Οι 3 τομείς της βιολογίας (Woese ταξινόμηση)

Το τρεις τομείς της βιολογίας ή σύστημα τριών περιοχών είναι μια πρόταση βιολόγος Καρλ Woese τα τέλη της δεκαετίας του '70, που χωρίζει οργανικά όντα σε βακτήρια, Αρχαία και ευκαρυωτικών domains ταξινόμηση.

Αυτή η ταξινόμηση σε "τομείς" είναι ανώτερη από το παραδοσιακό σύστημα διαίρεσης σε πέντε ή έξι βασίλεια, με τα οποία είμαστε πιο εξοικειωμένοι. Η βασική διαίρεση των τομέων είναι χωρισμένη σε δύο τομείς προκαρυωτικά όπου archaea σχετίζονται περισσότερο με τα ευκαρυωτικά κύτταρα, η άλλη ομάδα των προκαρυωτών - βακτηρίων.

Αυτή η φυλογενετική τάξη είναι ευρέως αποδεκτή από τους περισσότερους βιολόγους. Ωστόσο, με την ανάπτυξη της βιοπληροφορικής και των στατιστικών εργαλείων, ορισμένοι συγγραφείς πρότειναν νέες σχέσεις μεταξύ των ζωντανών όντων, γεγονός που αντιτίθεται στην ταξινόμηση του Woese.

Ευρετήριο

• 1 Ιστορικό ταξινόμησης
  • 1.1 Κατανομή σε δύο βασίλεια: Animalia και Plantae
  • 1.2 Διαίρεση σε τρία βασίλεια: Animalia, Plantae και Protista
  • 1.3 Διαίρεση σε πέντε βασίλεια
  • 1.4 Κατανομή σε τρεις τομείς
• 2 Οι τρεις τομείς της ζωής
• 3 Αρχαία περιοχή
  • 3.1 Ταξινόμηση των αρχαίων
• 4 βακτηρίδια τομέα
  • 4.1 Ταξινόμηση των βακτηρίων
• 5 Domain Eukarya
  • 5.1 Ταξινόμηση των ευκαρυωτικών
• 6 Αναφορές

Ιστορικό ταξινόμησης

Διαίρεση σε δύο βασίλεια: Animalia και Plantae

Πριν από τη δημοσίευση του έργου του Woese και οι συνεργάτες του, βιολόγοι χρησιμοποίησαν ένα «παραδοσιακό» κατάταξης, χρησιμοποιώντας ένα απλό και διαισθητικό διχοτόμηση διαιρώντας τα ζώα τα φυτά - επίσημα Animalia και Plantae.

Σε αυτή τη διαίρεση, όλα τα βακτηρίδια, οι μύκητες και οι φωτοσυνθετικοί παράγοντες θεωρήθηκαν «φυτά», ενώ τα πρωτόζωα ομαδοποιήθηκαν μαζί με τα ζώα.

Με την πρόοδο της επιστήμης, η ανάπτυξη σύγχρονων μεθοδολογιών και περαιτέρω ανάλυση των οργανικών όντων, κατέστη σαφές ότι η διαίρεση στα φυτά και τα ζώα δεν ταιριάζει με την πραγματική εξελικτική ιστορία αυτών. Στην πραγματικότητα, ήταν μια "ρουστίκ" και ασυνεπής απλοποίηση των σχέσεων μεταξύ τους.

Διαίρεση σε τρία βασίλεια: Animalia, Plantae και Protista

Με στόχο τη διόρθωση αυτής της κατάστασης, ο διάσημος εξελικτικός βιολόγος και ορνιθολόγος Ernst Haeckel πρόσθεσε ένα νέο βασίλειο στον κατάλογο: το Βασίλειο Protista.

Η ταξινόμηση αυτή επέτρεψε μια σαφέστερη κατανομή των μορφών που, προφανώς, δεν πρέπει να ομαδοποιούνται. Ωστόσο, η ταξινόμηση παρέμεινε ανησυχητικά προβληματική.

Διαίρεση σε πέντε βασίλεια

Το 1969 ο Αμερικανός οικολόγος Robert Harding Whittaker πρότεινε το σχέδιο διαίρεσης σε πέντε βασίλεια: Animalia, Plantae, Μύκητες, Monera και Prostista.

Αυτό το σύστημα βασίζεται κυρίως στους κυτταρικούς τύπους που συνθέτουν τους οργανισμούς. Τα μέλη της Monera είναι μονοκύτταρα και προκαρυωτικά όντα, ενώ οι protists είναι επίσης μονοκύτταρα, αλλά ευκαρυωτικά.

