BIOLOGIAN 3 OSA-ALUETTA (WOESE-LUOKITTELU) - BIOLOGIA - 2026

Kolmella alalla biologian tai kolmen nimipalvelin on ehdottama luokitus biologi Carl Woese 70-luvun lopulla, joka hajotetun orgaanisen olennot bakteerit, Archaea ja Eukaryota verkkotunnuksia.

Tämä luokittelu "alueiksi" on parempi kuin perinteinen jakojärjestelmä viiteen tai kuuteen valtakuntaan, joista olemme parhaiten tuttuja. Domeenien perustava jako on jakaa prokaryootit kahteen domeeniin, joissa archaea liittyy enemmän eukaryooteihin kuin toiseen prokaryoottiryhmään - bakteereihin.

Lähde: Rock 'n Roll, Wikimedia Commonsista

Useimmat biologit hyväksyvät tämän fylogeneettisen järjestelyn. Jotkut kirjoittajat ovat kuitenkin ehdottaneet bioinformatiikan ja tilastollisten työkalujen kehittämisessä uusia suhteita elävien olentojen välillä, mikä uhmaa Woesen luokitusta.

Luokitteluhistoria

Jako kahteen valtakuntaan: Animalia ja Plantae

Ennen Woesen ja hänen kollegoidensa teosten julkaisua biologit käyttivät "perinteistä" luokitusta käyttämällä yksinkertaista ja intuitiivista dichotoomia, joka jakoi kasveja eläimistä - muodollisesti Animaliasta ja Plantaesta.

Tässä jaossa kaikkia bakteereja, sieniä ja fotosynteettisiä protisteja pidettiin "kasveina", kun taas alkueläimet ryhmiteltiin yhdessä eläinten kanssa.

Tieteen kehityksen, nykyaikaisten menetelmien kehittämisen ja orgaanisten olentojen perusteellisemman analyysin myötä kävi selväksi, että jakautuminen kasveiksi ja eläimiksi ei sopinut näiden todelliseen evoluutiohistoriaan. Itse asiassa se oli "maalaismaista" ja epäjohdonmukaista yksinkertaistamista heidän välisissä suhteissa.

Jako kolmeen valtakuntaan:

Tämän tilanteen korjaamiseksi tunnettu evoluutiobiologi ja ornitologi Ernst Haeckel lisäsi luetteloon uuden valtakunnan: Protista-valtakunnan.

Tällä luokittelulla saatiin selkeämpi muotojako, joita ei selvästikään pitäisi ryhmitellä. Luokittelu pysyi kuitenkin hälyttävän ongelmallisena.

Jako viiteen valtakuntaan

Vuonna 1969 amerikkalainen ekologi Robert Harding Whittaker ehdotti jakojärjestelmää viiteen valtakuntaan: Animalia, Plantae, Fungi, Monera ja Prostista.

Tämä järjestelmä perustuu pääasiassa solutyyppeihin, jotka muodostavat organismeja. Moneran jäsenet ovat yksisoluisia ja prokaryoottisia olentoja, kun taas protistit ovat myös yksisoluisia, mutta eukaryoottisia.

Jäljelle jäävät kolme valtakuntaa - Animalia, Plantae ja sienet - luokitellaan ravinteiden hankkimismuodon perusteella. Kasveilla on fotosynteettisiä kykyjä, sienet erittävät entsyymejä ympäristöön, jota seuraa ravintoaineiden imeytyminen, ja eläimet kuluttavat ruokansa sisäisen tai ulkoisen ruuansulatuksen avulla.

Organismien jakaminen viiteen valtakuntaan oli ajankohtaisten systemaatikkojen hyväksymä, koska he katsoivat, että luokittelu mukautettiin yhä enemmän elävien olentojen todellisiin evoluutiosuhteisiin.

Jako kolmeen verkkotunnukseen

Illinoisin yliopiston professori Carl Woese aloitti 1970-luvulla todisteiden löytämisen tietylle tuntemattomalle erittäin silmiinpistävän yksisoluisten organismien ryhmälle. He asuivat ympäristöissä, joissa oli äärimmäisiä lämpötilan, suolapitoisuuden ja pH: n olosuhteita, joissa uskottiin, että elämää ei voida ylläpitää.

Ensi silmäyksellä nämä organismit luokiteltiin bakteereiksi, ja niitä kutsuttiin arkebakteereiksi. Arkebakteerien syvällisempi ja yksityiskohtaisempi tarkastelu teki kuitenkin selväksi, että erot bakteerien kanssa olivat niin silmiinpistäviä, että niitä ei voitu luokitella samaan ryhmään. Itse asiassa samankaltaisuus oli vain pinnallista.

