Археи

Археи (лат. Archaea, «старые», единственное число: архея, Archaeum, Archaean, или Archaeon), также называются архебактерие (Archaebacteria) – одна из основных групп живых организмов. Хотя все еще есть неуверенность в точном филогенезе групп, археи, эукариоты и бактерии – фундаментальные группы в так называемой системе трех доменов. Подобно бактериям, археи – это одноклеточные организмы, не имеющие ядра и поэтому классифицируются как прокариоты (Prokaryota) – известные также как Monera в таксономии пяти царств. Они были первоначально описаны в экстремальных средах, но потом были найдены во всех типах экосистем.
История
Археи были идентифицированы в 1977 Карлом Везе (Carl Woese) и Джорджем Фоксом (George Fox), основываясь на их отличии от других прокариот (филогенетические деревья, которые базируются на 16S рРНК. Эти две группы были сначала названы археобактерии (Archaebacteria) и эубактерии (Eubacteria), и рассматривались как царства или подцарству. Везе убеждал, что они являются представителями значительно отличной ветви живых существ. Он позже переименовал группу в архей и бактерий, чтобы подчеркнуть это, и аргументировал тем, что вместе с эукариотами они охватывают три области живых организмов.
Биологический термин архея / археи не нужно смешивать с архейской геологической эрой, также известной как Археозойська эра. Последний срок ссылается на древний период земной истории, когда археи и бактерии были единственными клеточными организмами, живших на планете. Вероятные окаменелости этих микробов были датированы почти 3,8 миллиардов лет назад.
Археи, бактерии и эукариоты
Филогенетическое дерево, основанное на анализе рРНК, показывает распределение бактерий, архей и эукариот. Археи подобные другим прокариотами в большинстве аспектов структуры клетки и метаболизма. Однако, их генетическая транскрипция и трансляция – два центральных процессы в молекулярной биологии – не показывают типичных для бактерий особенностей, но чрезвычайно подобные этим процессам в эукариот. Например, система трансляции архей использует эукариотические факторы инициации и элонгации, а их система транскрипции применяет TATA-звьязуеми белки и TFIIB, как у эукариот. Гены тРНК и рРНК археи содержат уникальные археальни интроны, которые не похожи ни к эукариотных, ни к бактериальным интронов.
Несколько других характеристик также выделяют архей. Подобно бактерий и эукариот археи имеют основанные на глицерине фосфолипиды. Однако три особенности липидов архей необычны:

Липиды архей уникальны, потому что стереохимия глицерина – обратная той, что найдена в бактериях и эукариот. Это убедительное свидетельство другого биосинтетического пути.
Большинство бактерий и эукариот имеют мембраны, составленные преимущественно из эстер-липидов глицерина, тогда как археи имеют мембраны, состоящие из эфир-липидов глицерина. Даже, когда бактерии обладают эфир-связанные липиды, стереохимия глицерина – бактериальная форма. Эти различия, возможно, является адаптацией части архей к гипертермофилии. Однако, стоит отметить, что даже мезофилични археи имеют эфир-связанные липиды.
Липиды архей основанные на изопреноидному боковом цепочке. Это пятиуглеродный химическая группа, также обычная для каучука и является компонентом некоторых витаминов, распространенная в бактериях и эукариот. Однако, только археи применяют эти вещества в их клеточных липидах, часто как боковые цепочки C-20 (четыре мономера) или C-40 (восемь мономеров). В некоторых архей изопреноидний боковой цепочку C-40 – фактически достаточно длинный, чтобы пройти сквозь мембрану, формируя монослой вместо клеточной мембраны с группами фосфата глицерина на обоих концах.

