Архейҙар

Википедия — ирекле энциклопедия мәғлүмәте
Перейти к навигации Перейти к поиску
Архейҙар
Halobacteria.jpg
Halobacteria, NRC-1 штампы, һәм күҙәнәк 5 мкм
Фәнни классификация
Халыҡ-ара фәнни исеме

Archaea Woese, Kandler et Wheelis, 1990

Синонимдар
  • Archaebacteria
Типы
Wikispecies-logo.svg
Викитөркөмдә
Систематика
Commons-logo.svg
Викиһаҡлағыста
рәсемдәр
NCBI  2157
EOL  7920

Архейҙар (лат. Archaea бор. грек. ἀρχαῖος иң боронғо, тәүге барлыҡҡа килгән) — күҙәнәк ядроһы(төшө) һәм мембраналы органеллары булмаған бер күҙәнәкле микроорганизмдар. Карл Вёзеның өс доменлы системаһында таяҡсалар һәм эукариоттар менән бер рәттә тере организмдар домены.

Элегерәк архейҙарҙы таяҡсалар һәм прокариоттар менән «архебактериялар» тигән дөйөм төркөмгә берләштергәндәр, тик хәҙер был квалификация иҫкергән тип һанала[1]. Хәҙер архейҙарҙың, башҡа тереклек формаһынан айырылып торған, биохимик үҙенсәлектәре башҡа булған, үҙ аллы эволюцияһы булыуы асыҡланған.

Архейҙар 5 типҡа бүленә. Улар араһында кренархеоттар (лат. Crenarchaeota) һәм эвриархеоттар (лат. Euryarchaeota) иң күп өйрәнелгәндәре. Архейҙарҙы квалификациялау ҡатмарлы, улар лаборатория шарттарында үрсемәгән, һәм идентификациялау тереклек итеү урынынан алынған нуклеин кислотаһы өлгөһө нигеҙендә башҡарыла.

Архейҙар һәм бактериялар күҙәнәк ҙурлығы һәм формаһы буйынса бик оҡшаш, шулай ҙа ҡайһы бер архейзар ғәҙәти булмаған формала була, мәҫәлән, Haloquadratum walsbyi күҙәнәктәре ялпаҡ һәм квадрат. Бактериялар менән оҡшаш булыуға ҡарамаҫтан, архейҙарҙың ҡайһы бер гендары һәм метаболик юлдары уларҙы эукариоттарға (атап әйткәндә, транскрипция һәм тәржемә процестарын катализлаусы ферменттар) яҡынайта. Архейҙар биохимияһының башҡа яҡтары ла үҙенсәлекле, мәҫәлән, ябай эфир бәйләнеше булған липидтарҙың күҙәнәк мембраналарында булыуы. Күпселек архейзар — хемоавтотрофтар. Эукариоттарға ҡарағанда уларҙың энергия сығанаҡтары байтаҡҡа күберәк: шәкәр кеүек ябай органик берләшмәләрҙән алып аммиак, металл иондарына һәм хатта водородҡа тиклем. Тоҙға сыҙамлы архейҙар — галоархейҙар — ҡояш нурҙарын энергия сығанағы сифатында ҡуллана, архейҙарҙың башҡа төрҙәре углеродты теркәйҙәр , әммә үҫемлектәрҙән һәм цианобактерияларҙан (зәңгәр-йәшел ылымыҡтар) айырмалы рәүештә, архейҙың бер төрө лә быны ла, тегене лә бер үк ваҡытта эшләмәй. Архейҙар енесһеҙ юл менән үрсейҙәр: бинар бүленеү, тарҡалыу һәм бөрөләнеү. Бактерияларҙан һәм эукариоттарҙан айырмалы рәүештә, архейҙарҙың билдәле бер төрө лә споралар барлыҡҡа килтермәй.

Башта архейҙар ҡырыҫ шарттарҙа — эҫе шишмәләрҙә, тоҙло күлдәрҙә йәшәгән экстремофил тип иҫәпләнһә лә, һуңынан төрлө урындарҙа, шул иҫәптән тупраҡта, океандарҙа, һаҙлыҡтарҙа һәм кешенең туҡ эсәгендә табыла . Бигерәк тә океандарҙа архейҙар күп, һәм,бәлки, планктон архейҙарҙы тере организмдарҙың иң ҙур төркөмө булып торалыр. Архейҙар Ерҙәге тереклектең мөһим өлөшө булып торалар. Углерод һәм азот циклдарында ҙур роль уйнайҙар. Архейҙарҙың билдәле вәкилдәренең береһе лә паразит йә патоген организм түгел, әммә йыш ҡына улар мутуалистар һәм комменсалдар. Ҡайһы бер вәкилдәре метаногендар булып, кешеләрҙең һәм көйшәүселәрҙең аш һеңдереү трактында йәшәйҙәр, унда аш һеңдереүҙе тормошҡа ашырырға ярҙам итәләр.