Tällä tavalla molekyyliset todisteet antoivat tälle tutkijaryhmälle mahdollisuuden luoda kolmen domeenin luokittelujärjestelmä: bakteerit, Archaea ja Eukaryota.

Uuden sukututkimussuhteen ehdottaminen organismien välillä merkitsi tapahtumaa, jolla on suuri merkitys uudenaikaisessa biologiassa. Tämän tärkeän löytön seurauksena Woese voitti kansallisen tiedemitalin vuonna 2000.

Elämän kolme osa-aluetta

Carl Woesen ehdottama elämäpuu määrittelee orgaanisten olentojen mahdolliset sukututkimussuhteet, mikä viittaa elämän kolmen alueen olemassaoloon.

Tämä hypoteesi esitettiin 16S ribosomaalisen RNA: n - lyhennettynä 16S rRNA: lla - analyysin ansiosta.

Tämä merkki on komponentti prokaryoottisen ribosomin 30S-alayksiköstä. Woesen työn jälkeen sitä on käytetty laajasti fylogeneettisiin päätelmiin. Nykyään on erittäin hyödyllistä vahvistaa bakteerien luokittelu ja tunnistus.

Seuraavaksi kuvaamme kunkin jäsenen, joka koostuu kolmesta elämänalueesta, merkittävimmät ominaisuudet:

Archaea-verkkotunnus

archaea

Arhaea on organismeja, joille on ominaista pääasiassa asuinympäristö, muun muassa äärimmäisissä lämpötiloissa, happamuus- ja pH-olosuhteissa.

Tällä tavoin niitä on löydetty vesistä, joilla on huomattavasti korkeat suolaliuospitoisuudet, happamassa ympäristössä ja kuumissa lähteissä. Jotkut archaea-alueet asuvat myös alueilla, joilla on "keskimääräiset" olosuhteet, kuten joidenkin eläinten maaperä tai ruuansulatuselimet.

Solu- ja rakenteellisesta näkökulmasta archaealle on tunnusomaista: niissä ei ole ydinmembraania, kalvojen lipidit yhdistetään eetterisidoksilla, ne edustavat soluseinää - mutta tämä ei koostu peptidoglykaanista, ja geenien rakenne on samanlainen kuin pyöreissä kromosomeissa olevat eukaryootit.

Näiden prokaryoottien lisääntyminen on epäseksuaalia, ja horisontaalinen geeninsiirto on osoitettu.

Archaea luokittelu

Ne luokitellaan metaaniogeenisiksi, halogeenisiksi ja lämpöhappoofiileiksi. Ensimmäinen ryhmä käyttää hiilidioksidia, vetyä ja typpeä energian tuottamiseen tuottaen metaanikaasua jätetuotteena. Ensimmäinen sekvensoitava kaari kuuluu tähän ryhmään.

Toinen ryhmä, halogeeniprofiilit, ovat "suolan ystäviä". Sen kehittämiseksi on välttämätöntä, että ympäristöllä on suolaliuospitoisuus noin 10 kertaa suurempi kuin valtameressä. Jotkut lajit kestävät jopa 30 kertaa korkeammat pitoisuudet. Näitä mikro-organismeja löytyy Kuolleesta merestä ja haihtuneista lampista.

Lopuksi, termohappofiilit kestävät äärimmäisiä lämpötiloja: yli 60 astetta (jotkut voivat sietää yli 100 astetta) ja alle veden jäätymispisteen.

On tarpeen selventää, että nämä ovat optimaaliset olosuhteet näiden mikro-organismien elämälle - jos altistamme ne huoneenlämmölle, on täysin mahdollista, että ne kuolevat.

Bakteerialue

Mycobacterium tuberculosis -bakteerit

Bakteeridomeeni käsittää suuren ryhmän prokaryoottisia mikro-organismeja. Yleensä yhdistämme heidät yleensä sairauksiin. Mikään ei ole kauempana todellisuudesta kuin tämä väärinkäsitys.

Vaikka on totta, että tietyt bakteerit aiheuttavat kuolemaan johtavia sairauksia, monet niistä ovat hyödyllisiä tai elävät kehossamme luomalla commensal-suhteita, jotka ovat osa normaalia kasvistoa.

Bakteereilla ei ole ydinmembraania, heistä puuttuu itse organelit, niiden solukalvo koostuu lipideistä, joissa on esterityyppiset sidokset, ja seinä koostuu peptidoglykaanista.

Ne lisääntyvät aseksuaalisesti, ja horisontaaliset geeninsiirtotapahtumat on todistettu.

