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古細菌は、1977年にアメリカの微生物学者Carl Woeseによって最初に提案された比較的新しい生命分類です。
彼は、核のない原核細胞である細菌は、遺伝物質に基づいて2つの異なるグループに分類できることを発見しました。細菌と古細菌はどちらも単細胞生物ですが、古細菌は極端な環境で生き残ることができる完全に異なる細胞膜構造を持っています。
古細菌の定義
ウーズは最初、生命はユーカリヤ、バクテリア、古細菌の3つの領域に分類されることを提案しました。 （これらの3つの名前は小文字で始まる場合がありますが、特定のドメインについて説明する場合、用語は大文字になります。）
ドメイン古細菌の細胞が実際に細菌とはまったく異なることがさらに研究で明らかになったとき、古い用語は削除されました。新しいドメイン名は、細菌、古細菌、ユーカリヤです。ユーカリヤは、細胞に核がある生物で構成されています。
生命の樹では、ドメイン古細菌の細胞はバクテリアの細胞と多細胞生物や高等動物を含むユーカリヤの細胞の間に位置しています。
古細菌は、二分裂によって無性生殖します。細胞はバクテリアのように2つに分かれます。それらの膜および化学構造に関して、古細菌細胞は真核細胞と特徴を共有しています。ユニークな古細菌の特徴には、非常に高温または化学的に攻撃的な環境に住む能力が含まれ、細菌が生き残っている限り、地球全体で見つけることができます。
温泉や深海の通気孔などの極端な生息地に生息する古細菌は、極限環境生物と呼ばれます。生命の木の別のドメインとしてかなり最近同定されたため、古細菌、その進化、行動、および構造に関する魅力的な情報がまだ発見されています。
古細菌の構造
古細菌は原核生物です。つまり、細胞は細胞内に核または他の膜に結合したオルガネラを持っていません。
•••ダナ・チェン|サイエンスバクテリアと同様に、細胞にはDNAのコイル状の輪があり、細胞質には細胞タンパク質や細胞が必要とする他の物質を生産するためのリボソームが含まれています。バクテリアとは異なり、細胞壁と細胞膜は硬く、細胞に扁平、棒状、立方体などの特定の形状を与えます。
古細菌種は、形状や代謝などの共通の特徴を共有しており、バクテリアのようにバイナリ分裂を介して繁殖できます。ただし、水平方向の遺伝子導入は一般的であり、古細菌細胞は環境からDNAを含むプラスミドを取り込んだり、他の細胞とDNAを交換したりする場合があります。
その結果、古細菌種は急速に進化し変化する可能性があります。
細胞壁
古細菌の細胞壁の基本構造は、その構造が炭水化物鎖に基づいているという点で、バクテリアのそれに類似しています。
古細菌は他の生物よりも多様な環境で生き残るため、それらの細胞壁と細胞代謝は等しく変化し、周囲に適応する必要があります。
その結果、古細菌の細胞壁には、細菌の細胞壁とは異なる炭水化物を含むものや、化学物質に対する強度と耐性を与えるタンパク質と脂質を含むものがあります。
細胞膜
古細菌細胞のユニークな特徴のいくつかは、細胞膜の特別な特徴によるものです。
細胞膜は細胞壁の内側にあり、細胞とその環境の間の物質の交換を制御します。他のすべての生細胞と同様に、古細菌の細胞膜は脂肪酸鎖を持つリン脂質で構成されていますが、古細菌のリン脂質の結合は独特です。
すべての細胞はリン脂質二重層を持っていますが、古細菌細胞では二重層が エーテル 細菌と真核生物の細胞が持っている間結合 エステル 債券。
エーテル結合は化学的活性に対してより耐性があり、古細菌細胞が他の生命体を殺すような極端な環境で生き残ることができます。エーテル結合は古細菌細胞の重要な差別化特性ですが、細胞膜は、その構造の詳細と長期使用の点で他の細胞とは異なります イソプレノイド 脂肪酸でそのユニークなリン脂質を作るための鎖。
細胞膜の違いは、細菌や真核生物が古細菌に続いて、または古細菌とは別に発達した進化的関係を示しています。
遺伝子と遺伝情報
すべての生細胞と同様に、古細菌はDNAの複製に依存して、娘細胞が親細胞と同一であることを保証します。古細菌のDNA構造は、真核生物のDNA構造よりも単純であり、細菌の遺伝子構造に類似しています。 DNAは、最初はコイル状になっており、細胞分裂の前にまっすぐになっている単一の環状プラスミドに見られます。
このプロセスとそれに続く細胞のバイナリー分裂はバクテリアのそれと似ていますが、DNA配列の複製と翻訳は真核生物と同じように起こります。
細胞DNAがほどかれると、遺伝子のコピーに使用されるRNAポリメラーゼ酵素は、対応する細菌の酵素よりも真核生物のRNAポリメラーゼに似ています。 DNAコピーの作成も、細菌のプロセスとは異なります。
DNAの複製と翻訳は、古細菌が細菌よりも動物の細胞に似ている方法の1つです。
べん毛
細菌と同様に、鞭毛は古細菌の移動を可能にします。
それらの構造と動作メカニズムは古細菌と細菌で似ていますが、それらがどのように進化し、どのように構築されるかは異なります。これらの違いは、古細菌とバクテリアが別々に進化し、進化の観点から初期の段階で分化したことを再び示唆しています。
2つのドメインのメンバー間の類似性は、後の細胞間の水平DNA交換にたどることができます。
古細菌の鞭毛は、細胞膜と連動して回転作用を発揮できる基部を持つ長い茎です。回転動作により、セルを前方に推進できるむち状の動きが生じます。古細菌では、基部に材料を追加することで茎が構築されますが、細菌では、中空の中心に材料を移動させて上部に堆積させることで中空の茎が構築されます。
鞭毛は、細胞を食物に向かって移動させたり、細胞分裂後に広がるのに役立ちます。
古細菌はどこで生き残りますか？
古細菌の主な差別化特性は、有毒環境と極端な生息地で生き残る能力です。
古細菌は、その環境に応じて、細胞壁、細胞膜、および代謝に関して適応しています。古細菌は、太陽光、アルコール、酢酸、アンモニア、硫黄、大気中の二酸化炭素からの炭素固定など、さまざまなエネルギー源を使用できます。
廃棄物にはメタンが含まれ、メタン生成古細菌がこの化学物質を生成できる唯一の細胞です。
極端な環境で生活できる古細菌細胞は、特定の条件で生活する能力に応じて分類できます。このような4つの分類は次のとおりです。
地球上で最も敵対的な環境のいくつかは、太平洋の底にある深海熱水噴出孔とイエローストーン国立公園にあるような温泉です。腐食性化学物質と組み合わせた高温は、通常、生命に敵対的ですが、イグニココッカスなどの古細菌は、これらの場所に問題はありません。
このような条件に対する古細菌の抵抗により、科学者は、古細菌または類似の生物が宇宙や火星などの敵対的な惑星で生き残ることができるかどうかを調査することになりました。
ユニークな特性と比較的最近の隆起への出現により、古細菌ドメインはこれらの細胞のより興味深い特性と能力を明らかにすることを約束し、将来驚くべき啓示を提供するかもしれません。