Трехдоменная система - Three-domain system

БактерииАрхеиЭукариотAquifexThermotogaЦитофагаБактероидыBacteroides-CytophagaPlanctomycesЦианобактерииПротеобактерииСпирохетыГрамположительные бактерииЗеленые нитчатые бактерииPyrodicticumТермопротеусТермококк сельдерейМетанококкМетанобактерииMethanosarcinaГалофилыEntamoebaeСлизь плесеньЖивотноеГрибокЗаводИнфузорияЖгутикТрихомонадаМикроспоридииДипломонад
А филогенетическое дерево на основе рРНК данные, подчеркивающие разделение бактерий, архей и эукариот, как было предложено Карл Вёзе и другие. в 1990 году

В трехдоменная система это биологическая классификация представлен Карл Вёзе и другие. в 1990 году[1][2] что разделяет клеточная жизнь формируется в археи, бактерии, и эукариот домены. Ключевым отличием от предыдущих классификаций является разделение археи от бактерии.

Задний план

Вёзе утверждал, что на основании различий в 16S рРНК гены, что бактерии, археи и эукариоты возникли отдельно от предка со слабо развитыми генетический машины, часто называемые прогенот. Чтобы отразить эти основные линии происхождения, он рассматривал каждую как область, разделенную на несколько различных королевства. Первоначально его разделение прокариот было на Эубактерии (сейчас же Бактерии) и Архебактерии (сейчас же Археи). Первоначально Вёзе использовал термин «царство» для обозначения трех основных филогенных группировок, и эта номенклатура широко использовалась до тех пор, пока в 1990 году не был принят термин «домен».[2]

Принятие обоснованности филогенетической классификации Везе было медленным процессом. Выдающиеся биологи, включая Сальвадор Лурия и Эрнст Майр возражал против своего деления на прокариот.[3][4] Не всякая критика в его адрес ограничивалась научным уровнем. Десятилетие трудоемкой каталогизации олигонуклеотидов оставило ему репутацию «чудака», и Вёзе впоследствии был назван «шрамом революционера микробиологии» в новостной статье, напечатанной в журнале. Наука.[5] Растущее количество подтверждающих данных привело к научное сообщество принять архей к середине 1980-х гг.[6] Сегодня мало кто из ученых цепляется за идею единой Прокарьи.[7]

Классификация

Электронная микрофотография Sulfolobus, инфицированного вирусом Sulfolobus STSV1.
Сканирующая электронная микрофотография S. aureus; добавлен ложный цвет
Австралийская зеленая квакша (Litoria caerulea)
Трехдоменная система включает Археи (представлена Сульфолобус, оставили), Бактерии (представлена S. aureus, в середине) и Эукария (представлен Австралийская зеленая квакша, правильно)

Трехдоменная система добавляет уровень классификации (домены) «над» царствами, присутствующими в ранее используемых пяти или системы шести королевств. Эта система классификации признает фундаментальное разделение между двумя прокариотическими группами, поскольку археи, по-видимому, более тесно связаны с эукариотами, чем с другими прокариоты - бактериоподобные организмы без ядро клетки. Текущая система сортирует ранее известные королевства на эти три области: Археи, Бактерии, и Эукария.

Домен Архей

В Археи находятся прокариотический, без ядерной мембраны, но с отличными биохимическими и РНК-маркерами от бактерий. В Архейцы обладают уникальной древней эволюционной историей, из-за которой они считаются одними из самых старых видов организмов на Земле, в первую очередь их разнообразным экзотическим метаболизмом, который позволяет им питаться неорганическими веществами. 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:

Доменные бактерии

В Бактерии являются также прокариотический; их домен состоит из клеток с бактериальной рРНК, без ядерной мембраны, и мембраны которых в основном обладают липиды диэфиров диацилглицерина. Традиционно классифицируемые как бактерии, многие из них процветают в тех же средах, которые предпочитают люди, и были первыми прокариоты обнаруженный; их кратко назвали Эубактерии или «настоящие» бактерии, когда археи были впервые признаны отдельными клады.

Наиболее известные патогенные прокариотические организмы относятся к бактериям (см.[8] за исключениями). 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:

Домен Эукария

Эукария представляют собой уникальные организмы, клетки которых содержат связанное с мембраной ядро. Они включают в себя множество крупных одноклеточных организмов и все известные неклеточные организмы.микроскопические организмы. Неполный список эукариотических организмов включает:

Королевство грибов или грибы
Королевство Plantae или растения
Королевство животных или животные

Ниши

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 эукариота, вероятно, возникла в результате соединения различных типов клеток, образующих органеллы.

