Obecná biologie‎ > ‎

Tři domény života na Zemi

Převzato z Rosypal et al. (2003): Nový přehled biologie. Scientia, 1. vydání, upraveno a rozšířeno.

VÝZNAM rRNA MALÝCH RIBOZOMÁLNÍCH PODJEDNOTEK PRO STUDIUM EVOLUCE ORGANISMŮ

  • všechny buněčné živé soustavy se na základě současných poznatků klasifikují do tří domén
  • jako doména se označuje hierarchicky nejvyšší taxon, který je založen na molekulární evoluci organismů, a to konkrétně na analýze sekvencí genu přepisovaného do 16S-rRNA prokaryotických organismů a 18S-rRNA organismů eukaryotických
  • malé ribozomové podjednotky obsahují 16S nebo 18S-rRNA – sekvence těchto rRNA jsou výborných indikátorem evolučních vztahů mezi organismy
    • 16S-rRNA u prokaryot, resp. 18S-rRNA u eukaryot jako složka malých ribozomových podjednotek je důležitým translačním faktorem, je spjata s evolucí translace a jako taková patří mezi nejstarší biologické makromolekuly
    • je funkčně konstantní a vyskytuje se ve všech organismech, vyznačuje se konzervativními sekvencemi na všech stupních evoluce
    • ovšem jelikož počet různých sekvencí tak velké molekuly, jako je rRNA, je vysoký (např. 16S-rRNA je složena z 1 500 nukleotidů), podobnost mezi dvěma srovnávanými sekvencemi vždy ukazuje na jejich fylogenetickou příbuznost => podobné sekvence ukazují na společný původ neboli kořen srovnávaných organismů a naopak rozdílné sekvence rozdělily srovnávané organismy do tří domén (bakterie, archea, eukarya)
  • ze srovnávacích sekvencí se vypočítává tzv. evoluční vzdálenost jako procento nehomologických sekvencí mezi RNA pro každou dvojici studovaných organismů
    • výsledky takového srovnání se pak znázorňují graficky ve formě fylogenetických stromů
    • délka jeho větví, kterou jsou odděleny kterékoli dva organismy, je pak přímo úměrná evoluční vzdálenosti mezi nimi

BAKTERIE, ARCHEA, EUKARYA

  • analýza sekvencí rRNA malých ribozomových podjednotek vedla k těmto závěrům:
    • prokaryotické a eukaryotické buňky se vyvinuly z hypotetického univerzálního předka, jemuž logicky musela předcházet ještě jednodušší živá soustava označovaná jako progenot, jejíž vznik se datuje do období mezi 3,8 až 4,2 mld. let před současnou dobou
    • od univerzálního předka (tzv. LUCA = last universal common ancestor) se odvinuly základní evoluční linie (větve) organismů vyjádřené univerzálním fylogenetickým stromem zkonstruovaným na základě srovnávání sekvencí nukleotidů 16S-rRNA u prokaryot a 18S-rRNA u eukaryot – jsou to tyto evoluční linie:
      • linie směřující k bakteriím,
      • linie rozvětvující se do dalších dvou linií:
        • do jedné, směřující k archeím,
        • do druhé směřující k eukaryím
  • v systému organismů založeném na těchto evolučních liniích se proto organismy netřídí na Prokaryota a Eukaryota, ale na tři domény: BAKTERIE (Bacteria), ARCHEA (Archea), EUKARYA (Eukarya)
  • termíny „prokaryota“ a „eukaryota“ nicméně zůstávají a označují (z cytologického hlediska) dva základní typy buněk (viz článek Základní strukturální typy živých soustav), ne však hierarchicky nejvyšší taxony
  • při srovnání těchto taxonů je třeba brát v úvahu skutečnost, že v evoluci to shodou okolností vyšlo tak, že všechny organismy, jejichž buňky jsou eukaryotního typu, tvoří doménu eukarya, zatímco buňky prokaryotického typu se rozdělily do dvou domén: bakterie a archea

DOMÉNA: BACTERIA

  • jednobuněčné organismy prokaryotického typu, většina (kromě mykobakterií) má buněčnou stěnu složenou z peptidoglyanu (mureinu)
  • lipidy cytoplazmatické membrány obsahují esterovou vazbu glycerol–karboxylová kyselina
  • geny neobsahují introny, jejich značná část organizována do operonů, při translaci se jako první řadí N-formylmethionin
  • rozmnožování nepohlavní, výživa a metabolismus: foto- i chemo- hetero- i autotrofové
  • více informací o systematice najdete v článku ***Systém bakterií

DOMÉNA: ARCHAEA

  • jednobuněčné organismy prokaryotického typu, buněčná stěna neobsahuje peptidoglykan, ale pseudopeptidoglykan (či jiné složky)
  • vazba glycerol–karboxylová kyselina v lipidech plazmatické membrány je éterová (di- a tetraéterové lipidy)
  • nestrukturní geny obsahují introny, mechanismus sestřihu podobný eukaryotickému, geny organizovány do operonů
  • replikace, transkripce a translace – znaky bakterií i eukaryí (ale spíše eukaryí)
  • do polypeptidového řetězce se jako první aminokyselina řadí methionin
  • rozmnožování nepohlavní, výživa a metabolismus: chemoheterotrofové i chemoautotrofové
  • podle fyziologie (a zčásti i systematiky) můžeme archea rozdělit na tyto skupiny:
    • extrémně halofilní archea – k růstu vyžadují vysokou koncentraci NaCl (9–13 %) – rody Halobacterium, Halococcus
    • archea produkující metan – přeměňují různé substráty (oxid uhličitý, oxid uhelnatý, formiát, acetát...) na metan – rody Methanobacterium, Methanosarcina
    • hypertermofilní archea – teplotní optimum 70–105 °C – horké prameny bohaté na síru (rody Sulfobolus, Acidianus), podmořské vulkanické oblasti (rod Pyrodictium)
    • archea bez buněčné stěny – rod Thermoplasma (acidofilní – pH = 2, aerobní, chemoheterotrof, termofilní – 55 °C)

DOMÉNA: EUKARYA

  • platí charakteristika eukaryotického typu buňky v článku Základní strukturální typy živých soustav
  • geny s introny i bez intronů, při translaci se jako první zařazuje methionin (v mitochondriích a chloroplastech formylmethionin)
  • rozmnožování nepohlavní (převážně jednobuněční) i pohlavní (převážně mnohobuněční)
  • u mnohobuněčných organismů dochází během ontogeneze k funkční, morfologické a fyziologické diferenciaci buněk
  • více informací o systematice najdete v článku ***Systematika eukaryot
Comments