Archaea to grupa organizmów, które pierwotnie uważano za bakterie (co wyjaśnia pierwotną nazwę „archaeabacteria”), ze względu na ich fizyczne podobieństwa. Bardziej wiarygodna analiza genetyczna ujawniła, że Archaea różnią się zarówno od bakterii, jak i eukariotów, zdobywając im własną domenę w klasyfikacji trzech domen pierwotnie zaproponowanej przez Woese w 1977 roku, obok Eukarii i bakterii.

podobieństwa do bakterii

więc dlaczego archaea pierwotnie uważano za bakterie? Być może co najważniejsze, brakuje im jądra lub innych organelli związanych z błoną, umieszczając je w kategorii prokariotycznej (jeśli używasz tradycyjnego schematu klasyfikacji). Większość z nich jest jednokomórkowa, mają rybosomy wielkości 70S, mają zazwyczaj kilka mikrometrów i rozmnażają się tylko aseksualnie. Wiadomo, że mają wiele takich samych struktur, które mogą mieć bakterie, takie jak plazmidy, inkluzje, wić i pili. Znaleziono kapsułki i warstwy śluzu, ale wydają się być rzadkie w archeach.

podczas gdy archaea były pierwotnie izolowane z ekstremalnych środowisk, takich jak miejsca bogate w kwasy, sól lub ciepło, zyskując im nazwę „extremophiles”, ostatnio zostały wyizolowane ze wszystkich miejsc bogatych w bakterie: wody powierzchniowe, ocean, ludzką skórę, glebę itp.

kluczowe różnice

membrana plazmatyczna

istnieje kilka cech membrany plazmatycznej, które są unikalne dla Archai, odróżniając je od innych domen. Jedną z takich cech jest chiralność połączenia glicerynowego między głową fofolipidu a łańcuchem bocznym. U archeonów występuje w postaci L-izomerycznej, podczas gdy bakterie i eukarioty mają postać d-izomeryczną. Drugą różnicą jest obecność połączenia eterowego między glicerolem a łańcuchem bocznym, w przeciwieństwie do lipidów związanych z estrem występujących u bakterii i eukariotów. Połączenie eteru zapewnia większą stabilność chemiczną membrany. Trzecia i czwarta różnica związana jest z samymi łańcuchami bocznymi, nierozbieralnymi kwasami tłuszczowymi u bakterii i eukariotów, podczas gdy łańcuchy izoprenoidowe znajdują się w archeonach. Te łańcuchy izoprenoidowe mogą mieć rozgałęzione łańcuchy boczne.

wreszcie, błona plazmatyczna Archaea można znaleźć jako monowarstwy, gdzie łańcuchy izoprenowe jednego fosfolipidu łączą się z łańcuchami izoprenowymi fosfolipidu po przeciwnej stronie błony. Bakterie i eukarioty mają tylko dwuwarstwy lipidowe, w których dwie strony błony pozostają oddzielone.

ściana komórkowa

podobnie jak bakterie, archaealna ściana komórkowa jest półsztywną strukturą zaprojektowaną w celu zapewnienia ochrony komórki przed środowiskiem i wewnętrznym ciśnieniem komórkowym. Podczas gdy ściany komórkowe bakterii zazwyczaj zawierają peptydoglikan, tej konkretnej substancji chemicznej brakuje w archaea. Zamiast tego archaea wykazują szeroką gamę typów ścian komórkowych, dostosowanych do środowiska organizmu. Niektóre archaea w ogóle nie mają ściany komórkowej.

chociaż nie jest uniwersalny, duża liczba Archaików ma białkową warstwę s, która jest uważana za część samej ściany komórkowej (w przeciwieństwie do bakterii, gdzie warstwa S jest strukturą oprócz ściany komórkowej). Dla niektórych Archaików warstwa S jest jedynym składnikiem ściany komórkowej, podczas gdy w innych jest połączona dodatkowymi składnikami (patrz niżej). Archaealna warstwa S może być zbudowana z białka lub glikoproteiny, często zakotwiczonych w błonie komórkowej osocza. Białka tworzą dwuwymiarowy układ krystaliczny o gładkiej powierzchni zewnętrznej. Kilka warstw S składa się z dwóch różnych białek warstwy S.

podczas gdy archaiom brakuje peptydoglikanu, kilka z nich zawiera substancję o podobnej strukturze chemicznej, znaną jako pseudomureina. Zamiast NAM zawiera kwas N-acetyloalosaminuronowy (NAT) połączony z NAG, z peptydowymi międzykomórkami zwiększającymi siłę.

