Πληροφορίες

Τι είδη αρχαίων έχουν βρεθεί σε ζώα;

Τι είδη αρχαίων έχουν βρεθεί σε ζώα;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Είμαι περίεργος ως προς τα είδη ή τους «τύπους» αρχαίων που έχουν βρεθεί να κατοικούν σε ζώα συμβιωτικά. Ένα από τα μόνα που μπορώ να σκεφτώ από την κορυφή του κεφαλιού μου είναι τα μεθανογόνα, τα οποία ζουν στο έντερο των μηρυκαστικών για παράδειγμα.


Του ανθρώπου:

Βρέθηκε μόνο μια πρωτοποριακή μελέτη που χρησιμοποιεί εκκινητές RNA 16S Methanobrevibacter smithii στο ανθρώπινο έντερο.

Eckburg PB et al. (2005) Ποικιλομορφία της ανθρώπινης εντερικής μικροβιακής χλωρίδας. Science 308 1635-1638

Σε μια πρόσφατη ανασκόπηση υπάρχει ένας περιεκτικός Πίνακας των αρχαίων που βρέθηκαν στον άνθρωπο (αυτός περιλαμβάνει τη μη εντερική χλωρίδα):

Dridi B et al. (2011) Η αρχαία ως αναδυόμενοι οργανισμοί σε πολύπλοκα ανθρώπινα μικροβιώματα. Αναερόβ2 17: 56-63

Μεγάλο μέρος του έργου που καταλογίζεται από τον Dridi et al. είναι επαναλαμβανόμενες ταυτοποιήσεις μεθανοβακτηριδίων (Methanobrevibacter smithii, Methanosphaera stadtmanae και Methanobrevibacter oralis), αλλά υπάρχουν και άλλοι από τους Thermoplasmateles, τους Halobacteriale και τους Sulfolobales, καθώς και κάποιοι που πιστεύεται ότι είναι μέλη άγνωστων αρχαϊκών τάξεων.


Τι είδη αρχαίων έχουν βρεθεί σε ζώα; - Βιολογία

Περιγραφή του Βασιλείου

Οι Αρχαίοι είναι «μονοκύτταροι οργανισμοί που δεν έχουν πυρήνα και δεν έχουν πεπτιδογλυκάνη στο κυτταρικό τοίχωμα. Μόλις ομαδοποιηθούν με τα βακτήρια, οι αρχαίοι διαθέτουν διακριτικά λιπίδια μεμβράνης.» Δεδομένου ότι δεν έχουν πυρήνα, θεωρούνται προκαρυώτες. Περιγράφηκαν αρχικά ως μικρόβια που παράγουν μεθάνιο και μπορούν να ονομαστούν μεθανογόνα. Αυτά τα μεθανογόνα σκοτώνονται από το οξυγόνο, παράγουν ασυνήθιστα ένζυμα και έχουν κυτταρικά τοιχώματα διαφορετικά από όλα τα γνωστά βακτήρια. Ωστόσο, τώρα γνωρίζουμε ότι η αρχαία περιλαμβάνει μερικούς μάλλον περίεργους οργανισμούς. Τα μέλη των Archaea είναι γνωστά ως «εξτρεμιστές της ζωής» επειδή μπορούν να ζήσουν και ακόμη και να ευδοκιμήσουν κάτω από ορισμένες εξαιρετικά έντονες συνθήκες. Αυτές οι συνθήκες διαβίωσης κυμαίνονται από κοιτάσματα πετρελαίου βαθιά κάτω από την επιφάνεια της γης, τα έντερα των ζώων, εξαιρετικά αλμυρό νερό και θερμοκρασίες που πλησιάζουν τον βρασμό. Οι διαφορές στις δομές RNA τους είναι αυτό που τους χωρίζει από το βασίλειο των βακτηρίων (καθώς και τις άλλες τέσσερις ομάδες), αν και αρχικά είχε θεωρηθεί ότι ήταν ένας τύπος βακτηρίων.

Πώς ομαδοποιούνται οι οργανισμοί στο βασίλειο

Τα αρχαία μοιάζουν πολύ με τα βακτηριακά κύτταρα, αλλά υπάρχουν αρκετές βασικές περιοχές στις οποίες μοιάζουν πολύ περισσότερο με τους ευκαρυώτες. Καθώς η σύγχρονη επιστήμη προχωρά, διαπιστώνουμε ότι οι αρχαίοι μπορεί να σχετίζονται πιο στενά με τους ευκαρυώτες παρά με τα βακτήρια, παρά την αρχική υπόθεση όχι πολύ καιρό πριν ότι οι αρχαίοι ήταν απλώς ένας άλλος τύπος βακτηρίων.

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι αρχαίων: κρεναρχαίος, ευρυρχαίος, κοραχαίος. Τα Creharchaeota είναι εκείνοι οι αρχαίοι με την ικανότητα να αντέχουν τις ακραίες θερμοκρασίες και τις έντονες οξύτητες. Οι ευρυαρχαίοι είναι αυτοί που παράγουν μεθάνιο καθώς και οι λάτρεις του αλατιού όπως και για τους κοραχαίωτες, αυτό είναι απλά μια ομάδα για όλες τις άλλες αρχαίες για τις οποίες λίγα είναι γνωστά. Υπάρχουν πολλές υποενότητες σε αυτές τις τρεις κύριες ομάδες: τα μεθανογόνα ή αυτά που παράγουν αέριο μεθάνιο ως απόβλητο προϊόν των διαδικασιών παραγωγής ενέργειας τους. αλόφιλοι είναι οι αρχαίοι που ζουν σε αλμυρά περιβάλλοντα. , ή οι αρχαίοι που υπάρχουν σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.

Οι Αρχαίοι είναι συχνά πολύ μικροί - λιγότερο από ένα μικρό (ή ένα χιλιοστό του χιλιοστού) μήκος. Οι αρχαίοι έχουν βρεθεί ότι έχουν μεγάλη ποικιλία σχημάτων, αυτά τα σχήματα κυμαίνονται από λοβώδεις και σβώλους σφαίρες έως απόλυτα λείες σφαίρες, από κοντές, χοντρές ράβδους έως μακριές δομές που μοιάζουν με τρίχες και από τρίγωνα έως τετράγωνες φιγούρες. Όσον αφορά το σχήμα, η σφαίρα που αναφέρθηκε προηγουμένως αναφέρεται ως "κόκκος". Είναι επίσης σημαντικό να θυμόμαστε ότι οι αρχαίοι είναι μονοκύτταροι οργανισμοί όταν εξετάζουμε ποιες δομές θα περιέχουν. Παραδείγματα μερικών από τα προηγούμενα διαμορφωμένα κελιά περιλαμβάνουν:

