Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Značilnosti vseh celic
- Prva klasifikacija: Tri domene življenja
- Archaea: Enocelični organizmi, ki uspevajo v ekstremnih okoljih
- Domena in kraljestvo Archaea
- Bakterije: Enocelični organizmi, ki uspevajo v več okoljih
- Bakterije ne vsebujejo ločenega jedra
- Domena in kraljestvo bakterij
- Eukarioti uspevajo povsod
- Kraljestva pod Eukarioti
- Največji enocelični organizem
- Najmanjši enocelični organizem
- Evkariota, ki krši pravila
Celica je najmanjši živi organizem, ki vsebuje vse značilnosti življenja, večina življenja na planetu pa se začne kot enocelični organizem. Trenutno obstajata dve vrsti enoceličnih organizmov: prokarioti in evkarioti, tista brez ločeno določenega jedra in tista z jedrom, ki je zaščiteno s celično membrano. Znanstveniki trdijo, da so prokarioti najstarejša oblika življenja, ki so se najprej pojavili približno 3,8 milijona let, medtem ko so se evkarionti pojavili pred približno 2,7 milijarde let. Taksonomija enoceličnih organizmov spada v eno od treh glavnih življenjskih področij: evkariote, bakterije in arheje.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Biologi razvrstijo vse žive organizme v tri domene življenja, začenši z enoceličnimi do večceličnih organizmov: arheje, bakterije in evkarioti.
Značilnosti vseh celic
Vsi enocelični in večcelični organizmi imajo naslednje osnove:
Prva klasifikacija: Tri domene življenja
Pred letom 1969 so biologi celično življenje razvrstili v dva kraljestva: rastline in živali. Po letih 1969 do 1990 so se znanstveniki dogovorili o sistemu klasifikacije petih kraljestev, ki je vključevala monere (bakterije), protiste, rastline, glive in živali. Toda dr. Carl Woese (1928–2012), prej profesor na oddelku za mikrobiologijo na univerzi v Illinoisu, je leta 1990 predlagal novo strukturo za razvrščanje enoceličnih organizmov in večceličnih entitet, ki bi jo sestavljale tri domene, arheje, bakterije in evkarioti, razvrščeni v šest kraljestev. Večina znanstvenikov zdaj uporablja to taksonomijo ali sistem klasifikacije.
Archaea: Enocelični organizmi, ki uspevajo v ekstremnih okoljih
Archaea uspeva v ekstremnih okoljih, za katere se je prej mislilo, da niso življenjsko vzdržne: globokomorski hidrotermalni odprtine, vrelci, Mrtvo morje, ribniki za izhlapevanje soli in kisla jezera. Pred predlogom dr. Woesesa so znanstveniki arheje najprej opredelili kot arhebakterije - starodavne enocelične bakterije - ker so bile videti kot prokariontske bakterije, enocelični organizmi, ki nimajo ločenega jedra ali organelov, vezanih na membrano. Nadaljnje raziskave dr. Woeseja, njegovih sodelavcev in drugih znanstvenikov so jih pripeljale do spoznanja, da so bile te starodavne bakterije bolj povezane z evkarioti zaradi biokemijskih lastnosti, ki jih imajo. Znanstveniki in raziskovalci so odkrili tudi arheje, ki živijo v človekovem prebavnem traktu in koži.
Domena in kraljestvo Archaea
Archaea imajo značilnosti tako prokariotov kot evkariotov, zato obstajajo na ločeni veji med bakterijami in evkarioti v filogenetskem drevesu življenja. Ko so znanstveniki odkrili, da arhebakterije dejansko niso starodavne bakterije, so jih preimenovali v arheje. Naslednje značilnosti opredeljujejo enocelične organizme arhee:
Glavne klasifikacije arhejev vključujejo crenarchaeota, euryarchaeota in korarchaeota, kot tudi predlagane pododdelke nanoarchaeota in predlagano thaumarchaeota. Posamezne razvrstitve kažejo vrste okolij, v katerih raziskovalci in znanstveniki najdejo te enocelične organizme. Crenarchaeota živi v okoljih z izjemno kislostjo in temperaturo ter oksidira amoniak; euryarchaeota vključujejo organizme, ki oksidajo metan in ljubijo sol v globokomorskih okoljih, druge euryarchaeote, ki proizvajajo metan kot odpadni proizvod, in korarchaeota, kategorijo arhej, ki živijo tudi v visokotemperaturnih okoljih.
