Systém se třemi doménami - Three-domain system

BakterieArchaeaEucaryotaAquifexTermotogaCytophagaBacteroidesBacteroides-CytophagaPlanctomycesSiniceProteobakterieSpirochetyGrampozitivní bakterieZelené filantropické bakteriePyrodicticumTermoproteusThermococcus celerMethanococcusMethanobacteriumMethanosarcinaHalofiliEntamoebaeSlizová formaZvířeHoubaRostlinaCiliateBičíkatýTrichomonadMicrosporidiaDiplomonad
A fylogenetický strom na základě rRNA údaje zdůrazňující separaci bakterií, archea a eukaryot, jak navrhuje Carl Woese et al. v roce 1990

The třídoménový systém je biologická klasifikace představil Carl Woese et al. v roce 1990[1][2] který rozděluje buněčný život formy do archaea, bakterie, a eukaryot domén. Klíčovým rozdílem od dřívějších klasifikací je rozdělení archaea z bakterie.

Pozadí

Woese argumentoval na základě rozdílů v 16S rRNA geny že každá bakterie, archaea a eukaryota vznikly odděleně od předchůdce se špatně vyvinutými genetický strojní zařízení, často nazývané a progenot. Aby odrážel tyto primární linie původu, s každou zacházel jako s doménou rozdělenou do několika různých království. Původně jeho rozdělení prokaryot bylo Eubakterie (Nyní Bakterie) a Archeobakterie (Nyní Archaea). Woese zpočátku používal termín „království“ k označení tří primárních fylogenických seskupení a tato nomenklatura byla široce používána, dokud nebyl v roce 1990 přijat termín „doména“.[2]

Přijetí platnosti fylogeneticky platné klasifikace podle Woeseho bylo pomalým procesem. Přední biologové včetně Salvador Luria a Ernst Mayr namítal proti jeho rozdělení na prokaryoty.[3][4] Ne veškerá jeho kritika byla omezena na vědeckou úroveň. Desetiletí katalogizace oligonukleotidů náročných na práci mu zanechalo pověst „kliky“ a Woese by podle novinového článku vytištěného v časopise pokračoval přezdívkou „Microbiology's Scarred Revolutionary“. Věda.[5] Rostoucí množství podpůrných dat vedlo vědecká společnost přijmout Archea do poloviny 80. let.[6] Dnes jen málo vědců lpí na myšlence sjednocené Prokaryi.[7]

Klasifikace

Elektronový mikrofotografie Sulfolobus infikovaného virem Sulfolobus STSV1.
Rastrovací elektronový mikrofotografie S. aureus; přidána falešná barva
Australská rosnička zelená (Litoria caerulea)
Systém tří domén zahrnuje Archaea (reprezentováno Sulfolobus, vlevo, odjet), Bakterie (reprezentováno S. aureus, prostřední) a Eukarya (zastoupená Australský Rosnička zelená, že jo)

Systém se třemi doménami přidává úroveň klasifikace (domény) „nad“ království přítomná v dříve používaných pěti nebo systémy šesti království. Tento klasifikační systém rozpoznává základní předěl mezi dvěma prokaryotickými skupinami, pokud se zdá, že Archaea je více spjata s eukaryoty než s jinými prokaryoty - bakterie podobné organismy s ne buněčné jádro. Současný systém třídí dříve známá království do těchto tří domén: Archaea, Bakterie, a Eukarya.

Doména Archaea

The Archaea jsou prokaryotický, bez jaderné membrány, ale s odlišnou biochemií a RNA markery z bakterií. The Archaejci Mají jedinečnou starodávnou evoluční historii, pro kterou jsou považováni za jedny z nejstarších druhů organismů na Zemi, zejména za jejich rozmanité exotické metabolismy, které jim umožňují živit se anorganickými látkami. Původně klasifikovány jako exotické bakterie a poté překlasifikovány jako archebakterie, jediným snadným způsobem, jak je na první pohled odlišit od „skutečných“ bakterií, je extrémní drsné prostředí, ve kterém se notoricky daří.

Některé příklady archeálních organismů jsou:

Bakterie domény

The Bakterie jsou také prokaryotický; jejich doména se skládá z buněk s bakteriální rRNA, bez jaderné membrány, a jejichž membrány mají primárně diacylglycerol diesterové lipidy. Mnozí, kteří jsou tradičně klasifikováni jako bakterie, prospívají ve stejných prostředích upřednostňovaných lidmi a byli prvními prokaryoty objevil; krátce se jim říkalo Eubakterie nebo „opravdové“ bakterie, když byla Archaea poprvé rozpoznána jako odlišná clade.

Nejznámější patogenní prokaryotické organismy patří k bakteriím (viz[8] pro výjimky). Z tohoto důvodu, a protože se Archaea obvykle obtížně pěstuje v laboratořích, jsou bakterie v současné době studovány intenzivněji než Archaea.

Některé příklady bakterií zahrnují:

Doména Eukarya

Eukarya jsou jednoznačně organismy, jejichž buňky obsahují jádro vázané na membránu. Zahrnují mnoho velkých jednobuněčných organismů a všechny známémikroskopické organismy. Částečný seznam eukaryotických organismů zahrnuje:

Královské houby nebo houby
Kingdom Plantae nebo rostliny
Kingdom Animalia nebo zvířata

Niky

Každý ze tří typů buněk má tendenci zapadat do opakujících se specialit nebo rolí. Bakterie bývají nejplodnějšími rozmnožovateli, přinejmenším v mírném prostředí. Archaejci mají tendenci rychle se přizpůsobovat extrémním prostředím, jako jsou vysoké teploty, vysoké kyseliny, vysoká síra atd. To zahrnuje přizpůsobení k použití nejrůznějších zdrojů potravy. Eukaryoty jsou nejflexibilnější, pokud jde o vytváření kooperativních kolonií, například v mnohobuněčných organismech, včetně lidí. Ve skutečnosti je struktura eukaryotu pravděpodobně odvozena od spojování různých typů buněk, formování organely.