Μια άλλη διακύμανση στην εξωτερική εμφάνιση των αρχαίων είναι ότι μερικοί έχουν μόνο ένα μαστίγιο, κάποιοι έχουν πολλαπλά μαστίγια ενώ άλλοι δεν έχουν κανένα κολλημένο στην κυτταρική τους μεμβράνη. Οι Αρχαίοι έχουν κυτταρική μεμβράνη, αλλά δεν έχουν εσωτερικές μεμβράνες. Το DNA των αρχαίων, επομένως, υπάρχει σε έναν μόνο βρόχο γνωστό ως πλασμίδιο. Ένα ενδιαφέρον γεγονός σχετικά με το tRNA - ή το RNA μεταφοράς - στους αρχαίους είναι ότι στα άλλα πέντε βασίλεια, το tRNA μπορεί να βρεθεί μέσα σε οργανισμούς και θα έχει παρόμοιες δομές, ανεξάρτητα από τον οργανισμό. Ωστόσο, στους αρχαίους, αυτή η τυπική δομή δεν υπάρχει. Οι αρχαίοι, ωστόσο, έχουν τουλάχιστον ριβοσώματα μέσα στο κυτταρόπλασμα, που είναι δεσμευμένα μέσα σε μια κυτταρική μεμβράνη, και οι περισσότεροι έχουν ένα κυτταρικό τοίχωμα που περιβάλλει όλα αυτά. Με αυτές τις δομές, οι αρχαίοι φαίνεται να συνδυάζονται λίγο καλύτερα με τα άλλα βασίλεια. Ανακαλύφθηκε, ωστόσο, ότι αυτές οι ομοιότητες είναι καθαρά δομικές και όχι τόσο παρόμοιες σε χημική βάση. Οι Αρχαίοι έχουν τις ίδιες δομές, αλλά τις κατασκευάζουν από διαφορετικά υλικά με άλλους οργανισμούς.

Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των αρχαίων είναι η μοναδική δομή της πλασματικής τους μεμβράνης, όπως φαίνεται παρακάτω: (σχεδόν όλοι οι άλλοι οργανισμοί αποτελούνται από μια διπλοστοιβάδα φωσφολιπιδίου με εστερικούς δεσμούς, ενώ τα αρχαία χρησιμοποιούν δεσμούς αιθέρα)

Πώς κάνουν οι οργανισμοί στο βασίλειο:

Τα αρχαία αποκτούν ενέργεια μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως χημειοσύνθεσης. Η χημειοσύνθεση είναι μια διαδικασία παρόμοια με τη φωτοσύνθεση, αλλά απαιτεί την εισαγωγή χημικών ουσιών από τη γη αντί της λήψης του ηλιακού φωτός. Οι υδατάνθρακες, μεταξύ άλλων οργανικών μορίων, παράγονται από τον οργανισμό για δική του χρήση με οξείδωση θειικών αλάτων ή αμμωνίας. Η ανάγκη για αυτή τη διαδικασία χημειοσύνθεσης, σε συνδυασμό με τις χημικές ουσίες που είναι απαραίτητες για την παραγωγή οργανικών ενώσεων για ενέργεια μέσω αυτής της διαδικασίας, είναι ο λόγος που τα αρχαία βρίσκονται σε τόσο μεγάλη ποικιλία ακραίων συνθηκών. Υπάρχουν μερικοί που χρησιμοποιούν πολύπλοκα μείγματα πεπτιδίων ως πηγές ενέργειας, άνθρακα και αζώτου.

Τα Archaea αναπαράγονται ασεξουαλικά ή αναπαράγονται χωρίς φύλο. Στην ασεξουαλική αναπαραγωγή, δεν υπάρχει μείωση, μείωση πλοειδών, ούτε γονιμοποίηση. Ο αρχαίος απόγονος είναι κλώνος του γονέα γιατί δεν υπάρχει ανταλλαγή γενετικού υλικού κατά την αναπαραγωγή. Αυτό σημαίνει λιγότερη γενετική διαφοροποίηση μεταξύ των αρχαίων, αλλά επιτρέπει επίσης την αναπαραγωγή χωρίς σύντροφο. Η ασεξουαλική αναπαραγωγή θα συμβεί μέσω πολλαπλής σχάσης, κατακερματισμού ή εκβλάστησης.

Οι Αρχαίοι είναι μονοκύτταροι οργανισμοί, επομένως μετά την παραγωγή τους, δεν υπάρχουν πολλά περισσότερα για τις διαδικασίες ανάπτυξης και ανάπτυξής τους. Οι αρχαίοι είναι σε θέση να αναπτυχθούν σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως πολύ υψηλές θερμοκρασίες ή σε πολύ αλμυρά διαλύματα.

Ανταποκριθείτε στο περιβάλλον

Τα μέλη των αρχαίων απαιτούν ορισμένες χημικές ουσίες να υπάρχουν στο περιβάλλον τους, έτσι ώστε να αποκτήσουν την απαραίτητη ενέργεια για να συνεχίσουν να επιβιώνουν. Ορισμένα μέλη των αρχαίων του βασιλείου έχουν κερδίσει το παρατσούκλι "θερμόφιλοι" - ένας όρος που σημαίνει "θερμοφιλείς" - επειδή τα καταφέρνουν τόσο καλά κάτω από εξαιρετικά ζεστές συνθήκες και η θερμοκρασία δωματίου μπορεί στην πραγματικότητα να είναι πολύ κρύα γι 'αυτούς. Υπάρχουν ακόμη και άλλοι πλανήτες που μπορεί να είναι σε θέση να υποστηρίξουν τις μορφές ζωής των αρχαίων!

Πώς αλληλεπιδρούν οι οργανισμοί στο βασίλειο με τους ανθρώπους

Ως επί το πλείστον, οι αρχαίοι δεν αλληλεπιδρούν με άλλους οργανισμούς, ιδιαίτερα με τον άνθρωπο. Ωστόσο, ορισμένοι αρχαίοι είναι σε θέση να ζουν στα σπλάχνα των ανθρώπων. Αρχαία έχουν επίσης βρεθεί στην ανθρώπινη στοματική κοιλότητα, η οποία περιλαμβάνει το στόμα. Οι αρχαίοι δεν έχουν αποδειχθεί ότι προκαλούν ασθένειες στους ανθρώπους και επί του παρόντος διεξάγονται μελέτες για να ελεγχθεί η δυνατότητα οποιωνδήποτε αρχαίων να προλαμβάνουν ασθένειες.

Τουλάχιστον ένα ενδιαφέρον γεγονός για το βασίλειο

Μόλις το 1977 βρέθηκε ότι τα αρχαία ήταν το δικό της ξεχωριστό βασίλειο, εκτός από τα Eubacteria. Στην πραγματικότητα, το όνομα που δόθηκε σε αυτό το βασίλειο από τον επικεφαλής ερευνητή που εργαζόταν στο έργο, Carl Woese, έπρεπε να αλλάξει από "archaeabacteria" σε απλά "archaea" προκειμένου να αποφευχθεί οποιαδήποτε σύγχυση και να φανεί ότι αυτό το βασίλειο ήταν μέρος ή σχετικό. στα ευβακτήρια σε κάποια μορφή.


