Архебактерії – це одноклітинні організми, що спочатку не мають ядра. За однією з теорій виникнення життя вважається, що першими з'явилися саме ці істоти, а вже потім від них відбулися бактерії, віруси та інші організми.
Історичний ракурс
Архебактерії вперше були виявлені як окреме подцарство в 1977 році вченими К. Везе і Дж. Фоксом. Доведено, що їх клітинна стінка виробляє оригінальні ензими і не схожа на клітинні стінки інших бактерій, які були досліджені раніше. Це відкриття було зроблено завдяки використанню порівняльного аналізу 16S рРНК. При традиційному мікроскопірованіі виявити характерні відмінності представників подцарства архебактерії від справжніх бактерій практично неможливо. Імовірно вони з'явилися на планеті близько трьох мільярдів років тому, будучи доядерними мікроорганізмами.
Класифікація
Всі бактерії відносяться до біологічного царства прокаріотів. Архебактерії не є винятком. У біосистемах розглянуті організми відносяться до однойменного подцарству, в межах якого виділяють:
анаеробні (живуть без кисню); серовосстанавливающие мікроорганізми; бактерії, метаболизирующие молекулярну сірку і відносяться до екстремальним термофилам; термоацидофильние мікоплазми і екстремально галофильние бактерії. Дослідники по-різному класифікують даний вид організмів. Деякі виділяють для них царство прокаріотів, інші ж вважають, що правильніше відносити їх до окремого класу царства прокаріотів.
Для чого потрібні і які бувають
Архебактерії відрізняються метаболізмом, екологічними та фізіологічними особливостями. Розглянемо деякі різновиди представників даного биокласса.
Найбільш відомі метанообразующие архебактерії. Це такі мікроорганізми, за допомогою яких на нашій планеті утворюється метан. Вони є облігатними анаеробами, найчастіше виявляються в болотах, водоемном мулі, травній системі великої рогатої худоби та інших жуйних тварин, очисних спорудах, затоплюваних грунтах.
Крім цього, до архебактериям відносять і деяких представників серобактерий. Вони беруть участь у кругообігу сірки, сприяють її окисленню та утворенню кислоти, яка має роз'їдають властивостями. Дані мікроорганізми в своїх клітинах концентрують хімічна речовина, а тому їх скупчення в певних місцях відіграє вирішальну роль в процесі зародження великих джерел сірки.
Архебактерії не є паразитними організмами, тому в лімітованих кількостях застосовуються в медицині як загальнозміцнюючий засіб. Також вони сприяють утилізації органічних відходів. В цьому полягає значення архебактерий.
Екологічні особливості
Архебактерії – це живі організми, пристосовані до будь-яких умов проживання, до будь-якого типу екології. Серед них зустрічаються термофили, які здатні існувати при температурі, що перевищує 110 про С. Бактерії, що живуть в діаметрально протилежних по кислотності умов – ацидофіли. Вони «люблять» кислоту і живуть при рівні рН, що дорівнює 1. Алкафили воліють проживання в лужному середовищі, де рН може досягати 11. Крім цього, серед зазначеного подцарства зустрічаються представники, які можуть:
існувати при обмежених ресурсах вологи (ксерофили); розмножуватися в умовах знижених позитивних і негативних температур, до -10 про З (психрофили); мешкати в соляних розчинах з концентрацією солі до 30 % (галофили); витримувати атмосферний тиск до 700 атмосфер (барофили). З навколишнього середовища вони споживають лише прості органічні речовини. Залежність від природних умов мінімальна.
Будова
Для всіх представників архебактерий характерні наступні особливості:
В клітинній стінці відсутній пептидоглікан. Замість нього в їх склад входить псевдомуреин, не містить мурамовой кислоти і D-амінокислот до пептидних містках. У мембранах представників подцарства архебактерий містяться бифинальние гліцеринові ефіри замість жирних кислот з гліцерином. У транспортної РНК тимін замінений іншими підставами. Гени, що кодують дану РНК, мають интрони, характерні для еукаріотів. У геномі послідовності повторюються багаторазово, що еквівалентно хромосомної ДНК у еукаріот. Порівняно з останніми у архебактерий більше білка підвищеної кислотності. У архебактерий в основному зустрічаються циліндричні та сферичні клітини. Також зустрічаються плоскі клітини, схожі на шматочки битого скла. Такі особливості будови архебактерий.