Parakaryon myojinensis (incertae sedis ) je jednobuněčný organismus známý jedinečným příkladem. „Tento organismus se jeví jako odlišná forma života prokaryoty a eukaryoty ",[9] s vlastnostmi obou.

Alternativy

Části teorie tří domén byly zpochybněny vědci včetně Ernst Mayr, Thomas Cavalier-Smith, a Radhey S. Gupta.[10][11][12] Gupta zejména tvrdí, že primární dělení v prokaryotech by mělo být mezi těmi, které jsou obklopeny jedinou membránou (monoderm), včetně grampozitivních bakterií a archebakterií, a těly s vnitřní a vnější buněčnou membránou (diderm), včetně gramnegativních bakterií . Tvrdí, že sekvence rysů a fylogenezí z některých vysoce konzervovaných proteinů jsou v rozporu s teorií tří domén a že by mělo být upuštěno i přes její široké přijetí.

Nedávná práce navrhla, že se Eukarya mohla ve skutečnosti oddělit od domény Archaea. Podle Spang et al. Lokiarchaeota ve fylogenomických analýzách tvoří monofyletickou skupinu s eukaryoty. Přidružené genomy také kódují rozšířený repertoár eukaryotických podpisových proteinů, které naznačují sofistikované schopnosti remodelace membrány.[13] Tato práce navrhuje systém dvou domén na rozdíl od téměř univerzálně přijatého systému tří domén.

Viz také

Reference

  1. ^ Woese CR, Fox GE (listopad 1977). "Fylogenetická struktura prokaryotické domény: primární království". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 74 (11): 5088–90. Bibcode:1977PNAS ... 74,5088W. doi:10.1073 / pnas.74.11.5088. PMC  432104. PMID  270744.
  2. ^ A b Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (červen 1990). „Směrem k přirozenému systému organismů: návrh domén Archaea, Bacteria a Eucarya“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 87 (12): 4576–9. Bibcode:1990PNAS ... 87,4576 W.. doi:10.1073 / pnas.87.12.4576. PMC  54159. PMID  2112744.
  3. ^ Mayr, Ernst (1998). „Dvě říše nebo tři?“. Sborník Národní akademie věd. 95 (17): 9720–9723. Bibcode:1998PNAS ... 95,9720 mil. doi:10.1073 / pnas.95.17.9720. PMC  33883. PMID  9707542.
  4. ^ Sapp, Jan A. (Prosinec 2007). "Struktura mikrobiální evoluční teorie". Studie historie a filozofie vědy Část C: Studie historie a filozofie biologických a biomedicínských věd. 38 (4): 780–95. doi:10.1016 / j.shpsc.2007.09.011. PMID  18053933.
  5. ^ Morell, V. (02.02.1997). „Mikrobiologická zjizvená revoluce“. Věda. 276 (5313): 699–702. doi:10.1126 / science.276.5313.699. ISSN  0036-8075. PMID  9157549.
  6. ^ Sapp, Jan A. (2009). Nové základy evoluce: na stromě života. New York: Oxford University Press. ISBN  978-0-199-73438-2.
  7. ^ Koonin, Eugene (2014). „Vize Carla Woeseho o buněčné evoluci a doménách života“. RNA Biology. RNA Biol. 11 (3): 197–204. doi:10,4161 / rna.27673. PMC  4008548. PMID  24572480.
  8. ^ Eckburg, Paul B .; Lepp, Paul W .; Relman, David A. (2003). „Archaea a jejich potenciální role v nemoci člověka“. Infekce a imunita. 71 (2): 591–596. doi:10.1128 / IAI.71.2.591-596.2003. PMC  145348. PMID  12540534.
  9. ^ Yamaguchi M, Mori Y, Kozuka Y, Okada H, Uematsu K, Tame A, Furukawa H, Maruyama T, Worman CO, Yokoyama K (2012). „Prokaryot nebo eukaryot? Unikátní mikroorganismus z hlubin moře“. Journal of Electron Microscopy. 61 (6): 423–31. doi:10.1093 / jmicro / dfs062. PMID  23024290.
  10. ^ Gupta, Radhey S. (1998). „Třetí doména života (Archaea): Zjištěný fakt nebo ohrožené paradigma ?: Nový návrh na klasifikaci organismů na základě proteinových sekvencí a buněčné struktury “. Teoretická populační biologie. 54 (2): 91–104. doi:10.1006 / tpbi.1998.1376. PMID  9733652.
  11. ^ Mayr, E. (1998). „Dvě říše nebo tři?“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95 (17): 9720–9723. Bibcode:1998PNAS ... 95,9720 mil. doi:10.1073 / pnas.95.17.9720. PMC  33883. PMID  9707542.
  12. ^ Cavalier-Smith, Thomas (2002). „Neomuranský původ archebakterií, negibakteriální kořen univerzálního stromu a bakteriální megaklasifikace“. Int J Syst Evol Microbiol. 52 (1): 7–76. doi:10.1099/00207713-52-1-7. PMID  11837318.
  13. ^ Spang, Anja (2015). „Komplexní archaea, která překlenuje propast mezi prokaryoty a eukaryoty“. Příroda. 521 (7551): 173–179. Bibcode:2015Natur.521..173S. doi:10.1038 / příroda14447. PMC  4444528. PMID  25945739.