Bakteerien luokittelu

Vaikka bakteerien luokittelu on todella monimutkainen, tässä keskustellaan alueen, syanobakteerien ja eubakteerien perustavanlaatuisista jakautumista.

Sinilevien bakteerit ovat sinivihreitä fotosynteettisiä bakteereja, jotka tuottavat happea. Fossiilisten tietojen mukaan ne ilmestyivät noin 3,2 miljardia vuotta sitten ja olivat vastuussa radikaalista muutoksesta anaerobisesta ympäristöstä aerobiseen (happea sisältävään) ympäristöön.

Eubakteerit ovat puolestaan ​​todellisia bakteereja. Näitä esiintyy monimuotoisissa morfologioissa (kokkeja, baciileja, vibrioita, kierteisiä, mm.) Ja niiden liikkuvuudelle on modifioitu rakenteita, kuten silikot ja silmut.

Eukaryan verkkotunnus

Ihmisen solujen eukaryoottinen esitys. Voit nähdä ytimen

Eukaryootit ovat organismeja, jotka erottuvat ensisijaisesti hyvin määritellyn ytimen läsnäolosta, jonka rajaa monimutkainen biologinen kalvo.

Verrattuna muihin domeeneihin, kalvolla on monenlainen rakenne ja lipideissä on esterimaisia ​​sidoksia. Ne esittävät todellisia organelleja, joita rajaavat membraanit, genomin rakenne on samanlainen kuin archaea, ja se on järjestetty lineaarisissa kromosomeissa.

Ryhmien lisääntyminen on poikkeuksellisen monimuotoista, ja siinä esiintyy sekä seksuaalista että epäseksuaalista modaliteettiä, ja monet ryhmän jäsenet kykenevät lisääntymään molemmilla tavoilla - ne eivät ole toisiaan poissulkevia.

Eukaryoottien luokittelu

Siihen kuuluu neljä valtakuntaa hyvin monimuotoisilla ja heterogeenisillä muodoilla: protisteja, sieniä, pantteja ja eläimiä.

Protistit ovat yksisoluisia eukaryootteja, kuten euglena ja paremecia. Organismit, joita tunnemme yleisesti sieninä, ovat sieni-valtakunnan jäseniä. On olemassa uni- ja monisoluisia muotoja. Ne ovat ekosysteemien avaintekijöitä kuolleiden orgaanisten aineiden hajottamiseksi.

Kasvit koostuvat fotosynteesistä, jonka soluseinä valmistetaan pääasiassa selluloosasta. Sen näkyvin ominaisuus on fotosynteettisen pigmentin: klorofyllin läsnäolo.

Se sisältää saniaisia, sammalta, saniaisia, kuntosoloja ja ruokasoluja.

Eläimet käsittävät ryhmän heterotroofisia monisoluisia orgaanisia olentoja, joista suurin osa on kyky liikkua ja siirtää. Ne on jaettu kahteen suureen ryhmään: selkärangattomat ja selkärangattomat.

Selkärangattomat koostuvat hanuista, nisäkkäistä, nematodeista, nilviäisistä, niveljalkaisista, piikkinahkaisista ja muista pienistä ryhmistä. Samoin selkärankaiset ovat kaloja, sammakkoeläimiä, matelijoita, lintuja ja nisäkkäitä.

Eläimet ovat onnistuneet kolonisoimaan käytännöllisesti katsoen kaikki ympäristöt, mukaan lukien valtameret ja ilmaympäristöt, esittäen monimutkaiset mukautukset jokaiselle.

Viitteet

1. Forterre P. (2015). Universaali elämäpuu: päivitys. Frontiers in microbiology, 6, 717.
2. Koonin EV (2014). Carl Woesen näkemys solujen evoluutiosta ja elämän alueista. RNA-biologia, 11 (3), 197 - 204.
3. Margulis, L., ja Chapman, MJ (2009). Valtakunnat ja alueet: havainnollistettu opas maan elämän fylasta. Academic Press.
4. Sapp, J. (2009). Uudet evoluutiopohjat: elämän puussa. Oxford University Press.
5. Sapp, J., & Fox, GE (2013). Ainutlaatuinen tavoite universaalisesta elämäpuusta. Mikrobiologian ja molekyylibiologian katsaukset: MMBR, 77 (4), 541-50.
6. Staley JT (2017). Domeenisoluteoria tukee Eukaryan, bakteerien ja arhaan, sekä Ydinosasto -yhteensopivuuden hypoteesin itsenäistä kehitystä. Avoin biologia, 7 (6), 170041.