Спросить бесплатно

Самые древние виды бактерий живут на планете и по сей день

Рейтинг публикации: Рейтинг Рейтинг Рейтинг Рейтинг Рейтинг (0,00) ( 0)
4 282 просмотров
5 комментариев

Предисловие

Археи - что в переводе (извечный, древний, первозданный, старый) — домен живых организмов (по трёхдоменной системе Карла Вёзе наряду с бактериями и эукариотами). Археи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра, а также каких-либо мембранных органелл.

Археи, пожалуй, являются самыми удивительными организмами на Земле. Трудно представить, что нас окружают настолько невероятные формы жизни, которые прогрессивно совмещают в себе признаки эу-и прокариот, находясь на одной из вершин эволюционного развития и присутствующие в каждой экологической нише, очерчивая новые границы биосферы.

Экология архей

Археи распространены повсеместно. Начиная от гидротермальных источников, кратеров вулканов и дна Северного Ледовитого океана и заканчивая столь уютным для них пищеварительным трактом людей и термитов.

За счет различных путей метаболизма, археи являются важными членами многих экологических сообществ. Существует мнение, что именно предками архей была создана атмосфера Земли, и что именно они когда-то погубили динозавров из-за сверхбыстрой продукции метана.

Наиболее интересными с точки зрения метаболизма являются метаногенные археи, которые, как ни странно, являются единственным биологическим источником метана на земле. Считаются, что именно такой путь метаболизма использовался первым организмом на Земле. Тесно взаимодействуя с разнообразием биологических видов, они совместно окисляют органику в анаэробных условиях.


Экстремофилы


Известно, что именно среди представителей домена архей существует большое количество экстремофилов. Так, например, гипертермофилы Pyrolobus fumarii, обитающие около подводных гидротермальных источников, могут жить при 106 °С и pH 5,5. Такие условия не разрушают клетки за счет особенности археальных мембран, а ДНК этих микроорганизмов стабильна за счет большого процента нуклеотидных пар гуанин-цитозин (соединенных тремя водородными связями в отличие от двух в паре аденин-тимин). Наиболее термотолерантное существо на планете Земля – Methanopyrus kandleri Strain 116, который выживает при 122 °С. Это наиболее высокая температура живого организма, из когда-либо зарегистрированных. Теоретическим температурным пределом существования живых организмов является планка в 150 °С, поскольку выше этой точки начинается распад молекул амино-углеродной жизни.


Thermococcus gammatolerans


Летальная поглощенная доза ионизирующего излучения для Thermococcus gammatolerans (внимание на видовое название) превосходит летальную дозу для человека в 3000 (!) раз и составляет 30000 Грей против 4-10 Грей для Homo Sapiens. Пожалуй, самая устойчивая к радиации бактерия (Deinococcus radiodurans – и снова внимание на видовое название), погибает при дозе 15000 Грей, то есть их устойчивость в два раза ниже устойчивости архей.

Picrophilus torridus и Picrophilus oshimae


Оптимальным pH для роста Picrophilus torridus и Picrophilus oshimae является pH=0,7. Выживать Picrophilus torridus может даже при pH=0, что эквивалентно 1,2-молярной концентрации серной кислоты.

Halobacterium


Археи рода Halobacterium могут выживать в гиперосмотических растворах, содержащих более 20% ионов. И именно благодаря этому их свойству Мертвое море является не таким уж и Мертвым.


Значение в технологии и промышленности


Экстремофильные археи, особенно устойчивые к высоким температурам или повышенной кислотности/щёлочности среды, являются источником ферментов, работающих в этих суровых условиях. Эти ферменты находят множество применений. Например, термостабильные ДНК-полимеразы, такие как Pfu ДНК-полимераза вида Pyrococcus furiosus, полностью изменили молекулярную биологию, дав возможность использовать полимеразную цепную реакцию для простого и быстрого клонирования ДНК. В промышленности амилазы, галактозидазы и пуллуланазы других видов Pyrococcus, функционирующие при температуре свыше 100 °C, применяются при производстве продуктов питания при высоких температурах, к примеру, при производстве молока и сыворотки с низким содержанием лактозы. Ферменты этих термофильных архей остаются очень стабильными в органических растворителях, что позволяет использовать их в безопасных для окружающей среды процессах в зелёной химии для синтеза органических соединений. Их стабильность делает эти ферменты удобными для использования в структурной биологии, поэтому аналоги ферментов бактерий и эукариот, получаемые из экстремофильных архей, часто применяются в структурных исследованиях.