Parakaryon myojinensis (incertae sedis ) - одноклеточный организм, известный уникальным примером. "Этот организм кажется формой жизни, отличной от прокариоты и эукариоты ",[9] с особенностями обоих.

Альтернативы

Некоторые части теории трех доменов были оспорены учеными, в том числе Эрнст Майр, Томас Кавалье-Смит, и Радхи С. Гупта.[10][11][12] В частности, Гупта утверждает, что первичное деление внутри прокариот должно происходить между теми, кто окружен единой мембраной (монодерма), включая грамположительные бактерии и архебактерии, и теми, у которых есть внутренняя и внешняя клеточная мембрана (дидерм), включая 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. Lokiarchaeota образует монофилетическую группу с эукариотами в филогеномном анализе. Связанные геномы также кодируют расширенный репертуар сигнатурных белков эукариот, которые указывают на сложные возможности ремоделирования мембран.[13] В этой работе предлагается двухдоменная система в отличие от почти повсеместно принятой трехдоменной системы.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Woese CR, Fox GE (ноябрь 1977 г.). «Филогенетическая структура прокариотического домена: первичные царства». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 74 (11): 5088–90. Bibcode:1977PNAS ... 74.5088W. Дои:10.1073 / пнас.74.11.5088. ЧВК  432104. PMID  270744.
  2. ^ а б Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (июнь 1990 г.). «На пути к естественной системе организмов: предложение по доменам архей, бактерий и эукариев». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 87 (12): 4576–9. Bibcode:1990PNAS ... 87,4576 Вт. Дои:10.1073 / pnas.87.12.4576. ЧВК  54159. PMID  2112744.
  3. ^ Майр, Эрнст (1998). "Две империи или три?". Труды Национальной академии наук. 95 (17): 9720–9723. Bibcode:1998ПНАС ... 95.9720М. Дои:10.1073 / пнас.95.17.9720. ЧВК  33883. PMID  9707542.
  4. ^ Сапп, Ян А. (Декабрь 2007 г.). «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. Дои:10.1016 / j.shpsc.2007.09.011. PMID  18053933.
  5. ^ Морелл, В. (1997-05-02). «Революционер микробиологии». Наука. 276 (5313): 699–702. Дои:10.1126 / science.276.5313.699. ISSN  0036-8075. PMID  9157549.
  6. ^ Сапп, Ян А. (2009). Новые основы эволюции: на древе жизни. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-199-73438-2.
  7. ^ Кунин, Евгений (2014). «Видение Карлом Вёзе клеточной эволюции и сфер жизни». РНК Биология. RNA Biol. 11 (3): 197–204. Дои:10.4161 / rna.27673. ЧВК  4008548. PMID  24572480.
  8. ^ Eckburg, Paul B .; Лепп, Пол В .; Релман, Дэвид А. (2003). «Археи и их потенциальная роль в развитии болезней человека». Инфекция и иммунитет. 71 (2): 591–596. Дои:10.1128 / IAI.71.2.591-596.2003. ЧВК  145348. PMID  12540534.
  9. ^ Ямагути М., Мори Й, Кодзука Й, Окада Х, Уэмацу К., Тейме А, Фурукава Х, Маруяма Т, Ворман, Колорадо, Йокояма К. (2012). «Прокариот или эукариот? Уникальный микроорганизм из морских глубин». Журнал электронной микроскопии. 61 (6): 423–31. Дои:10.1093 / jmicro / dfs062. PMID  23024290.
  10. ^ 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. Дои:10.1006 / tpbi.1998.1376. PMID  9733652.
  11. ^ Майр, Э. (1998). "Две империи или три?". Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 95 (17): 9720–9723. Bibcode:1998ПНАС ... 95.9720М. Дои:10.1073 / пнас.95.17.9720. ЧВК  33883. PMID  9707542.
  12. ^ Кавальер-Смит, Томас (2002). «Неомуранское происхождение архебактерий, негибактериальный корень универсального дерева и бактериальная мегаклассификация». Int J Syst Evol Microbiol. 52 (1): 7–76. Дои:10.1099/00207713-52-1-7. PMID  11837318.
  13. ^ Спанг, Аня (2015). «Сложные археи, которые преодолевают разрыв между прокариотами и эукариотами». Природа. 521 (7551): 173–179. Bibcode:2015Натура.521..173S. Дои:10.1038 / природа14447. ЧВК  4444528. PMID  25945739.