Bioloogia kolm valdkonda (Woese'i klassifikatsioon)



The bioloogia kolm valdkonda või kolm domeenisüsteemi on klassifikatsioon, mille bioloog Carl Woese pakkus välja 70ndate lõpus, mis jagab mahepõllumajanduslikke olendeid Bakterite, Archaea ja Eukaryota domeenides.

See "domeenide" klassifikatsioon on parem kui tavapärane jagamisviis viies või kuues kuningriigis, millega me oleme tuttavamad. Domeenide põhiline jagunemine on jagada prokarüootid kaheks domeeniks, kus araak on rohkem seotud eukarüootidega, kui teise prokarüootide grupiga - bakteritega.

Sellist filogeneetilist järjekorda aktsepteerivad enamik biolooge. Bioinformaatika ja statistiliste tööriistade arendamisega on mõned autorid välja pakkunud uusi seoseid elusolendite vahel, mis rikub Woese klassifikatsiooni.

Indeks

  • 1 Klassifikatsiooni ajalugu
    • 1.1 Jagamine kahte kuningriiki: Animalia ja Plantae
    • 1.2 Jagamine kolme kuningriiki: Animalia, Plantae ja Protista
    • 1.3 Jagage viie kuningriiki
    • 1.4 Jaotus kolmes valdkonnas
  • 2 Elu kolm valdkonda
  • 3 Archaea domeen
    • 3.1 Arhiivi liigitamine
  • 4 Domeenibakterid
    • 4.1 Bakterite klassifitseerimine
  • 5 Domeen Eukarya
    • 5.1 Eukarüootide klassifikatsioon
  • 6 Viited

Klassifikatsiooni ajalugu

Jagamine kaheks kuningriigiks: Animalia ja Plantae

Enne Woese ja tema kolleegide teoste avaldamist kasutasid bioloogid "traditsioonilist" klassifikatsiooni, kasutades lihtsaid ja intuitiivseid dikotoomiaid, mis jagasid taimi loomadelt - formaalselt Animalia ja Plantae.

Selles jaos loeti kõiki baktereid, seeni ja fotosünteesi protiste "taimedeks", samas kui algloomad olid loomadega rühmitatud..

Teaduse edenemise, kaasaegsete meetodite arendamise ja mahepõllumajanduslike olendite põhjalikuma analüüsi tulemusena selgus, et taimede ja loomade jagunemine ei sobinud nende tõelise evolutsiooniajalooga. Tegelikult oli see nende vaheliste suhete "maamees" ja ebajärjekindel lihtsustamine.

Jagamine kolmes riigis: Animalia, Plantae ja Protista

Selle olukorra parandamiseks lisas tuntud evolutsiooni bioloog ja ornitoloog Ernst Haeckel loendisse uue kuningriigi: Kuningriigi Protista.

See klassifikatsioon saavutas vormide selgema jaotuse, mida ilmselt ei tohiks rühmitada. Klassifikatsioon jäi siiski murettekitavalt problemaatiliseks.

Jagamine viieks kuningriigiks

1969. aastal pakkus Ameerika ökoloog Robert Harding Whittaker välja viie kuningriigi jagamise kava: Animalia, Plantae, Fungi, Monera ja Prostista.

See süsteem põhineb peamiselt rakutüüpidel, mis moodustavad organisme. Monera liikmed on ühe- ja prokarüootsed olendid, samas kui protistid on ka ühekomponentsed, kuid eukarüootsed.

Kolme ülejäänud kuningriiki - Animalia, Plantae ja Fungi - klassifitseeritakse nende toitumisviisi järgi. Taimedel on fotosünteesivõime, seened sekreteerivad ensüüme keskkonda, millele järgneb toitainete imendumine ning loomad tarbivad oma toitu sisemise või välise seedimisega.

Organisatsioonide jagunemine viies kuningriigis oli aja süstemaatika poolt laialdaselt aktsepteeritud, sest nad leidsid, et klassifikatsioon kohandati üha enam elusolendite tegelike evolutsiooniliste suhetega..

Jagamine kolmes valdkonnas

70-ndatel hakkas Illinoisi Ülikooli professor Carl Woese leidma tõendeid teatud tundmatute rühmade kohta, mis on väga silmatorkavad üheahelalised organismid. Nad elasid keskkondades, kus valitses äärmuslikud temperatuurid, soolsus ja pH, kus arvati, et elu ei saa säilitada.