Χαρακτηριστικά των αρχαίων

Αν και οι τομείς Βακτήρια, Αρχαία και Ευκαρυά ιδρύθηκαν με γενετικά κριτήρια, οι βιοχημικές ιδιότητες υποδεικνύουν επίσης ότι τα αρχαία αποτελούν μια ανεξάρτητη ομάδα μέσα στους προκαρυώτες και ότι μοιράζονται χαρακτηριστικά τόσο με τα βακτήρια όσο και με τους ευκαρυώτες. Τα κύρια παραδείγματα αυτών των χαρακτηριστικών περιλαμβάνουν:

3. Πολυπλοκότητα της RNA πολυμεράσης: η μεταγραφή σε όλους τους τύπους οργανισμών πραγματοποιείται από ένα ένζυμο που ονομάζεται RNA πολυμεράση, το οποίο αντιγράφει ένα πρότυπο DNA σε ένα προϊόν RNA. Τα βακτήρια περιέχουν μια απλή RNA πολυμεράση που αποτελείται από τέσσερα πολυπεπτίδια. Ωστόσο, τόσο τα αρχαία όσο και οι ευκαρυώτες έχουν πολλαπλές RNA πολυμεράσες που περιέχουν πολλαπλά πολυπεπτίδια. Για παράδειγμα, οι RNA πολυμεράσες των αρχαίων περιέχουν περισσότερα από οκτώ πολυπεπτίδια. Οι πολυμεράσες RNA των ευκαρυωτών αποτελούνται επίσης από μεγάλο αριθμό πολυπεπτιδίων (10-12), με τα σχετικά μεγέθη των πολυπεπτιδίων να είναι παρόμοια με αυτά της υπερθερμόφιλης αρχαιογενούς RNA πολυμεράσης. Επομένως, οι πολυμεράσες του αρχαίου RNA μοιάζουν περισσότερο με τις RNA πολυμεράσες των ευκαρυωτών παρά με αυτές των βακτηρίων.

4. Πρωτεϊνοσύνθεση: διάφορα χαρακτηριστικά της πρωτεϊνοσύνθεσης στα αρχαία είναι παρόμοια με αυτά των ευκαρυωτών αλλά όχι των βακτηρίων. Μια σημαντική διαφορά είναι ότι τα βακτήρια έχουν ένα tRNA έναρξης (RNA μεταφοράς) που έχει μια τροποποιημένη μεθειονίνη, ενώ οι ευκαρυώτες και τα αρχαία έχουν ένα tRNA έναρξης με μια μη τροποποιημένη μεθειονίνη.

5. Μεταβολισμός: υπάρχουν διάφοροι τύποι μεταβολισμού τόσο στα αρχαία όσο και στα βακτήρια που δεν υπάρχουν στους ευκαρυώτες, συμπεριλαμβανομένης της δέσμευσης αζώτου, της απονιτροποίησης, της χημειολιθοτροφίας και της υπερθερμοφιλικής ανάπτυξης. Η μεθανογένεση (η παραγωγή μεθανίου ως μεταβολικού παραπροϊόντος) συμβαίνει μόνο στην περιοχή Archaea και συγκεκριμένα στην υποδιαίρεση Euryarchaeota. Κλασική φωτοσύνθεση με χρήση χλωροφύλλης δεν έχει βρεθεί σε καμία αρχαία.

Οι μεταβολικές στρατηγικές που χρησιμοποιούνται από τα αρχαία πιστεύεται ότι είναι εξαιρετικά ποικίλες στη φύση. Για παράδειγμα, τα αλόφιλα αρχαία φαίνεται ότι μπορούν να ευδοκιμήσουν σε περιβάλλοντα με υψηλή περιεκτικότητα σε αλάτι, επειδή φιλοξενούν ένα ειδικό σύνολο γονιδίων που κωδικοποιούν ένζυμα για μια μεταβολική οδό που περιορίζει την όσμωση. Αυτή η μεταβολική οδός, γνωστή ως οδός μεθυλασπαρτικού, αντιπροσωπεύει έναν μοναδικό τύπο αναπλήρωσης (η διαδικασία αναπλήρωσης των αποθεμάτων μεταβολικών ενδιάμεσων ενώσεων σε αυτήν την περίπτωση το ενδιάμεσο είναι το μεθυλασπαρτικό). Αλόφιλοι αρχαίοι, που περιλαμβάνουν Haloarcula marismortui, ένας οργανισμός πρότυπο που χρησιμοποιείται στην επιστημονική έρευνα, πιστεύεται ότι απέκτησε το μοναδικό σύνολο γονιδίων για το μονοπάτι του μεθυλασπαρτικού μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως οριζόντια μεταφορά γονιδίων, κατά την οποία τα γονίδια περνούν από το ένα είδος στο άλλο.


Τύποι Αρχαιβακτηρίων

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι αρχαιβακτηρίων. Αυτά ταξινομούνται με βάση τη φυλογενετική τους σχέση (πόσο στενά συνδέονται μεταξύ τους) και τα μέλη κάθε τύπου τείνουν να έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά. Τα κυριότερα είδη είναι:

1. Crenarchaeota –

Τα Crenarchaeota είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στη θερμότητα. Έχουν ειδικές πρωτεΐνες και άλλη βιοχημεία που μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν σε θερμοκρασίες έως και 230° Fahrenheit! Πολλά Chrenarchaeota μπορούν επίσης να επιβιώσουν σε πολύ όξινα περιβάλλοντα.

Πολλά είδη Crenarchaeota έχουν ανακαλυφθεί να ζουν σε θερμές πηγές και γύρω από αεραγωγούς βαθιάς θάλασσας, όπου το νερό έχει υπερθερμανθεί από το μάγμα κάτω από την επιφάνεια της Γης.

Μια θεωρία για την προέλευση της ζωής υποδηλώνει ότι η ζωή μπορεί να ξεκίνησε αρχικά γύρω από τα ανοίγματα βαθιάς θάλασσας, όπου οι υψηλές θερμοκρασίες και οι ασυνήθιστες χημικές ουσίες θα μπορούσαν να έχουν οδηγήσει στον σχηματισμό των πρώτων κυττάρων.

2. Ευρυρχαιώτα

Είναι σε θέση να επιβιώσουν σε πολύ αλμυρά ενδιαιτήματα. Είναι επίσης σε θέση να παράγουν μεθάνιο, κάτι που καμία άλλη μορφή ζωής στη Γη δεν μπορεί να κάνει!

Τα Euryarchaeota είναι η μόνη μορφή ζωής που είναι γνωστό ότι μπορεί να εκτελεί κυτταρική αναπνοή χρησιμοποιώντας άνθρακα ως δέκτη ηλεκτρονίων.

Αυτό τους δίνει μια σημαντική οικολογική θέση επειδή η διάσπαση σύνθετων ενώσεων άνθρακα στο απλό μόριο του μεθανίου είναι το τελευταίο βήμα στην αποσύνθεση των περισσότερων μορφών ζωής. Χωρίς μεθανογόνα, ο κύκλος του άνθρακα της Γης θα ήταν μειωμένος.

Όπου παράγεται αέριο μεθάνιο από τη ζωή, ευθύνονται τα Euryarchaeota.

Τα μεθανογόνα αρχαιοβακτήρια μπορούν να βρεθούν σε έλη και υγροτόπους, όπου είναι υπεύθυνα για το «αέριο βάλτου» και μέρος της χαρακτηριστικής μυρωδιάς του έλους, και στα στομάχια μηρυκαστικών όπως οι αγελάδες, όπου διασπούν τα σάκχαρα που βρίσκονται στο γρασίδι που είναι άπεπτα στους ευκαρυώτες. από μόνοι τους. Μερικά μεθανογόνα ζουν στο ανθρώπινο έντερο και μας βοηθούν με τον ίδιο τρόπο.