Metanochondroityna jest polimerem ściany komórkowej występującym w niektórych komórkach archaealnych, podobnym w składzie do chondroityny, składnika tkanki łącznej, występującego u kręgowców.

niektóre archaea mają osłonkę białkową złożoną z struktury kratownicowej podobnej do warstwy S. Komórki te często znajdują się w łańcuchach nitkowatych, jednak osłona białkowa otacza cały łańcuch, w przeciwieństwie do pojedynczych komórek.

zróżnicowanie strukturalne ściany komórkowej.

rybosomy

podczas gdy archaea mają rybosomy wielkości 70S, takie same jak bakterie, to właśnie różnice nukleotydów rRNA dostarczyły naukowcom rozstrzygających dowodów na to, że archaea zasługiwała na domenę oddzielną od bakterii. Ponadto rybosomy archaealne mają inny kształt niż rybosomy bakteryjne, z białkami, które są unikalne dla archeonów. Zapewnia im to oporność na antybiotyki, które hamują rybosomalne funkcje bakterii.

struktury

wiele struktur znalezionych w bakteriach zostało również odkrytych w archaiach, chociaż czasami jest oczywiste, że każda struktura została wyewoluowana niezależnie, w oparciu o różnice w substancji i budowie.

kaniule

kaniule, struktura unikalna dla archaea, zostały odkryte w niektórych morskich szczepach archaealnych. Te puste struktury ruropodobne wydają się łączyć komórki po podziale, ostatecznie prowadząc do gęstej sieci złożonej z licznych komórek i rur. Może to służyć jako sposób zakotwiczenia wspólnoty komórek na powierzchni.

Hamus (pl. Hami)

inną unikalną dla archaea strukturą jest hamus, długa spiralna rura z trzema haczykami na końcu. Wydaje się, że Hami pozwala komórkom łączyć się ze sobą i z powierzchniami, zachęcając do tworzenia społeczności.

Pilus pili)

Pili zaobserwowano w archaiach, złożonych z białek najprawdopodobniej zmodyfikowanych z bakteryjnej piliny. Wykazano, że powstałe struktury ruropodobne są używane do mocowania do powierzchni.

Flagellum (pl. flagella)

archaeal flagellum, choć używany do motoryki, różni się tak znacząco od bakteryjnego flagellum, że zaproponowano nazwanie go „archaellum”, aby odróżnić go od jego bakteryjnego odpowiednika.

Co jest podobne między flagellum bakteryjnym a flagellum archaealnym? Oba są używane do ruchu, w którym ogniwo jest napędzane przez obrót sztywnego włókna rozciągającego się od ogniwa. Po tym podobieństwa się kończą.

Jakie są różnice? Rotacja wici archaealnej jest napędzana przez ATP, w przeciwieństwie do siły napędowej protonu używanej w bakteriach. Białka tworzące flagellum archaealne są podobne do białek znajdujących się w bakteryjnej pili, a nie flagellum bakteryjne. Filament archaealny flagellum nie jest pusty, więc wzrost występuje, gdy białka flagellin są wstawiane do podstawy filamentu, a nie dodawane do końca. Filament składa się z kilku różnych rodzajów flagellin, podczas gdy tylko jeden typ jest używany do bakteryjnego filamentu flagellum. Obrót w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara popycha komórki archaealne do przodu, podczas gdy obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara pociąga komórkę archaealną do tyłu. Nie obserwuje się zmiany biegów i upadków.

Klasyfikacja

obecnie istnieją dwie uznane phyla archaea: Euryarchaeota i Proteoarchaeota. Zaproponowano kilka dodatkowych FYL (Nanoarchaeota, Korarchaeota, Aigarchaeota, Lokiarchaeota), ale nie zostały jeszcze oficjalnie uznane, głównie ze względu na fakt, że dowody pochodzą tylko z sekwencji środowiskowych.