Esmapilgul klassifitseeriti need organismid bakteriteks ja neid nimetati arheebakteriteks. Kuid sügavam ja üksikasjalikum arheebakterite ülevaade näitas, et erinevused bakteritega olid nii märgatavad, et neid ei saa klassifitseerida samasse rühma. Tegelikult oli sarnasus lihtsalt pealiskaudne.

Sel moel võimaldasid molekulaarsed tõendid selle uurijate rühma luua kolme valdkonna klassifitseerimissüsteemi: bakterid, araabia ja Eukaryota..

Soovita uudseid genealoogilisi suhteid organismide vahel, tähistasid tänapäeva bioloogias väga tähtsat sündmust. See oluline avastus viis Woese'i võitma riikliku teaduse medali 2000. aastal.

Elu kolm valdkonda

Carl Woese pakutud elupuu loob võimalikud genealoogilised suhted orgaaniliste olendite vahel, mis viitab kolmele eluvaldkonnale..

See hüpotees pakuti välja tänu 16S ribosomaalse RNA analüüsile, lühendatult 16S rRNA-ks.

See marker on prokarüootse ribosoomi 30S subühiku komponent. Pärast Woese tööd on seda laialdaselt kasutatud filogeneetiliseks järelduseks. Tänapäeval on väga kasulik määrata bakterite klassifikatsioon ja identifitseerimine.

Järgnevalt kirjeldame iga kolme eluvaldkonda kuuluva liikme kõige olulisemaid omadusi:

Archaea domeen

Arhiiv on organismid, mida iseloomustavad peamiselt elamistingimused, kus on äärmuslikud temperatuurid, happesus, pH.

Sel viisil on need leitud märkimisväärselt kõrge soolasisaldusega vetes, happelises keskkonnas ja termilise veega. Lisaks elavad mõned arhiivid ka keskmiste tingimustega piirkondades, nagu mõnede loomade pinnas või seedetrakt.

Raku- ja struktuurilisest vaatepunktist on arheele iseloomulik: neil ei ole tuumamembraani, membraanide lipiidid on seotud eetri sidemetega, nad kujutavad endast rakuseina, kuid see ei koosne peptidoglükaanist ja geenide struktuur on sarnane eukarüootidele ringkromosoomidel.

Nende prokarüootide paljunemine on ebatavaline ja on näidatud horisontaalset geeniülekannet.

Arhiivi klassifikatsioon

Nad on klassifitseeritud metanogeenseteks, halofiilseteks ja termoatsidofiilseteks. Esimeses rühmas kasutatakse energia tootmiseks süsinikdioksiidi, vesinikku ja lämmastikku ning jäätmetena tekib metaangaas. Esimesed sekveneeritavad kaared kuuluvad sellesse rühma.

Teine rühm, halofiilid, on "soola armastajad". Selle arendamiseks on vajalik, et keskkond oleks soola kontsentratsiooniga umbes 10 korda suurem kui ookeanil. Mõned liigid võivad taluda kuni 30 korda suuremaid kontsentratsioone. Need mikroorganismid on surnud merel ja aurutatud tiikides.

Lõpuks, termoatsidofiilid suudavad taluda äärmuslikke temperatuure: üle 60 kraadi (mõned taluvad rohkem kui 100 kraadi) ja madalamad kui vee külmumispunkt.

On vaja selgitada, et need on nende mikroorganismide elu jaoks optimaalsed tingimused - kui me paljastame need toatemperatuurile, on täiesti võimalik, et nad surevad.

Bakterite domeen

Bakteriaalne domeen sisaldab laia rühma prokarüootseid mikroorganisme. Üldiselt seostame neid tavaliselt haigustega. Tegelikult ei ole midagi muud kui see arusaamatus.

Kuigi on tõsi, et teatud bakterid põhjustavad surmavaid haigusi, on paljud neist kasulikud või elavad meie kehades, mis loovad kommensaalseid suhteid ja moodustavad osa meie tavalisest taimestikust..

Bakteritel ei ole tuumamembraani, neil puuduvad organellid, nende rakumembraan koosneb estri tüüpi sidemetega lipiididest ja seina koosneb peptidoglükaanist.