Μπορούν επίσης να βρεθούν σε ιζήματα βαθιάς θάλασσας, όπου παράγουν θύλακες μεθανίου κάτω από τον πυθμένα του ωκεανού.

3. Κοραρχαιώτα

Είναι τα λιγότερο κατανοητά και πιστεύεται ότι είναι η παλαιότερη γενεαλογία αρχαιβακτηρίων. Αυτό τους καθιστά πιθανώς τους παλαιότερους επιζώντες οργανισμούς στη Γη!

Τα Korarchaeota μπορούν να βρεθούν σε υδροθερμικά περιβάλλοντα όπως τα Crenarchaeota. Ωστόσο, τα Korarchaeota έχουν πολλά γονίδια που βρίσκονται τόσο στο Crenarchaeota όσο και στο Euryarcheaota, καθώς και γονίδια που είναι διαφορετικά και από τις δύο ομάδες. Για τους επιστήμονες, αυτό υποδηλώνει ότι και οι δύο άλλοι τύποι αρχαιβακτηρίων μπορεί να προέρχονται από έναν κοινό πρόγονο παρόμοιο με τον Κοραρχαίο.

Τα Κοραρχαιώτα είναι σπάνια στη φύση, ίσως επειδή άλλες, νεότερες μορφές ζωής είναι καλύτερα προσαρμοσμένες να επιβιώνουν σε σύγχρονα περιβάλλοντα από ό,τι είναι. Ακόμα, η Korearchaeota μπορεί να βρεθεί σε θερμές πηγές, γύρω από αεραγωγούς βαθιάς θάλασσας.


Αρχαία: Συστηματική

Τα Αρχαία αποτελούν έναν από τους τρεις τομείς στους οποίους μπορεί να χωριστεί όλη η γνωστή ζωή. Υπάρχουν δύο άλλοι τομείς της ζωής. Ένα από αυτά είναι τα Ευκαρυώτα, τα οποία περιλαμβάνουν τα φυτά, τα ζώα, τους μύκητες και τους πρωτίστες. Εκτός από τους πρωτιστές, αυτοί οι οργανισμοί είναι γνωστοί και μελετημένοι από την εποχή του Αριστοτέλη και είναι οι οργανισμοί με τους οποίους πιθανότατα είστε εξοικειωμένοι. Η δεύτερη περιοχή που ανακαλύφθηκε ήταν τα Βακτήρια, που παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά τον 17ο αιώνα κάτω από το μικροσκόπιο από ανθρώπους όπως ο Ολλανδός φυσιοδίφης Antony van Leeuwenhoek.

Το μικροσκοπικό μέγεθος των βακτηρίων έκανε δύσκολη τη μελέτη τους. Οι πρώτες ταξινομήσεις εξαρτιόνταν από το σχήμα των ατόμων, την εμφάνιση αποικιών σε εργαστηριακές καλλιέργειες και άλλα φυσικά χαρακτηριστικά. Όταν η βιοχημεία άνθισε ως σύγχρονη επιστήμη, τα χημικά χαρακτηριστικά χρησιμοποιήθηκαν επίσης για την ταξινόμηση των βακτηριακών ειδών, αλλά ακόμη και αυτές οι πληροφορίες δεν ήταν αρκετές για την αξιόπιστη αναγνώριση και ταξινόμηση των μικροσκοπικών μικροβίων. Η αξιόπιστη και επαναλαμβανόμενη ταξινόμηση των βακτηρίων δεν ήταν δυνατή μέχρι τα τέλη του 20ου αιώνα, όταν η μοριακή βιολογία κατέστησε δυνατή την αλληλουχία του DNA τους.

Μόρια DNA βρίσκονται στα κύτταρα όλων των ζωντανών πραγμάτων και αποθηκεύουν τις πληροφορίες που χρειάζονται τα κύτταρα για να δημιουργήσουν πρωτεΐνες και άλλα κυτταρικά συστατικά. Ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά των κυττάρων είναι το ριβόσωμα, ένα μεγάλο και πολύπλοκο μόριο που μετατρέπει το μήνυμα DNA σε χημικό προϊόν. Το μεγαλύτερο μέρος της χημικής σύνθεσης ενός ριβοσώματος είναι RNA, ένα μόριο πολύ παρόμοιο με το DNA, και το οποίο έχει τη δική του αλληλουχία δομικών στοιχείων. Με τις τεχνικές προσδιορισμού αλληλουχίας, ένας μοριακός βιολόγος μπορεί να χωρίσει το δομικό στοιχείο του RNA ένα προς ένα και να αναγνωρίσει το καθένα. Το αποτέλεσμα είναι το αλληλουχία από αυτά τα δομικά στοιχεία.

Επειδή τα ριβοσώματα είναι τόσο κρίσιμης σημασίας για τη λειτουργία των ζωντανών όντων, δεν είναι επιρρεπή σε ταχεία εξέλιξη. Μια σημαντική αλλαγή στην αλληλουχία ριβοσώματος μπορεί να καταστήσει το ριβόσωμα ανίκανο να εκπληρώσει τα καθήκοντά του για την κατασκευή νέων πρωτεϊνών για το κύτταρο. Εξαιτίας αυτού, λέμε ότι η ακολουθία στα ριβοσώματα είναι διατηρημένο -- ότι δεν αλλάζει πολύ με την πάροδο του χρόνου. Αυτός ο αργός ρυθμός μοριακής εξέλιξης έκανε την αλληλουχία ριβοσώματος μια καλή επιλογή για το ξεκλείδωμα των μυστικών της βακτηριακής εξέλιξης. Συγκρίνοντας τις μικρές διαφορές στην αλληλουχία ριβοσώματος μεταξύ μιας ευρείας ποικιλίας βακτηρίων, ομάδες παρόμοιων αλληλουχιών θα μπορούσαν να βρεθούν και να αναγνωριστούν ως σχετική ομάδα.

Στη δεκαετία του 1970, ο Carl Woese και οι συνάδελφοί του στο Πανεπιστήμιο του Illinois στην Urbana-Champaign άρχισαν να ερευνούν τις αλληλουχίες των βακτηρίων με στόχο να αναπτύξουν μια καλύτερη εικόνα των βακτηριακών σχέσεων. Τα ευρήματά τους δημοσιεύτηκαν το 1977 και περιελάμβαναν μια μεγάλη έκπληξη. Δεν ήταν όλα τα μικροσκοπικά μικρόβια στενά συνδεδεμένα. Εκτός από τα βακτήρια και τις ευκαρυωτικές ομάδες στην ανάλυση, υπήρχε και μια τρίτη ομάδα μικροβίων που παράγουν μεθάνιο. Αυτά τα μεθανογόνα Ήταν ήδη γνωστό ότι ήταν χημικές παραξενιές στον κόσμο των μικροβίων, αφού σκοτώθηκαν από το οξυγόνο, παρήγαγαν ασυνήθιστα ένζυμα και είχαν κυτταρικά τοιχώματα διαφορετικά από όλα τα γνωστά βακτήρια.

