 .
- ↑ Yamaguchi M, Mori Y, Kozuka Y, Okada H, Uematsu K, Tame A, Furukawa H, Maruyama T, Worman CO, Yokoyama K (2012). «Прокариот или эукариот? Уникальный микроорганизм из морских глубин». Журнал электронной микроскопии . 61 (6): 423–31. DOI : 10,1093 / jmicro / dfs062 . PMID 23024290 .
- ^ Гупта, Радхи С. (1998). «Третья область жизни ( археи ): установленный факт или парадигма, находящаяся под угрозой исчезновения?: Новое предложение по классификации организмов на основе последовательностей белков и клеточной структуры». Теоретическая популяционная биология . 54 (2): 91–104. DOI : 10.1006 / tpbi.1998.1376 . PMID 9733652 .
- Перейти ↑ Mayr, E. (1998). "Две империи или три?" . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 95 (17): 9720–9723. Bibcode : 1998PNAS ... 95.9720M . DOI : 10.1073 / pnas.95.17.9720 . PMC 33883 . PMID 9707542 .
- Перейти ↑ Cavalier-Smith, Thomas (2002). «Неомуранское происхождение архебактерий, негибактериальный корень универсального дерева и бактериальная мегаклассификация» . Int J Syst Evol Microbiol . 52 (1): 7–76. DOI : 10.1099 / 00207713-52-1-7 . PMID 11837318 .
- ^ Спанг, Аня (2015). «Сложные археи, которые преодолевают разрыв между прокариотами и эукариотами» . Природа . 521 (7551): 173–179. Bibcode : 2015Natur.521..173S . DOI : 10,1038 / природа14447 . PMC 4444528 . PMID 25945739 .