Nad paljunevad aseksuaalselt ja on tõestatud horisontaalse geeniülekande sündmused.

Bakterite klassifitseerimine

Kuigi bakterite klassifitseerimine on tõesti keeruline, käsitleme siin põhivaldkonna jagunemist, tsüanobaktereid ja eubaktereid..

Tsüanobakterite liikmed on sinise rohelise fotosünteesi bakterid, mis toodavad hapnikku. Fossiilsete andmete kohaselt ilmusid need umbes 3,2 miljardit aastat tagasi ja olid vastutavad anaeroobsetest keskkondadest aeroobse (hapnikurikka) keskkonna muutuse eest.

Eubakterid on aga tõelised bakterid. Neid esitatakse mitmesuguste morfoloogiate (kokkid, bacillid, vibrios, spiraalsed) poolest ja nende struktuurid on kohandatud nende liikuvuse, näiteks räpaste ja lipukeste jaoks..

Domeen Eukarya

Eukarüootid on organismid, mida iseloomustab eelkõige hästi määratletud tuuma olemasolu, mis on piiritletud kompleksse bioloogilise membraaniga..

Võrreldes teiste domeenidega on membraanil erinevad struktuurid ja lipiididel on ester-tüüpi sidemed. Nad esitlevad tõelisi organelle, mida piiravad membraanid, genoomi struktuur sarnaneb araabiga ja on organiseeritud lineaarseteks kromosoomideks.

Grupi reprodutseerimine on erakordselt mitmekesine, eksponeerides nii seksuaalset kui ka ebatavalist vormi ning paljud rühma liikmed on võimelised mõlemal viisil paljunema - nad ei ole üksteist välistavad.

Eukarüootide klassifikatsioon

See sisaldab nelja väga mitmekesise ja heterogeense kuningriiki: protistid, seened, pantas ja loomad.

Protistid on ühikulised eukarüoodid, nagu euglenas ja paremecios. Organismid, mida me tavaliselt teame seentena, on seente kuningriigi liikmed. Seal on unikaalsed ja mitmetahulised vormid. Nad on ökosüsteemide põhielemendid surnud orgaanilise aine lagundamiseks.

Taimed koosnevad fotosünteetilistest organismidest, mille rakuseina moodustavad peamiselt tselluloos. Selle kõige silmatorkavam omadus on fotosünteetiline pigment: klorofüll.

Siia kuuluvad sõnajalad, samblad, sõnajalad, võimlemispiirkonnad ja nahkhiired.

Loomad sisaldavad rühma heterotroofseid pluritsellulaarseid orgaanilisi olendeid, millest enamik on võimelised liikuma ja nihkuma. Need on jagatud kaheks suureks rühmaks: selgrootutele ja selgrootutele.

Selgrootud moodustavad poorsed, cnidarianid, nematoodid, limused, lülijalgsed, okasnahksed ja muud väikesed rühmad. Samamoodi on selgroogsed kala, kahepaiksed, roomajad, linnud ja imetajad.

Loomadel on õnnestunud koloniseerida praktiliselt kõik keskkonnad, sealhulgas ookeanid ja õhukeskkonnad, millel on igaühe jaoks keeruline kohandamine..

Viited

  1. Forterre P. (2015). Universaalne elu puu: uuendus. Piirid mikrobioloogias, 6, 717.
  2. Koonin E. V. (2014). Carl Woese nägemus raku arengust ja eluvaldkondadest. RNA bioloogia, 11(3), 197-204.
  3. Margulis, L., & Chapman, M. J. (2009). Kuningriigid ja domeenid: illustreeritud juhis Maa elu phyla kohta. Academic Press.
  4. Sapp, J. (2009). Arengu uued alused: elupuule. Oxfordi ülikooli ajakirjandus.
  5. Sapp, J., & Fox, G. E. (2013). Unikaalne universaalse elu puu otsimine. Mikrobioloogia ja molekulaarbioloogia ülevaated: MMBR, 77(4), 541-50.
  6. Staley J. T. (2017). Domeeniraku teooria toetab Eukarja, bakterite ja arhiivi iseseisvat arengut ning tuumakambri ühisosa hüpoteesi. Avatud bioloogia, 7(6), 170041.