Τα τρία εναπομείναντα βασίλεια - Animalia, Plantae και Fungi - ταξινομούνται ως προς τον τρόπο πρόσληψης θρεπτικών ουσιών. Τα φυτά έχουν φωτοσυνθετικές δυνατότητες, μύκητες εκκρίνουν ένζυμα στο περιβάλλον, ακολουθούμενες από απορρόφηση θρεπτικών συστατικών και τα ζώα καταναλώνουν την τροφή τους με εσωτερική ή εξωτερική πέψη.

Η διαίρεση των οργανισμών σε πέντε βασίλεια έγινε ευρέως αποδεκτή από τη συστηματική της εποχής, δεδομένου ότι θεωρούσαν ότι η ταξινόμηση προσαρμόζεται όλο και περισσότερο στις πραγματικές εξελικτικές σχέσεις των ζωντανών όντων.

Διαίρεση σε τρεις τομείς

Στη δεκαετία του '70, ο καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Illinois, Carl Woese, άρχισε να βρίσκει αποδείξεις για μια ορισμένη άγνωστη ομάδα πολύ εντυπωσιακών μονοκύτταρων οργανισμών. Ζούσαν σε περιβάλλοντα με ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας, αλατότητας και pH, όπου θεωρήθηκε ότι η ζωή δεν μπορούσε να διατηρηθεί.

Με την πρώτη ματιά, αυτοί οι οργανισμοί ταξινομούνται ως βακτήρια, και ονομάστηκαν αρχαιοβακτήρια. Ωστόσο, μια βαθύτερη και λεπτομερέστερη άποψη των αρχαμπακτηρίων κατέστησε σαφές ότι οι διαφορές με τα βακτηρίδια ήταν τόσο αισθητές ώστε δεν μπορούσαν να ταξινομηθούν στην ίδια ομάδα. Στην πραγματικότητα, η ομοιότητα ήταν απλώς επιφανειακή.

Με αυτόν τον τρόπο, τα μοριακά στοιχεία επέτρεψαν σε αυτή την ομάδα ερευνητών να δημιουργήσουν ένα σύστημα ταξινόμησης τριών τομέων: Βακτήρια, Αρχαία και Ευκαρυώτα..

Προτείνοντας νέες γενεαλογικές σχέσεις μεταξύ των οργανισμών, σηματοδότησε ένα γεγονός μεγάλης σημασίας στη σύγχρονη βιολογία. Αυτή η σημαντική ανακάλυψη οδήγησε τον Woese να κερδίσει το Εθνικό Μετάλλιο της Επιστήμης το 2000.

Οι τρεις τομείς της ζωής

Το δέντρο της ζωής που πρότεινε ο Carl Woese καθιερώνει τις πιθανές γενεαλογικές σχέσεις μεταξύ των οργανικών όντων, υποδεικνύοντας την ύπαρξη τριών τομέων της ζωής.

Αυτή η υπόθεση προτάθηκε χάρη στην ανάλυση ριβοσωματικού RNA 16S - συντομογραφία ως 16S rRNA.

Αυτός ο δείκτης είναι ένα συστατικό της υπομονάδας 30S του προκαρυωτικού ριβοσώματος. Μετά το έργο του Woese, έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για φυλογενετικά συμπεράσματα. Σήμερα είναι πολύ χρήσιμο να καθιερωθεί η ταξινόμηση και η ταυτοποίηση των βακτηρίων.

Στη συνέχεια θα περιγράψουμε τα πιο αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά κάθε μέλους που απαρτίζουν τους τρεις τομείς της ζωής:

Αρχαία περιοχή

Οι αρχαίοι είναι οργανισμοί που χαρακτηρίζονται κυρίως από κατοικημένα περιβάλλοντα με ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας, οξύτητας, pH μεταξύ άλλων.

Με αυτό τον τρόπο, έχουν βρεθεί σε νερά με σημαντικά υψηλές συγκεντρώσεις αλατιού, όξινα περιβάλλοντα και ιαματικά νερά. Επιπλέον, κάποιες αρχαιότητες κατοικούν επίσης περιοχές με "μέσες" συνθήκες, όπως το έδαφος ή το πεπτικό σύστημα ορισμένων ζώων.