Nanoarchaeota se od drugih arhej razlikuje po tem, da živijo na drugem arhejskem organizmu Ignicoccus. Podtipi korarchaeota in nanoarchaeota vključujejo metanogeni, organizmi, ki proizvajajo plin metan kot stranski produkt prebavnih ali energijskih procesov; halofili ali solno ljubeče arheje; termofili, organizmi, ki uspevajo pri izjemno visokih temperaturah; in psihrofili, organizmi arheje, ki živijo v izjemno hladnih temah.
Bakterije: Enocelični organizmi, ki uspevajo v več okoljih
Bakterije živijo in uspevajo povsod na planetu: na gorah, na dnu najglobljih oceanov na svetu, v prebavnih traktih ljudi in živali ter celo v zmrznjenih skalah in ledu severnega in južnega pola. Bakterije se lahko z leti širijo daleč naokoli, saj lahko dolgotrajno mirujejo.
Bakterije ne vsebujejo ločenega jedra
Bakterije obstajajo kot vodilna živa bitja na planetu, ki so bile tu vsaj tri četrtine planetov, ki se razvijajo v zgodovini. Znani so po svoji zmožnosti prilagajanja večini habitatov na planetu. Medtem ko nekatere bakterije povzročajo virusne bolezni pri živalih, rastlinah in ljudeh, večina bakterij deluje kot "koristni" povzročitelji okolja s presnovnimi procesi, ki vzdržujejo višje življenjske oblike.
Druge oblike bakterij delujejo v povezavi z rastlinami in nevretenčarji (bitja brez hrbtenice) v simbiotskih odnosih, ki opravljajo pomembne funkcije. Brez teh enoceličnih organizmov bi odmrle rastline in živali potrebovale dlje časa, tla pa bi prenehala biti rodovitna. Raziskovalci in znanstveniki uporabljajo nekatere bakterije v kemikalijah, drogah, antibiotikih in celo pri pripravi živil, kot so kislo zelje, jogurt in kefir ter kumarice. Kot enostavni enocelični organizmi imajo bakterijske celice značilne značilnosti:
Domena in kraljestvo bakterij
Znanstveniki večino bakterij razvrstijo v tri skupine glede na to, kako se v kislini odzivajo na kisik. Aerobno bakterije uspevajo v kisikovem okolju in potrebujejo kisik za življenje. Anaerobno bakterije ne marajo plinastega kisika; primer teh bakterij so tiste, ki živijo v sedimentih globoko pod vodo ali tiste, ki povzročajo zastrupitev s hrano na bakterijski osnovi. Nazadnje fakultativni anaerob so bakterije, ki imajo raje prisotnost kisika v svojem rastnem okolju, vendar lahko živijo brez njega.
Raziskovalci pa bakterije razvrščajo tudi po načinu pridobivanja energije: kot heterotrofi in avtotrofi. Autotrofi, podobno kot rastline, ki jih poganja svetlobna energija (imenovana fotoavtrotrofična), ustvarijo svoj vir hrane s fiksiranjem ogljikovega dioksida ali s kemoautrofičnimi sredstvi z uporabo dušikovega, žveplovega ali drugih postopkov oksidacije elementov. Heterotrofi odvzamejo svojo energijo iz okolja z razgradnjo organskih spojin, kot so saprobne bakterije, ki živijo v razpadajočih snoveh, pa tudi bakterije, ki se za energijo zanašajo na fermentacijo ali dihanje.
Drug način, kako znanstveniki združujejo bakterije, so po njihovih oblikah: sferična, v obliki palice in spirala. Druge oblike bakterij vključujejo nitasti, prevlečeni, kvadratni, pecljati, zvezdasto oblikovani, vretenasti, lopatico, trikom (oblikovanje las) in pleomorfni bakterije z zmožnostjo spreminjanja oblike ali velikosti glede na okolje.