Асыу тарихы[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Архейҙар тәүге тапҡыр экстремаль йәшәү урындарында — эҫе вулкан сығанаҡтарында табыла

Төркөмдөң тәүге ағзалары төрлө экстремаль йәшәү урындарында, геотермаль сығанаҡтарҙа табыла.

ХХ быуаттың күп өлөшөндә прокариоттар берҙәм төркөм булып һанала һәм биохимик, морфологик һәм метаболик һыҙаттар буйынса классификациялана. Мәҫәлән, микробиологтар микроорганизмдарҙы күҙәнәк формаһына, күҙәнәк стенаһы төҙөлөшө деталдәренә һәм микроорганизмдар ҡулланған матдәләргә ҡарап классификацияларға тырыша. 1965 йылда төрлө прокариоттарҙың ген төҙөлөшө оҡшашлығы нигеҙендә туғанлыҡ дәрәжәһен билдәләү тәҡдим ителә. Бындай алым, филогенетика бөгөнгө көндә төп алым булып тора.

Архейҙар беренсе тапҡыр филогенетик ағаста прокариоттарҙың айырым төркөмө булараҡ 1977 йылда Карл Везе һәм Джордж Эдвард Фокс тарафынан 16S рРНК сағыштырма анализында айырыла. Башта был ике төркөм архебактериялар (лат. Archaebacteria) һәм эубактерии (Eubacteria) тип билдәләнә һәм батшалыҡ йәки ярым батшалыҡ тип баһалана, уларҙы Везе һәм Фокс Urkingdoms тип атай. Вёзе, прокариоттарҙың был төркөмө бөтөнләй икенсе төрлө тормош төрө, тип ныҡыша. Был айырманы күрһәтер өсөн прокариоттарҙың ике төркөмө артабан архейҙар һәм бактериялар тип атала.

Тәүҙә яңы доменға метаноген микроорганизмдар ғына иҫәпләгәндәр. Архейҙар эҫе шишмәләр, тоҙло күлдәр кеүек экстремаль шарттарҙа ғына йәшәй тип иҫәпләгәндәр. Әммә ХХ быуат аҙағына микробиологтар архейҙар тәбиғәттә киң таралған ҙур һәм төрлө организмдар төркөмө тигән һығымтаға килә. Архейҙарҙың күп төрҙәре, тупраҡта һәм океан һыуҙарында йәшәй.[2] Был асыш һыу һәм тупраҡ өлгөләрендәге прокариоттарҙа булған нуклеин кислоталары идентификациялау өсөн полимер сылбыры реакцияһы ҡулланғас асыҡланған. Был ысул лабораторияла теге йәки был сәбәптәр арҡаһында культифацияланмаған организмдарҙы асыҡларға мөмкинлек бирә[3][4].

Килеп сығыуҙары һәм эволюция[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Таш булып ҡатҡан прокариотик күҙәнәктәр 3,5 миллиард йыл менән даталанһа ла, прокариоттарҙың күпселеге үҙенә генә хас морфологик һыҙаттарға эйә түгел, шуға күрә ташҡа әүерелгән формаларҙы архейҙар ҡалдыҡтары тип аныҡ ҡына билдәләп булмай[5]. Шул уҡ ваҡытта архейҙар өсөн хас булған липидтарҙың химик ҡалдыҡтары мәғлүмәтлерәк, сөнки был ҡушылмалар башҡа организмдарҙа осрамай[6]. Ҡайһы бер баҫмалар архейҙар йәки эукариоттарҙың липид ҡалдыҡтары 2,7 миллиард йәштә булған таш тоҡомдарҙа булыуын күрһәтә[7], әммә был мәғлүмәттәрҙең дөрөҫ булыуы шик тыуҙыра[8]. Был липидтарҙың ҡалдыҡтарының иң боронғолары Гренландияның көнбайышындағы Исуан йәшелташ бүлкәтендә осрай, ҡайҙа Ерҙә 3,8 миллиард йыл элек барлыҡҡа килгән ултырма тау тоҡомдары урынлашҡан[9]. Архейҙар Ерҙә йәшәгән иң боронғо тере йәндәр булыуы ихтимал[10].

