Archėjos – kas tai? Apibrėžimas, ypatybės ir klasifikacija

Sužinokite, kas yra archėjos: jų ypatybės, ekstremalios gyvenimo sąlygos, biochemija ir evoliucinė klasifikacija — aiškiai ir suprantamai.

Archaea (arba Archea) – tai vienaląsčių organizmų grupė, kurios pavadinimas kilęs iš graikų kalbos αρχαία – „senieji“. Archėjos sudaro vieną iš pagrindinių gyvųjų organizmų padalinių ir pasižymi specifinėmis struktūrinėmis, biocheminėmis ir genetinėmis savybėmis, kurios skiria jas nuo bakterijų ir eukariotų.

Struktūra ir ląstelės ypatybės

Kaip ir bakterijos, archėjos yra prokariotai – tai reiškia, kad jų ląstelėse nėra eukariotams būdingų branduolių ir sudėtingų ląstelių organelių. Tačiau archėjų ląstelių membranos ir sienelės cheminė sudėtis ženkliai skiriasi:

• ląstelių membranos lipidai turi eterinius ryšius ir izoprenoidinius šonus (vietoje bakterijų ir eukariotų esterinių riebalų), kartais susidaro monolayers – tai suteikia didesnį atsparumą aukštai temperatūrai ir cheminių medžiagų įtakai;
• daugelio archėjų sienelė neturi peptidoglikano (mūrino), o vietoje jo gali būti pseudomureinas arba kiti polimerai;
• archėjų transkripcija, translacija ir ribosominiu lygmeniu esančios RNR sintezės ypatybės dažnai artimesnės eukariotams nei bakterijoms, nors bendras ląstelės tipas lieka prokariotinis.

Metabolizmas ir prisitaikymas

Archėjos naudoja labai įvairius metabolinius kelius: nuo organinės medžiagos vartojimo iki chemosintetinių procesų. Svarbiausi pavyzdžiai:

• metanogenezė – procesas, kurio metu susidaro metanas; šis procesas atliekamas beveik išimtinai archėjų (ypač Euryarchaeota grupėje) ir svarbus lauko biogasų gamybai bei organinės medžiagos skilimui be deguonies;
• chemosintezė, pavyzdžiui, amoniaku mintančios archėjos, kurios dalyvauja azoto apykaitoje ir buvo rastos dirvožemyje bei jūros vandenyje;
• kai kurie archėjai geba gyventi ekstremaliose sąlygose: aukštoje temperatūroje (>80 °C), labai šarminėje arba rūgščioje terpėje, itin sūriame vandenyje ir pan.

Buveinės ir ekologinė reikšmė

Anksčiau archėjos daugiausia buvo siejamos su ekstremofilais – organizmais, gyvenančiais nepalankiose sąlygose. Iš tiesų jos buvo atrastos karštųjų versmių, geizerių ir kitų ekstremalių vietų aplinkoje (ekstremofilai): pavyzdžiui, kai kurie gyvena geizeriuose, juoduosiuose dūmuose, naftos gręžiniuose ir vandenyno gelmių karštose versmėse. Tačiau naujesni tyrimai parodė, kad archėjos plačiai paplitusios ir „įprastinėse“ ekosistemose – dirvožemyje, gėlame ir jūriniame vandenyje, žarnyno mikrobiotoje ir kitur. Dėl savo vaidmens anglies ir azoto cikluose archėjos yra ekologiniu požiūriu reikšmingos.

Evoliucija ir taksonomija

Anksčiau archėjos buvo priskiriamos kartu su bakterijomis vienai Monera karalystei (prokariotams) ir dažnai vadintos archebakterijomis, tačiau tai nebeatitinka šiuolaikinių žinių. Archėjų evoliucijos istorija yra savarankiška, o jų biochemija ir genų rinkinys skiriasi nuo bakterijų. Dėl to dabar jos priskiriamos atskirai sferai trijų sričių sistemoje, kur trys pagrindinės evoliucinės šakos yra Archaea, Bacteria ir Eukaryota.

Taksonomija nuolat atnaujinama remiantis metagenomikos ir filogenetikos duomenimis. Tradiciškai išskiriamos kelios didžiosios archėjų grupės (pvz., Euryarchaeota, Crenarchaeota), tačiau naujausi duomenys atskleidžia tokias klades kaip TACK ir Asgard – pastaroji ypač svarbi diskusijose apie eukariotų kilmę, nes Asgard archėjos turi genus ir baltymus, susijusius su eukariotų kilme.

Dauginimasis ir genetinis mainai

Archėjos daugintis paprastai dauginasi nelytiniu keliu (pvz., dalijimusi, gemalojimu), tačiau jose taip pat aptinkami genų mainai ir horizontalusis genų perdavimas – transformacija, transdukcija ir kiti mechanizmai, kurie prisideda prie genetinės įvairovės bei prisitaikymo.

Praktinė reikšmė ir panaudojimas

• biotechnologijos: termostabilios archėjų fermentų formos (pvz., tam tikros polimerazės, proteazės) naudojamos molekulinės biologijos procedūrose ir pramoniniuose procesuose;
• atitarnavimas energetikai: metanogeninės archėjos svarbios biogasų gamyboje;
• ekologija ir klimatas: metaną gaminančios archėjos įtakoja metano emisijas bei anglies apykaitą;
• moksliniai tyrimai: archėjų tyrimai padeda suprasti gyvybės evoliuciją, eukariotų kilmę ir gyvenimo galimybes ekstremaliose sąlygose (asterobiologija).

Nors daugelis archėjų iš pradžių atrasti ekstremaliuose ekologiniuose nišuose, šioms organizmų grupėms būdinga didžiulė įvairovė ir svarbi ekologinė bei mokslo reikšmė. Tyrimai ir toliau atskleidžia naujus archėjų klastus, metabolinius kelius ir jų santykius su kitomis gyvybės šakomis, todėl archėjų taksonomija ir vaidmuo biosferoje nuolat tikslinami.

Klausimai ir atsakymai

K: Kaip vadinasi vienaląsčių organizmų grupė?

K: Iš kur kilęs šis pavadinimas?

K: Archaea yra prokariotai ar eukariotai?

K.: Kokioje aplinkoje jos buvo atrastos iš pradžių?

K: Ar dabar manoma, kad archėjos paplitusios vidutinio sunkumo sąlygomis?

K: Kokioje temperatūroje gali išgyventi kai kurios archėjos?

K: Kaip Archaea klasifikuojamos trijų sričių sistemoje?

Paieška pagal raidę