По сравнению с применением ферментов архей, использование самих организмов в биотехнологии развито слабо. Метанообразующие археи — важная часть водоочистных сооружений, так как они входят в сообщество микроорганизмов, осуществляющих анаэробное разложение и образование биогаза. В обогащении полезных ископаемых ацидофильные археи могут использоваться для получения металлов из руд, в том числе золота, кобальта и меди.

Археи могут дать потенциально полезные антибиотики. Пока описано мало археоцинов, но предполагается, что их существует сотни, особенно много их может быть получено из родов Haloarchaea и Sulfolobus. Эти антибиотики по структуре отличны от бактериальных, поэтому они могут иметь другие механизмы действия. Кроме того, они могут позволить создать селектируемые маркеры для использования в молекулярной биологии архей.


Взаимодействие с другими организмами


Мутуализм


Один из хорошо понятных примеров мутуализма — взаимодействие простейших и метанообразующих архей, обитающих в пищеварительном тракте животных, способных переваривать целлюлозу, таких как жвачные и термиты. В этих анаэробных условиях простейшие разлагают целлюлозу для получения энергии. В этом процессе в качестве побочного продукта освобождается водород, однако высокий его уровень сокращает получение энергии. Метаногены превращают водород в метан, и простейшие могут дальше нормально получать энергию.

В случае анаэробных простейших вроде Plagiopyla frontata археи живут внутри клетки простейшего и потребляют водород, образуемый в его гидрогеносомах. Археи также взаимодействуют и с более крупными организмами. Например, морская архея Cenarchaeum symbiosum живёт внутри (как эндосимбионт) губки Axinella mexicana.

Комменсализм


Археи могут быть комменсалами, то есть существовать совместно с другим организмом, не принося ему ни пользы, ни вреда, но с выгодой для себя. К примеру, метаноген Methanobrevibacter smithii — наиболее типичный представитель архей в микрофлоре человека. Каждый десятый прокариот в человеческом пищеварительном тракте принадлежит к этому виду. В пищеварительном тракте термитов и человека эти метаногены в действительности могут быть мутуалистами, взаимодействующими с другими микробами пищеварительного тракта и способствующими пищеварению. Археи также взаимодействуют с другими организмами, к примеру, живут на внешней поверхности кораллов и в части почвы, прилегающей к корням растений (ризосфере).

Подпишитесь на 9111.ru в Яндекс.Новостях  Подписаться

Нажмите на звезду, чтобы оценить мою публикацию
Проголосовало: 0
Рейтинг 0,00

Комментарии (5)

Вверх
1
Вниз

Интересная публикация.

+1 / 0
Вверх
1
Вниз

Очень познавательно. Получается, что когда на земле не было растений и не было органического вещества, то эти древние бактерии питались минералами и химическими соединениями. Первые формы жизни.

+1 / 0

Александр НиколаевичПишет 18.03.2019 в 12:22
Очень познавательно. Получается, что когда на земле не было растений и не было органического вещества, то эти древние бактерии питались минералами и химическими соединениями. Первые формы жизни.

Да, так и получается, что первые формы жизни образовались гораздо раньше, чем это казалось нам, и в довольно непригодных для нас условиях температур, кислот и радиации.

+1 / 0
Вверх
0
Вниз

Благодарю вас за оценку!

0
Вверх
0
Вниз

Поэтому вопрос, есть ли жизнь на других планетах, получает новый импульс к размышлению.

0

Читайте также

0 X