Що спільного з іншими мікроорганізмами
Всі бактерії, що відносяться до царства прокаріотів, поділяються на подцарства Архебактерії та Оксифотобактерии, а також Справжні бактерії. Колонії деяких справжніх бактерій можна розгледіти неозброєним оком. За формою вони можуть бути самими різними: коками, спириллами, сарцинами та іншими. Клітинна стінка побудована на основі речовини, близького за складом, структурою до целюлозі, зверху покрита слизом. Її вміст відокремлене від стінки мембраною. Відсутні пластиди і мітохондрії, оточені мембраною, які характерні для тварин і рослинних організмів. Синтез білків, як і в эукариотических організмів, здійснюється з допомогою рибосом.
При настанні несприятливих умов більшість бактерій здатна утворювати спори за рахунок виділення частини цитоплазми, покривається капсулою. Метаболізм у клітині припиняється, але бактерії продовжують жити. Вони розносяться вітром, в сприятливих умовах повертаються до активної життєдіяльності. На відміну від бактерій, архебактерії мають співставні за розмірами рибосоми з эукариотами. При цьому і ті, і інші ставляться до гетеротрофам. Деякі здатні до фотосинтезу, але на відміну від рослин, не за рахунок вмісту хлорофілу, а за рахунок наявності так званого бактериохлорофилла. В процесі бактеріального фотосинтезу тут не виділяється кисень, як у рослин. Представники цих двох класів часто мають джгутики.
Порівняльна характеристика архе - і оксифитобактерий
До другого типу відносяться, переважно, ціанобактерії або синьо-зелені водорості. Архебактерії та оксифитобактерии істотно розрізняються, незважаючи на те, що обидва види належать до гетеротрофам. У оксифитобактерий є хлорофіл, який відрізняється будовою. Крім цього, в наявності у даного мікроорганізму можуть бути і фотосинтезирующие пігменти. У подцарствах архебактерії та оксифитобактерии процес фотосинтезу протікає по-різному. При цьому джгутиків у других не спостерігається. У оксифитобактерий, на відміну від архебактерий процес фотосинтезу супроводжується виділенням кисню. Розмноження у всіх прокаріотів здійснюється приблизно однаково – поділом клітини навпіл. Клітка у оксифитобактерий має невелику кількість целюлози, в основному ж там пектинові речовини і полісахариди.
Методи отримання енергії у прокаріотів
Із зовнішнього середовища можуть існувати різні способи отримання енергії для прокаріотів. Архебактерії пристосовуються до життя як з доступом кисню (аеробні), так і без нього. При анаеробному диханні відбувається утворення метану. Ряд архебактерий, що мешкають на морському дні, в мулових відкладеннях, здійснюють так зване "сульфатное дихання" (сульфатредукция), при якому сульфати перетворюються у сірководень. Для розглянутого подцарства живих організмів характерний хемосинтез. Під ним розуміють процес окислення не тільки органічних, але і неорганічних сполук. Так, водень із глибин нашої планети може окислюватися за рахунок сульфатів, утворюючи воду і сірководень. Сірка в процесі хемосинтезу виконує роль як окислювача, так і відновника. Таким чином, архебактерії здатні до здійснення процесу хемосинтезу, при якому органічні речовини утворюються за рахунок протікання окислювально-відновних реакцій. Крім цього, деякі представники цього виду здатні отримувати енергію через бродіння. Інші знаходять для себе джерела в ланцюга електронного транспорту, в якому беруть участь цитохроми, хінони, ферредоксини. У цьому разі здійснюється трансмембранний перенос протонів.
Типи живлення і метаболічні реакції у архебактерий
Для організмів, складових розглянуте подцарство, характерні 4 типи живлення:
хемоорганогетеротрофний; фотогетеротрофний; хемолитогетеротрофний; хемолитоавтотрофний. У своїй більшості метаболічні реакції відбуваються подібно таким у Справжніх бактерій.
На закінчення
Архебактерії – це стародавні бактерії в дослівному перекладі з грецької мови. Вони являють собою мікроорганізми з доядерним будовою клітини. За деякими властивостями вони відрізняються від Справжніх бактерій. Найбільші відмінності спостерігаються між архебактериями і оксифотобактериями. Основні відмінності від полягають у тому, що клітинні стінки містять псевдомуреин, у складі тРНК спостерігається інша послідовність підстав. Ці організми пристосовані до існування в практично будь-яких умовах. Для деяких з них властивий процес фотосинтезу без виділення кисню, що протікає з допомогою бактериородопсина (бактериохлорофилла).