Η σημασία του έργου του Woese ήταν ότι έδειξε ότι αυτά τα παράξενα μικρόβια ήταν διαφορετικά στο πιο θεμελιώδες επίπεδο της βιολογίας τους. Οι αλληλουχίες RNA τους δεν έμοιαζαν περισσότερο με αυτές των βακτηρίων παρά με ψάρια ή λουλούδια. Για να αναγνωρίσει αυτή την τεράστια διαφορά, ονόμασε την ομάδα "Archaebacteria" για να τα ξεχωρίσει από τα "Eubacteria" (αληθινά βακτήρια). Καθώς το πραγματικό επίπεδο διαχωρισμού μεταξύ αυτών των οργανισμών έγινε σαφές, ο Woese συντόμευσε το αρχικό του όνομα σε Αρχαία για να μην πιστεύει κανένας ότι οι αρχαίοι ήταν απλώς μια βακτηριακή ομάδα.

Από την ανακάλυψη ότι μεθανογόνα ανήκουν στα Αρχαία και όχι στα Βακτήρια, έχει ανακαλυφθεί μια σειρά από άλλες αρχαϊκές ομάδες. Αυτά περιλαμβάνουν μερικά πραγματικά περίεργα μικρόβια που ευδοκιμούν σε εξαιρετικά αλμυρό νερό, καθώς και μικρόβια που ζουν σε θερμοκρασίες κοντά στο βρασμό. Ακόμη πιο πρόσφατα, οι επιστήμονες άρχισαν να βρίσκουν αρχαία σε μια αυξανόμενη σειρά ενδιαιτημάτων, όπως η επιφάνεια του ωκεανού, οι βαθιές λάσπες των ωκεανών, τα αλμυρά έλη, τα έντερα των ζώων, ακόμη και σε αποθέματα πετρελαίου βαθιά κάτω από την επιφάνεια της Γης. Τα Archaea έχουν περάσει από την αφάνεια στο να είναι σχεδόν πανταχού παρόντα μέσα σε μόλις 25 χρόνια!

Οι Αρχαίοι έχουν γίνει όλο και περισσότερο η μελέτη της επιστημονικής έρευνας. Από πολλές απόψεις, τα αρχαϊκά κύτταρα μοιάζουν με τα κύτταρα των βακτηρίων, αλλά από πολλές σημαντικές απόψεις, μοιάζουν περισσότερο με τα κύτταρα των ευκαρυωτών. Τίθεται το ερώτημα αν οι Αρχαίοι είναι πιο στενοί συγγενείς των βακτηρίων ή η ομάδα μας, οι ευκαρυώτες. Αυτή είναι μια πολύ δύσκολη ερώτηση να απαντηθεί, επειδή μιλάμε για τα βαθύτερα κλαδιά του ίδιου του δέντρου της ζωής, δεν έχουμε κανέναν πρώιμο πρόγονο της ζωής γύρω σήμερα για σύγκριση. Μια νέα προσέγγιση που χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση του ζητήματος είναι να εξετάσουμε τις αλληλουχίες των διπλά γονίδια. Ορισμένες αλληλουχίες DNA εμφανίζονται σε περισσότερα από ένα αντίγραφα σε κάθε κύτταρο, πιθανώς επειδή έγινε ένα επιπλέον αντίγραφο κάποια στιγμή στο παρελθόν. Υπάρχουν πολύ λίγα γονίδια που είναι γνωστό ότι υπάρχουν σε διπλά αντίγραφα σε όλα τα ζωντανά κύτταρα, υποδηλώνοντας ότι ο διπλασιασμός συνέβη πριν από τον διαχωρισμό των τριών τομέων της ζωής. Συγκρίνοντας τις δύο σειρές αλληλουχιών, οι επιστήμονες βρήκαν ότι τα Αρχαία μπορεί στην πραγματικότητα να σχετίζονται πιο στενά με εμάς (και τους άλλους ευκαρυώτες) παρά με τα βακτήρια.


Η διαφορά ανάμεσα στα αρχαία και τα βακτήρια

Εάν είστε φοιτητής βιολογίας, μπορεί κάλλιστα να αναρωτιέστε για τη διαφορά μεταξύ Archaea και Bacteria!

Βιοχημικά διαφέρουν σχεδόν τόσο από τα βακτήρια όσο και από τους ευκαρυώτες - γι' αυτό βρίσκονται σε ένα δικό τους Βασίλειο.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι και οι τρεις ομάδες ζωντανών όντων, τα βακτήρια, τα αρχαία και τα ευκαρυώτα προέκυψαν όλα ξεχωριστά από κάποιον άγνωστο πρόγονο.

Από 27 διακριτικά χαρακτηριστικά (αναφέρονται στο Brock and Madigan 2000):

  • Τα βακτήρια και τα αρχαία μοιράζονται 15,
  • Ευκαρυώτες και Αρχαία μοιράζονται 8,
  • Τα βακτήρια και οι ευκαρυώτες μοιράζονται μόνο 3.

Ένα από αυτά τα χαρακτηριστικά είναι η κατοχή πλασμιδίων, η οποία είναι κοινή τόσο στα Βακτήρια όσο και στα Αρχαία, αλλά πολύ σπάνια στους Ευκαρυώτες.

Τα αρχαία διαφέρουν από τα βακτήρια στο ότι έχουν πρωτεΐνες ιστόνης που σχετίζονται με το DNA τους όπως και εμείς.

Όπως εμείς, δεν έχουν μουραμικό οξύ στα κυτταρικά τους τοιχώματα και χρησιμοποιούν μεθειονίνη ως το αρχικό tRNA τους, ενώ τα βακτήρια χρησιμοποιούν Φορμυλμεθειονίνη. Επίσης, όπως εμείς, τα ριβοσώματα τους είναι ευαίσθητα στην τοξίνη της διφθερίτιδας. Αυτά στα βακτήρια δεν είναι.

Δεν είναι ευαίσθητα στη χλωραμφενικόλη, τη στρεπτομυκίνη και την καναμυκίνη. Ενώ τα περισσότερα βακτήρια είναι ευαίσθητα σε αυτές τις ουσίες.

Όπως τα βακτήρια, μερικά από αυτά είναι ικανά για απονιτροποίηση και δέσμευση αζώτου. Αλλά σε αντίθεση με τα βακτήρια, κανένα από αυτά δεν είναι ικανό για νιτροποίηση.

Επίσης – όπως τα βακτήρια – μερικά από αυτά είναι ικανά να αναπτυχθούν σε θερμοκρασίες άνω των 80 Κελσίου.

Θερμές πηγές, στο Εθνικό Πάρκο Yellow Stone με μικροβιακά χαλάκια

Κανένας ευκαρυώτης (εμείς, τα φυτά κ.λπ.) δεν είναι ικανός για κάτι τέτοιο.

Διαφέρουν τόσο από τα βακτήρια όσο και από τους ευκαρυώτες στο ότι τα λιπίδια της μεμβράνης τους είναι συνδεδεμένα με αιθέρα και όχι εστερικά και στο ότι είναι ικανά για μεθανογένεση.

Πολύ λιγότερα Archaea είναι γνωστά στην επιστήμη από τα βακτήρια. Στην πραγματικότητα, μόνο 209 είδη καταγράφηκαν το 1999.