Nadaljnje klasifikacije vključujejo mikoplazme, bakterije, ki povzročajo bolezni, ki jih prizadenejo antibiotiki, ker nimajo celične stene; cianobakterije, fotoavtrotrofne bakterije, kot so modro-zelene alge; gram-pozitivne bakterije, ki pri testu z gram-madeži oddajajo vijolično, ker test obarva njihove debele celične stene; in gram negativne bakterije ki se v testu z gramovim madežem obarvajo rožnato, ker imajo tanke, a močne zunanje stene. Grampozitivne bakterije se bolje odzivajo na antibiotike kot gram-negativne bakterije, ker je stena oblikovalcev debela, medtem ko je pri gram-negativnih bakterijah njena celična stena tanka, vendar deluje bolj kot neprebojni jopič.
Eukarioti uspevajo povsod
Medtem ko evkarioti vključujejo več večceličnih organizmov v glivih, rastlinskih in živalskih kraljestvih, to glavno življenjsko področje vključuje tudi enocelične organizme. Enocelični evkarioti imajo celične stene, ki lahko spremenijo svojo obliko v primerjavi s prokarioti, ki imajo toge celične stene. Večina znanstvenikov meni, da so se evkarionti razvili iz prokariotov, ker oba uporabljata RNA in DNK kot genetski material; oba izkoriščata 20 aminokislin; in oboje ima lipidno (raztopljivo v organskih topilih) dvoslojno celično membrano in uporablja D sladkorje in L-aminokisline. Specifične značilnosti evkariotov vključujejo:
Kraljestva pod Eukarioti
Eukariotska domena vsebuje štiri kraljestva ali podkategorije: protestniki, glive, rastline in živali. Od tega protetiki vsebujejo le enocelične organizme, medtem ko kraljestvo gliv vsebuje oboje. Kraljevstvo Protista vključuje žive organizme, kot so alge, euglenoidi, protozoji in sluzasti plesni. Kraljevina gliv vključuje tako enocelične kot večcelične organizme. Enocelični organizmi v kraljestvu gliv vključujejo kvasovke in hidridiali fosilizirane glive. Večina organizmov v rastlinskem in živalskem kraljestvu je večceličnih.
Največji enocelični organizem
Čeprav večina enoceličnih entitet na planetu običajno zahteva mikroskop, lahko opazujete vodne alge, Caulerpa taxifolia, s prostim očesom. Ta vrsta morskih alg, ki izvirajo iz Indijskega oceana in Havajev, je invazivna vrsta drugje. Ta živi organizem v rastlinskem kraljestvu lahko zraste od 6 do 12 centimetrov in ima perje podobne sploščene veje, ki izhajajo iz tekača, v temnih do svetlo zelenih odtenkih.
Najmanjši enocelični organizem
V hribih nad kalifornijsko univerzo Berkeley se nahaja Nacionalni laboratorij Lawrence Berkeley, ki ga skupaj upravljata ameriško ministrstvo za energetiko in sistem kalifornijske univerze. Mednarodna skupina znanstvenikov pod vodstvom raziskovalcev Berkeley Labs je leta 2015 odkrila, kaj je lahko najmanjši enocelični organizem, ujet v sliko, posneto iz močnega mikroskopa.
Ta enocelični organizem, prokariotska bakterija, je tako majhen, da bi 150.000 teh posameznih celičnih bakterij lahko sedelo na konici las z vaše glave. Raziskovalci še naprej preučujejo te domnevne skupne organizme, saj nimajo številnih lastnosti, potrebnih za delovanje z drugimi organizmi. Videti je, da imajo celice DNK, majhno število ribosomov in nitkastim prilogom, vendar se več kot verjetno zanašajo na življenje drugih bakterij.
Evkariota, ki krši pravila
Znanstveniki s Karlove univerze v Pragi so odkrili edini znani evkariontni organizem, ki ne vsebuje posebne vrste mitohondrijev, našli pa so ga v črevesju hišne činčile. Mitohondrije kot celice poganjajo več celin, počnejo več stvari. Ob prisotnosti kisika lahko mitohondriji napolnijo molekule in tvorijo kritične beljakovine. Toda ta organizem, sorodnik bakterije giardia, uporablja sistem, kot ga običajno najdemo v bakterijah - stranski prenos genov - za sintezo beljakovin. Ker bakterije obstajajo predvsem kot prokariotske celice, je iskanje evkariontske celice, povezane z bakterijami, izjema od tega pravila.