Από το σημείο του κυττάρου και δομικά archaea χαρακτηρίζονται από: μη-πυρηνική μεμβράνη, οι λιπιδικές μεμβράνες που συνδέονται με συνδέσεις αιθέρα, έχουν κυτταρικό τοίχωμα - αλλά αυτό δεν αποτελείται από πεπτιδογλυκάνη, και η δομή του γονιδίου είναι παρόμοια με ευκαρυωτικά σε κυκλικά χρωμοσώματα.

Η αναπαραγωγή αυτών των προκαρυωτικών είναι ασεξουαλική και έχει αποδειχθεί οριζόντια γονιδιακή μεταφορά.

Ταξινόμηση των αρχαίων

Κατατάσσονται ως μεθανογενείς, αλογονοφιλικές και θερμοαξιωδιωμένες. Η πρώτη ομάδα χρησιμοποιεί διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο και άζωτο για την παραγωγή ενέργειας, παράγοντας αέριο μεθανίου ως προϊόν αποβλήτων. Οι πρώτες καμάρες που ακολουθούνται ανήκουν σε αυτήν την ομάδα.

Η δεύτερη ομάδα, οι αλογονοφίλοι είναι "λάτρεις του αλατιού". Για την ανάπτυξή του, είναι απαραίτητο το περιβάλλον να έχει συγκέντρωση άλατος περίπου 10 φορές μεγαλύτερο από εκείνο του ωκεανού. Ορισμένα είδη μπορούν να ανεχθούν συγκεντρώσεις έως και 30 φορές υψηλότερες. Αυτοί οι μικροοργανισμοί βρίσκονται στην νεκρή θάλασσα και σε εξατμισμένες λίμνες.

Τέλος, οι θερμοαξιδοφίλοι μπορούν να αντέξουν σε ακραίες θερμοκρασίες: πάνω από 60 μοίρες (μερικοί μπορούν να ανεχθούν περισσότερο από 100 μοίρες) και χαμηλότεροι από το σημείο πήξης του νερού.

Είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί ότι αυτές είναι οι βέλτιστες συνθήκες για τη ζωή αυτών των μικροοργανισμών - αν τους εκθέσουμε σε θερμοκρασία δωματίου είναι πολύ πιθανό να πεθάνουν.

Περιοχή βακτηρίων

Η βακτηριακή περιοχή περιλαμβάνει μια ευρεία ομάδα προκαρυωτικών μικροοργανισμών. Γενικά, συσχετίζουμε συνήθως με ασθένειες. Τίποτα άλλο από την πραγματικότητα από αυτή την παρεξήγηση.

Παρόλο που είναι αλήθεια ότι ορισμένα βακτήρια προκαλούν θανατηφόρες ασθένειες, πολλά από αυτά είναι ωφέλιμα ή ζουν στο σώμα μας δημιουργώντας συναδελφικές σχέσεις, που αποτελούν μέρος της φυσιολογικής μας χλωρίδας.

Τα βακτήρια δεν έχουν πυρηνική μεμβράνη, δεν διαθέτουν τα ίδια τα οργανίδια, η κυτταρική τους μεμβράνη αποτελείται από λιπίδια με δεσμούς τύπου εστέρα και το τοίχωμα αποτελείται από πεπτιδογλυκάνη.

Αναπαράγουν ασυμπτωματικά και έχουν αποδειχθεί γεγονότα οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων.

Ταξινόμηση των βακτηρίων

Παρόλο που η ταξινόμηση των βακτηρίων είναι πραγματικά πολύπλοκη, εδώ θα ασχοληθούμε με τις θεμελιώδεις διαιρέσεις του τομέα, στα κυανοβακτήρια και τα ευβακτήρια.

Τα μέλη των κυανοβακτηρίων είναι μπλε πράσινα φωτοσυνθετικά βακτήρια που παράγουν οξυγόνο. Σύμφωνα με τα απολιθώματα, εμφανίστηκαν περίπου 3,2 δισεκατομμύρια χρόνια και ήταν υπεύθυνα για τη δραστική αλλαγή από ένα αναερόβιο περιβάλλον σε ένα αερόβιο (πλούσιο σε οξυγόνο) περιβάλλον.

Τα ευβακτήρια, από την άλλη πλευρά, είναι αληθινά βακτηρίδια. Αυτά παρουσιάζονται σε διάφορες μορφολογίες (κόκκοι, βακίλους, δονητές, ελικοειδείς, μεταξύ άλλων) και έχουν τροποποιημένες δομές για την κινητικότητά τους, όπως τα κρόσια και τα μαστίγια.