Αλλά τώρα που περισσότεροι άνθρωποι τα γνωρίζουν (και τα αναζητούν), είναι βέβαιο ότι θα βρεθούν πολλά περισσότερα είδη.

Οι περισσότερες αρχαίες είναι αναερόβιες (που ζουν σε απουσία οξυγόνου) και πολλές ζουν σε ασυνήθιστα και ακραία περιβάλλοντα, π.χ. θερμές πηγές, αρκτικούς πάγους, πολύ αλμυρά νερά και πολύ όξινα ή αλκαλικά εδάφη.

Πολλοί από τους κατόχους παγκόσμιων ρεκόρ για ακραία περιβάλλοντα είναι οι Archaea.

Οι ανοχές τους κυμαίνονται από 4°C έως 110°C και από pH -0,06 έως 9,5.

Λιμνούλα με θερμές πηγές με φύκια και αρχαία

Σχεδόν τα μισά από τα γνωστά Αρχαία είναι μεθανογόνα, που σημαίνει ότι εκπέμπουν μεθάνιο ως υποπροϊόν της μεταβολικής τους δραστηριότητας.

Αν και πολλά Archaea (ενικός Archaeon) ζουν σε περιβάλλοντα που είναι επικίνδυνα για τους περισσότερους άλλους οργανισμούς, μερικά ζουν πολύ πιο κοντά σε εμάς.

Είδη Archaea στην πραγματικότητα έχουν βρεθεί στο πεπτικό σύστημα των ζώων – συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου!

Λοιπόν, ελπίζω ότι αυτό σας έδωσε κάποια εικόνα για το ζήτημα των αρχαίων εναντίον βακτηρίων.


Οι επιστήμονες βελτιώνουν το Εξελικτικό Δέντρο της Ζωής για τα Αρχαία

Μια διεθνής ομάδα ερευνητών από το Ηνωμένο Βασίλειο, τη Γαλλία, την Ουγγαρία και τη Σουηδία έδωσε νέες ιδέες για την προέλευση των Αρχαίων, της ομάδας των απλών κυτταρικών οργανισμών που είναι οι πρόγονοι κάθε περίπλοκης ζωής.

Σύμφωνα με τον Ουίλιαμς et al, οι πρώτοι μεταβολισμοί των Αρχαίων βασίστηκαν στην αναερόβια μείωση του διοξειδίου του άνθρακα και πιθανότατα εξελίχθηκαν κατά την πρώιμη περίοδο της εξελικτικής ιστορίας της Γης. Αυτή είναι η εντύπωση ενός καλλιτέχνη από ένα αρχαίο τοπίο. Πίστωση εικόνας: Tim Bertelink / CC BY-SA 4.0.

Τα Αρχαία είναι ένας από τους κύριους τομείς της κυτταρικής ζωής και είναι πιθανώς η πιο αρχαία μορφή ζωής: υποτιθέμενα απολιθώματα αρχαϊκών κυττάρων σε στρωματόλιθους έχουν χρονολογηθεί σχεδόν 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Όπως τα βακτήρια, αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι προκαρυώτες, που σημαίνει ότι δεν έχουν κυτταρικό πυρήνα ή άλλα οργανίδια στα κύτταρά τους.

Ευδοκιμούν σε μια συγκλονιστική ποικιλία ενδιαιτημάτων, από τα γνωστά – εδάφη και τους ωκεανούς – έως τα αφιλόξενα και παράξενα.

Διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στους σύγχρονους βιογεωχημικούς κύκλους και είναι κεντρικά στις συζητήσεις σχετικά με την προέλευση των ευκαρυωτικών κυττάρων. Ωστόσο, η κατανόηση της προέλευσής τους και της εξελικτικής ιστορίας τους είναι πρόκληση λόγω των τεράστιων χρονικών διαστημάτων που εμπλέκονται.

Για να βρεθεί η ρίζα του αρχαϊκού δέντρου και να επιλυθεί ο μεταβολισμός των πρώιμων αρχαϊκών κυττάρων, ο ερευνητής του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ, Δρ. Τομ Γουίλιαμς και οι συγγραφείς του εφάρμοσαν μια νέα στατιστική προσέγγιση που αξιοποιεί τις πληροφορίες σε μοτίβα εξέλιξης της οικογένειας γονιδίων.

«Με την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών για τον προσδιορισμό της αλληλουχίας των γονιδιωμάτων απευθείας από το περιβάλλον, ανακαλύφθηκαν πολλές νέες ομάδες των Αρχαίων», είπε ο Δρ Ουίλιαμς.

«Αλλά, ενώ αυτά τα γονιδιώματα έχουν βελτιώσει σημαντικά την κατανόησή μας για την ποικιλομορφία των Αρχαίων, μέχρι στιγμής δεν έχουν καταφέρει να φέρουν σαφήνεια στην εξελικτική ιστορία της ομάδας».

«Αυτό συμβαίνει επειδή, όπως και άλλοι μικροοργανισμοί, τα Αρχαία συχνά λαμβάνουν DNA από απομακρυσμένα συγγενείς οργανισμούς με πλευρική μεταφορά γονιδίων, η οποία μπορεί να περιπλέξει πολύ την αναδόμηση της εξελικτικής ιστορίας».

Αριστερά: ριζωμένο δέντρο των Αρχαίων. Δεξιά: μια ανακατασκευή ML (μέγιστης πιθανότητας) της εξέλιξης της οικογένειας των αρχαϊκών γονιδίων, η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με (Α) και χωρίς (Β) τη συμπερίληψη των γενεαλογιών DPANN (Diapherotrites, Parvarchaeota, Aenigmarchaeota, Nanoarchaeota, Nanohaloarchaea). Πίστωση εικόνας: Williams et al, doi: 10.1073/pnas.1618463114.

Καθορίζοντας ποια γονίδια εμφανίστηκαν πρώτα κατά την εξέλιξη των Αρχαίων, το νέο εξελικτικό δέντρο κάνει σαφείς προβλέψεις σχετικά με τη βασική βιοχημεία των αρχαιότερων Αρχαίων, κυττάρων που μπορεί να έζησαν πάνω από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

«Μεταβολικές ανακατασκευές στο ριζωμένο δέντρο υποδηλώνουν ότι τα πρώιμα Αρχαία ήταν αναερόβια που μπορεί να είχαν την ικανότητα να μειώνουν το διοξείδιο του άνθρακα σε οξικό μέσω της οδού Wood-Ljungdahl, μιας βιοχημικής οδού που σήμερα βρίσκεται όχι μόνο στην Αρχαία αλλά και στα βακτήρια. κύρια ομάδα μικροοργανισμών», είπαν οι συγγραφείς.