Эта адаптация распространенная в чрезвычайно теплолюбивых архея. Хотя они и не уникальны, клеточные стенки архей также необычны. Например, клеточные стенки большинства архей образованные внешними слоями белков или S-слоем. S-слои распространены в бактериях, где они служат единственным компонентом клеточной стенки в некоторых организмах (например, в Planctomyces) или внешний слой во многих организмах с пептидогликана. За исключением одной группы метаногенов, археи не имеют пептидогликановои стенки. Даже в данном случае, пептидогликана очень отличаются от разновидности, найденного в бактериях. Археи также имеют жгутики, которые значительно отличаются по составу от очень похожих жгутиков бактерий. Бактериальные жгутики – это измененная система секреции III типа, тогда как жгутики архей напоминают ворсинки IV типа (type IV pili), которые используют sec-зависимую систему секреции несколько сходную, но все же отличную от системы секреции II типа.
Среда
Юг Залива Сан-Франциско, фотография с Google maps. Вода имеет яркие цвета за счет архей, обитающих в ней. Многие архей – экстремофилы. Некоторые живут при очень высоких температурах, часто выше 100 ° C, как те, которых нашли в гейзерах и черных курильщиках. Другие найденные в очень холодных средах или в чрезвычайно соленой, кислой, или щелочной воде. Однако, другие археи – мезофилы, живут в средах, подобных болота, сточных вод и почвы. Многие метаногенных архей найдено в пищеварительных трактах животных, например, жвачных животных, термитов и людей. Археи не патогенны, и неизвестно, чтобы какие-либо из них вызвали болезнь.
Архей конечно распределяют на три группы, согласно средой. Это галофиты, метаногены и термофилы. Галофилы живут в чрезвычайно соленых окружающих средах (например, многие из них живут в Мертвом море и на юге залива Сан-Франциско, придавая ей ярких цветов: от красного до зеленого). Метаногены живут в анаэробных окружающих средах и производят метан. Их можно найти в осадках или в кишечниках животных. Термофилы живут в местах с высокими температурами, как, например, горячие источники. Эти группы не обязательно согласуются с молекулярным филогенезом, не полные и взаимоисключающие. Тем не менее, они – полезный начальный пункт для подробного изучения.
Недавно несколько исследований показали, что археи существуют не только в мезофильных да и термофильных окружающих средах, но также иногда присутствуют в значноми числе при низких температурах. Становится все более принятым, что метаногени обычно присутствуют в низко-температурных окружающих средах, как, например, холодные осадки. Некоторые исследования даже свидетельствовали, что в этих температурах путь метаногенеза может изменяться благодаря термодинамическим ограничениям, наложенным низкими температурами. Возможно, даже, важно то, что большое количество архей найдено в большинстве океанов, в холодных средах (Giovannoni и Stingl, 2005). Эти археи, принадлежащих к группам, ранее не исследованных, могут случаться в чрезвычайно высоких количествах (до 40% с микробной биомассы), хотя они не были изолированы в чистой культуре. Сейчас мы не имеем почти никакой информации о физиологии этих организмов, значит, что их влияние на глобальные биогеохимические циклы неизвестен. Одно недавнее исследование (Konneke и другие, 2006) показало, однако, что одна группа морских Crenarchaeota способна к фиксации азота, а это – черта, до сих пор неизвестна среди архей.
Форма
Индивидуальные археи имеют размер ряд от 0,1 ?m до более 15 ?m в диаметре, и некоторые формируют агрегаты или нити до 200 ?m в длину. Они встречаются в различных формах, например, сферической, палочковидные, спиральной, форме амебы или даже прямоугольной. Они также применяют различные виды метаболизма. Например, галобактерии могут использовать свет чтобы производить АТФ, хотя никакие археи не проводят фотосинтез с электронным транспортным цепью, как это происходит в других группах.
Эволюция и классификация
Археи разбиты на две главные группы, основанные на деревьях 16S рРНК Euryarchaeota и Crenarchaeota. Две другие группы были также созданы для определенных экологических образцов и особого вида Nanoarchaeum equitans, найденных в 2002 Карлом Стеттером (Karl Stetter), но их сходство в другие группы все еще исследована очень плохо.
Карл Везе (Carl Woese) убедил, что бактерии, археи и эукариоты представляют уникальные наследственные линии, которые довольно рано отклонились от наследственного прогенота (Progenote) с плохо развитым генетическим аппаратом. Эта гипотеза отражена в имени археи (Archaea, от Греческого archae или древний). Позже он формально рассматривал эти группы как империи, каждая из которых охватывает несколько царств. Это разделение стало популярным, хотя идея прогенотив не всеми поддерживается. Некоторые биологи, однако, убеждают, что, археобактерии и эукариоты произошли от специализированных бактерий.
Взаимоотношения между археями и эукариотами остается важной проблемой. Кроме сходств, отмеченных выше, многие генетических деревьев располагают эти две группы вместе. Некоторые ставят эукариот ближе к Eurarchaeota, чем к Crenarchaeota, хотя мембранная химия предлагает другое. Однако, открытие архея-подобных генов в определенных бактериях, как, например, Thermotoga, делает их взаимоотношения трудным для определения. Некоторые говорят, что эукариоты возникли из смешения археи и бактерии, где они стали ядром и цитоплазмой, что объясняют разную генетическую схожесть, но эта теория не может объяснить происхождение клеточных структур.
Расшифровка одиночных генов привела к расшифровке целых геномов, сейчас 24 архейни геномы завершены и 22 частично завершены (1).

Как сделать гугл стартовой страницей читайте на womans-clab.ru.