Τομέας Ευκαρυάς

Οι ευκαρυώτες είναι οργανισμοί που διακρίνονται κυρίως από την παρουσία ενός καλά καθορισμένου πυρήνα, οριοθετημένου από μια πολύπλοκη βιολογική μεμβράνη.

Σε σύγκριση με τους άλλους τομείς, η μεμβράνη έχει μια ποικιλία δομής και τα λιπίδια παρουσιάζουν δεσμούς τύπου εστέρα. Παρουσιάζουν πραγματικά οργανίδια, οριοθετημένα από μεμβράνες, η δομή του γονιδιώματος είναι παρόμοια με την αρχαιότητα και είναι οργανωμένη σε γραμμικά χρωμοσώματα.

Η αναπαραγωγή των ομάδων είναι εξαιρετικά ποικίλη, παρουσιάζοντας τόσο σεξουαλικές όσο και ασευαλικές μορφές, και πολλά μέλη της ομάδας μπορούν να αναπαραχθούν και με τους δύο τρόπους - δεν αλληλοαναιρούνται.

Ταξινόμηση των ευκαρυωτικών

Περιλαμβάνει τέσσερα βασίλεια με πολύ ποικίλες και ετερογενείς μορφές: τους protists, τους μύκητες, τις παντάδες και τα ζώα.

Οι ακτιβιστές είναι μονοκύτταροι ευκαρυώτες, όπως τα ευγλενάρια και τα συκώτια. Οι οργανισμοί που γνωρίζουμε συνήθως ως μανιτάρια είναι τα μέλη του βασιλείου των μυκήτων. Υπάρχουν μορφές uni και pluriccelular. Είναι βασικά στοιχεία των οικοσυστημάτων για την αποικοδόμηση της νεκράς οργανικής ύλης.

Τα φυτά αποτελούνται από φωτοσυνθετικούς οργανισμούς με κυτταρικό τοίχωμα που αποτελείται κυρίως από κυτταρίνη. Το πιο εμφανές χαρακτηριστικό του είναι η παρουσία της φωτοσυνθετικής χρωστικής: χλωροφύλλη.

Περιλαμβάνει φτέρες, βρύα, φτέρες, γυμνοσπερμούς και αγγειόσπερμα.

Τα ζώα περιλαμβάνουν μια ομάδα ετερότροπων πολυκυτταρικών οργανικών ουσιών, τα περισσότερα από τα οποία είναι ικανά για κίνηση και μετατόπιση. Διακρίνονται σε δύο μεγάλες ομάδες: ασπόνδυλα και ασπόνδυλα.

Τα ασπόνδυλα σχηματίζονται από πορφυρόπυργους, κουνάρια, νηματώδη, μαλάκια, αρθρόποδα, εχινόδερμα και άλλες μικρές ομάδες. Ομοίως, τα σπονδυλωτά είναι ψάρια, αμφίβια, ερπετά, πτηνά και θηλαστικά.

Τα ζώα έχουν καταφέρει να αποικίσουν σχεδόν όλα τα περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων των ωκεανών και των εναέριων περιβαλλόντων, παρουσιάζοντας ένα σύνθετο σύνολο προσαρμογών για κάθε.

Αναφορές

1. Forterre Ρ. (2015). Το γενικό δέντρο της ζωής: μια ενημέρωση. Τα σύνορα στη μικροβιολογία, 6, 717.
2. Koonin Ε. V (2014). Το όραμα του Carl Woese για την κυτταρική εξέλιξη και τους τομείς της ζωής. RNA βιολογία, 11(3), 197-204.
3. Margulis, L., & Chapman, Μ. (2009). Βασιλίες και τομείς: ένας εικονογραφημένος οδηγός για τη φυλή της ζωής στη Γη. Academic Press.
4. Sapp, J. (2009). Τα νέα θεμέλια της εξέλιξης: στο δέντρο της ζωής. Oxford University Press.
5. Sapp, J., & Fox, G.E. (2013). Η μοναδική αναζήτηση για ένα καθολικό δέντρο της ζωής. Ανασκοπήσεις μικροβιολογίας και μοριακής βιολογίας: MMBR, 77(4), 541-50.
6. Staley J. Τ. (2017). Η θεωρία των κυτταρικών τομέων υποστηρίζει την ανεξάρτητη εξέλιξη των υποθέσεων Eukarya, Bacteria και Archaea και της κοινότητας του πυρηνικού διαμερίσματος. Ανοίξτε τη βιολογία, 7(6), 170041.