Τομ Α. Ουίλιαμς et al. Η ολοκληρωμένη μοντελοποίηση της εξέλιξης γονιδίων και γονιδιώματος ριζώνει το αρχαϊκό δέντρο της ζωής. PNAS, που δημοσιεύτηκε ηλεκτρονικά στις 22 Μαΐου 2017 doi: 10.1073/pnas.1618463114


Biology's μεγάλο brainteaser

Αν περπατάτε γύρω από το μπαρ σε ένα αρκετά σκοτεινό επιστημονικό συνέδριο, μπορεί να ακούσετε να μιλάνε για ένα από τα πιο συναρπαστικά παζλ της σύγχρονης βιολογίας. Το αίνιγμα αφορά το ένα πέμπτο του συνόλου της ζωής στον πλανήτη και η απάντηση σε αυτό θα μπορούσε να μας βοηθήσει να θεραπεύσουμε ασθένειες που ξεφεύγουν από την ιατρική εδώ και χιλιάδες χρόνια.

Τουλάχιστον θα μπορούσε να μας οδηγήσει σε μια νέα γενιά φαρμάκων. Ωστόσο, ίσως ο μεγαλύτερος γρίφος είναι γιατί η σύγχρονη επιστήμη το έχει αγνοήσει σε μεγάλο βαθμό. Έχετε ακούσει καν για τα αρχαία; Ένας αυξανόμενος αριθμός μικροβιολόγων το έχει κάνει, και αρχίζουν να μετατρέπουν τη μελέτη αυτού του τρίτου κλάδου της ζωής από τη συνομιλία στο μπαρ στην επιστημονική πραγματικότητα.

Όλα ξεκίνησαν το 1990. Ο μικροβιολόγος Carl Woese στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις διαπίστωσε ότι η ζωή μπορούσε να χωριστεί σε τρεις ξεχωριστές ομάδες, καθεμία από τις οποίες είχε διακλαδιστεί από έναν κοινό, πρωτόγονο πρόγονο πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Ανέθεσε οργανισμούς σε κάθε κατηγορία ανάλογα, μεταξύ άλλων, με το πώς έμοιαζαν τα κύτταρά τους και πώς λειτουργούσαν οι εσωτερικοί τους μηχανισμοί. Τα βακτήρια είναι μια τέτοια κατηγορία. Τα άλλα δύο είναι ευκαρυώτες και αρχαία. Οι άνθρωποι ανήκουν στο πρώτο, μαζί με τα ζώα, τα φυτά και τους μύκητες. Τα τελευταία, τα αρχαία, βρίσκονται κάπου ανάμεσα σε εμάς και τα βακτήρια. Όπως τα βακτήρια, είναι μικροσκοπικοί, μονοκύτταροι οργανισμοί. Ο γενετικός τους μηχανισμός, ωστόσο, είναι πολύ πιο κοντά στον δικό μας.

Το μεγαλύτερο εξαιρετικό μυστήριο των αρχαίων έγινε εμφανές όταν οι άνθρωποι κοίταξαν τους οργανισμούς που είναι γνωστό ότι προκαλούν ασθένειες σε ανθρώπους και ζώα. Πολλά βακτήρια είναι γνωστοί ένοχοι και υπάρχουν πολυάριθμοι ευκαρυώτες που προκαλούν ασθένειες, κυρίως μύκητες. Αλλά τα αρχαία φαινόταν να είναι εντελώς ακίνδυνα. «Αυτό που προκαλεί σύγχυση είναι ότι έχουμε αυτά τα τρία είδη ζωής, αλλά μόνο δύο φέρουν οργανισμούς που προκαλούν ασθένειες», λέει ο Rick Cavicchioli, μοριακός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας. «Τι είναι αυτό με αυτά τα αρχαία που σημαίνει ότι δεν προκαλούν ασθένεια;»

Η απάντηση θα μπορούσε να έχει τεράστια σημασία. Εάν υπάρχει ένας θεμελιώδης λόγος για τον οποίο τα αρχαία δεν μπορούν ή δεν προκαλούν ασθένεια, τότε αυτό θα μπορούσε να είναι το κλειδί για την «απενεργοποίηση» των παθογόνων μικροβίων που αρρωσταίνουν τους ανθρώπους, λέει ο Cavicchioli. Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα. Τι θα συμβεί αν τα αρχαία δεν είναι τόσο καλοήθη όσο νομίζουμε; Ίσως προκαλούν ασθένειες, και είναι εδώ και χιλιετίες, αλλά απλά δεν το έχουμε συνειδητοποιήσει.

Η προοπτική φαίνεται όλο και πιο πιθανή. Τα αρχαία υπολογίζεται ότι αποτελούν το ένα πέμπτο του συνόλου της ζωής, που σημαίνει ότι είναι περισσότερα από τα ζώα. Και ζουν σε όλα τα σωστά μέρη για να προκαλέσουν ασθένεια. Εκτός από τα ακραία περιβάλλοντα της Γης, από τις καυτές υποθαλάσσιες οπές μέχρι την Ανταρκτική, οι αρχαίες έχουν βρεθεί στα έντερα, το στόμα και σε γλοιώδεις μεμβράνες βλεννογόνου σε άλλα σημεία του σώματος. Ένα γραμμάριο ανθρώπινων κοπράνων μπορεί να χωρέσει 10 δισεκατομμύρια από αυτά. «Με βάση τα στοιχεία που έχουμε μέχρι στιγμής, θα πρέπει να βρίσκουμε περισσότερους από 30 τύπους αρχαίων που προκαλούν ασθένειες», λέει ο Cavicchioli.

Ο Peter Westerman, ειδικός στα αρχαία στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας, κυνηγάει αρχαία που μπορεί να ευθύνονται για ανεξήγητες ασθένειες. «Είναι εκπληκτικό πόσες ασθένειες προκαλούνται από άγνωστα παθογόνα», λέει. Η Archaea μπορεί να παίζει ρόλο σε κάποια από αυτά. Η ομάδα του Westerman εξετάζει επίπονα δείγματα άρρωστου ιστού για να αναζητήσει ενδεικτικά σημάδια αρχαίας.

Άλλοι ερευνητές λένε ότι έχουν ήδη αρχίσει να βλέπουν συνδέσμους μεταξύ ασθένειας και αρχαίων, αλλά ότι τα αποτελέσματα είναι συχνά εκπληκτικά. Ο Paul Lepp, μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ της Καλιφόρνια, έχει εξετάσει εάν τα αρχαία παίζουν ρόλο στην ασθένεια των ούλων. Η μελέτη δεν έχει ολοκληρωθεί, αλλά ο Lepp λέει ότι τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα αρχαία είναι πολύ πιο διαδεδομένα στο στόμα των ατόμων με σοβαρή ασθένεια των ούλων από εκείνα με υγιή ούλα. Μπορεί απλώς να αναπτύσσονται καλύτερα σε άρρωστο ιστό, αλλά είναι ένα προβάδισμα που αξίζει να ακολουθήσετε.

Η εξεύρεση του πραγματικού υπαίτιου μιας ασθένειας είναι συχνά περίπλοκη επειδή μια ολόκληρη κοινότητα διαφορετικών βακτηρίων και άλλων οργανισμών μπορεί να βρεθεί να ευδοκιμεί σε άρρωστο ιστό. Ο Lepp υποψιάζεται ότι, ως μέλη μιας ευρύτερης κοινότητας, τα αρχαία μπορεί μερικές φορές να διαδραματίζουν πιο διακριτικό ρόλο στην εξέλιξη μιας ασθένειας. Τα περισσότερα από τα αρχαία που βρίσκονται σε ανθρώπους και άλλα ζώα μετατρέπουν το υδρογόνο γύρω τους σε μεθάνιο, δίνοντάς τους το όνομα «μεθανογόνα». Αυτό θα μπορούσε να είναι ανεκτίμητο για μια κοινότητα βακτηρίων που προκαλούν ασθένειες. «Τα βακτήρια παράγουν συχνά υδρογόνο, αλλά όταν φτάσει σε αρκετά υψηλό επίπεδο γίνεται τοξικό και τα σκοτώνει», λέει ο Lepp. Με τα αρχαία γύρω, το τοξικό υδρογόνο θα μετατραπεί σε μεθάνιο. «Αυτό σημαίνει ότι οι παθογόνοι μικροοργανισμοί θα μπορούσαν να αυξηθούν σε πολύ μεγαλύτερο πληθυσμό από ό,τι αλλιώς, καθιστώντας τους πολύ μεγαλύτερο πρόβλημα», λέει ο Lepp.

Ο συνάδελφος του Lepp στο Stanford, Paul Eckburg, κυνηγάει επίσης παθογόνα αρχαία. Η εστίασή του είναι στις φλεγμονώδεις παθήσεις του εντέρου, εκ των οποίων η νόσος του Crohn. Και πάλι, το έργο του βρίσκεται στα πρώτα του στάδια, αλλά τα ευρήματά του αποδεικνύονται ασυνήθιστα. «Στα δεδομένα που έχουμε μέχρι στιγμής, φαίνεται ότι οι ασθενείς με νόσο του Crohn δεν έχουν αρχαία στο έντερό τους ενώ όσοι δεν έχουν τη νόσο τα έχουν», λέει. «Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί τα αρχαία να έχουν στην πραγματικότητα έναν προστατευτικό ρόλο».

Η αποκάλυψη του ρόλου, εάν υπάρχει, των αρχαίων στις ασθένειες γίνεται προτεραιότητα για ομάδες μικροβιολόγων σε όλο τον κόσμο. Οι περισσότεροι πιστεύουν ότι είναι θέμα χρόνου να επιβεβαιωθούν, τουλάχιστον, ότι συμβάλλουν στην πρόοδο ορισμένων ασθενειών. «Είναι πολύ σημαντικό να φτάσουμε στην ουσία, γιατί αν τα αρχαία προκαλούν ασθένειες μπορεί να έχουμε πρόβλημα», λέει ο Westerman. Τα αντιβιοτικά που έχουμε τώρα έχουν σχεδιαστεί όλα με γνώμονα τα βακτήρια και θα χρειαζόταν μια νέα γενιά φαρμάκων για την αντιμετώπιση των αρχαίων. «Είναι όλα λίγο τρομακτικά», λέει.


Δομή και Δυναμική Μεμβρανών

M. Bloom, O.G. Mouritsen, στο Handbook of Biological Physics, 1995

5 Αρχαιοβακτηριακές μεμβράνες

Τα αρχαιοβακτήρια αναγνωρίστηκαν ως ξεχωριστό βασίλειο κυττάρων μόλις πριν από σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα και οι φυσικές ιδιότητες των μεμβρανών τους έχουν μελετηθεί λιγότερο πλήρως από εκείνες των ευβακτηρίων και των ευκαρυωτών.

Στο σενάριο Cavalier-Smith [21] για την εξέλιξη των αρχαιβακτηρίων, η ακεραιότητα και η μορφή του κυττάρου διατηρήθηκε μετά την απώλεια του κυτταρικού τοιχώματος με την επανεξέλιξη διαφορετικών τύπων κυτταρικών τοιχωμάτων [33] και την εξέλιξη του a unique class of archaebacterial lipids [34, 35] in response to the extreme conditions of salt concentration, temperature and pressure (eg, as in deep sea hot springs) under which archaebacteria occupy their special niche.

Unlike the straight-chain fatty acids and fatty acid ester-linked glycerol lipids that are characteristic of eubacteria and eucaryotes, archaebacterial lipids are distinguished by being isoprenoid and hydroisoprenoid hydrocarbon and isopranyl glycerol ether-linked lipids. Γλυκερίνη ether lipids are found in other types of cells in minor amounts, but only in archaebacteria have they been evolved as the fundamental glycerolipid component. While some ether lipids are structurally analagous to their counterparts in eubacteria and eucaryotes, in particular di-ether lipids, others such as the tetra-ether lipids are not. Some of these are about forty carbons long and have two polar ends. It would seem that such lipids would quite naturally span the lipid bilayer structure and this may well be their configuration in biological membranes. However, surprisingly little is known about the structure of archaebacterial membranes, partly, it seems, because of the small quantities of their ΚΑΘΑΡΟΣ lipids available for studies of physical properties [36] .

One of the best structural studies using X-ray diffraction [37, 38] has led to the intriguing suggestion that the plasma membrane of the archaebacterium Sulfolobus solfataricus may be composed of two interlocking cubic phases [39] see section 8.1 . It appears that the study of the physical properties of archaebacterial lipids is still in its early stages and capable of yielding surprises.


Archaea is found in a wide range of habitats, from extremely saline to acidic/alkaline or extremely hot to insanely cold places. They contribute nearly 20% of the earth’s biomass and play a major role in the global ecosystem.

Crenarchaeota

Archaea having ability to tolerate extreme temperature and acidity is called crenarchaeota. This type is further divided into two sub-types.

  1. Thermophiles: Archaeans that live in extremely hot temperatures are called thermophiles. They can grow and reproduce at temperature 100 o C, and sometimes even above. They are found in acidic soils, hot springs and near volcano openings.
    ΠαράδειγμαMethanopyrus kandleri
  2. μεσόφιλοι: Archaeans that live in neither too hot nor too cold, but moderate temperature are known as mesophiles. They grow and develop the best in temperature ranging from 20- 40 o C. They are typically found in cheese, yoghurt, etc.
    ΠαράδειγμαListeria monocytogenes
  3. Ψυχρόφιλοι: Archaeans that live in extremely cold temperatures are called psychrophiles or cycrophiles. They can grow and reproduce in temperature ranging from -20 o C to +10 o C. They are found in arctic and alpine soil, deep ocean water, high latitude, glacier, snowfields, etc.
    ΠαράδειγμαChryseobacterium greenlandensis

Euryarchaeota

Methane producing and salt loving archaea is known as euryarchaeota. This type is further divided into two sub-types.

  1. Μεθανογόνα: Archaeans that release methane as waste during the process of digestion or making energy. They play important role in carbon cycle and are often used in sewage treatment plant.
    ΠαράδειγμαMethanocaldococcusjannaschii, Methanobrevibactersmithii
  2. Halophiles: Archaeans that flourish in extremely saline locales are known as halophiles. They can be found anywhere with concentration of salt five times greater than that of the ocean such as Great Salt Lake, Owens Lake, Dead Sea, etc.
    ΠαράδειγμαDunaliella salina, Halobacterium salinarum.

Κοραρχαιώτα

According to the researches, this group of archaeans does not belong to the lineage of crenarchaeota and euryarchaeota but is enriched with mixed culture of both the types. They are found only in high temperature hydrothermal environment. However, they are not abundant in nature.