Архейҙарҙың һәм башҡа домендарҙың сағыштырма характеристикалары[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Түбәндәге таблицала башҡа домендарға хас булған һәм хас булмаған ҡайһы бер архейҙар һыҙаттары күрһәтелгән.[11].

Архейҙар һәм бактерияларға хас Архейҙар һәм эукариоттарға хас Тик архейҙарға ғына хас
Һынланған ядро һәм мембрана органеллалары юҡ Пептидогликан (муреин) юҡ Күҙәнәк стенаһының төҙөлөшө (мәҫәлән, ҡайһы бер архейҙарҙың күҙәнәк стеналарында псевдомуреин бар)
Ҡулсалы хромосома ДНК гистондар менән бәйле[12][13] Күҙәнәк мембранаһында ябай эфир бәйләнеше булған липидтар бар
Гендар оперондарға берләшкән Трансляция метиониндан башлана[14] Флагеллиндар структураһы[15]
Транскрипция комплексының РНК-полимераза, промоторҙары һәм башҡалар компоненттары оҡшашлығы[15][16][17] рибосомалар скруктураһы (ҡайһы бер билдәләр бактерияларға яҡын, ҡайһы берҙәре эвкариоттарға яҡын)
Полицистрон мРНК ДНК репликацияһы һәм репарацияһы оҡшаш [18] тРНК структураһы һәм метаболизм[15][19]
Күҙәнәктәр размеры эукариоттарҙыҡына ҡарағанда бәләкәйерәк АТФаза (тип V) оҡшаш

Тәбиғи йәшәү мөхите[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Архейҙар йәшәү урындарының киң диапазонында йәшәй һәм глобаль экосистеманың мөһим өлөшө булып тора, дөйөм биомассаның 20 процентын тәшкил итә алалар[20]. Тәүге табылған архейҙар экстремофилдар була. Ысынлап та, архейҙарҙың күбеһе юғары температурала, йыш ҡына 100 °C-тан артыҡ булған гейзерҙарҙа, май йыйғыстарҙа осрай. Башҡалары бик һалҡын шарттарҙа, бик тоҙло, юғары кислоталы һәм юғары һелтеле мөхиттә, шулай уҡ юғары баҫым аҫтында — 700 атмосфераға тиклем (барофилдар) тормошҡа яраҡлашҡандар. Әммә архейҙар араһында йомшаҡ шарттарҙа, һаҙлыҡлы урындарҙа, канализацияла, океандарҙа һәм тупраҡта тереклек иткән мезофилдар ҙа бар.

Экстремофил архейҙар дүрт төп физиологик төркөмгә ҡарай: галофилдар, термофилдар, ацидофилдап (кислотаға сыҙамлы), алкалифилдар (һелтәгә сыҙамлы). Был төркөмдәрҙе типта йәки башҡа бойондороҡһоҙ таксон булараҡ ҡарала алмай. Бер-береһенә тәьҫир итмәйҙәр, ә ҡайһы бер архейҙар бер үк ваҡытта бер нисә төркөмгә ҡарай. Әммә улар классификация өсөн уңайлы башланғыс нөктә булып тора.

Экология[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Матдәләр әйләнешендә ролдәре[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Архейҙар төрлө йәшәү урындарында углерод, азот, көкөрт кеүек элементтарҙы яңынан ҡулланалар. Бындай әүерелештәр экосистеманың нормаль эшләүе өсөн кәрәк булһа ла, архейҙар кеше эшмәкәрлеге арҡаһында килеп тыуған зарарлы үҙгәрештәргә һәм хатта бысраныуға ла булышлыҡ итә ала.

Архейҙар азот циклының күп этаптарын үтәй. Был экосистеманан азотты сығарыусы реакцияларҙы, мәҫәлән, азот һулышы һәм денитрификация, азотты йотоусы процестарҙы, мәҫәлән, нитраттарҙы үҙләштереү һәм азотты фиксациялау, үҙ эсенә ала[21][22]. Һуңғы ваҡытта архейҙарҙың аммиактың окисланыуға йәлеп ителеүе асыҡлана. Был реакциялар океандарҙа айырыуса мөһим[23][24]. Архейҙар шулай уҡ аммиактың тупраҡта окисланыуында ла мөһим роль уйнай. Нитриттар барлыҡҡа килтерәләр, һуңынан улар башҡа микробтар тарафынан нитраттарға окислана. Һуңғыларын үҫемлектәр һәм башҡа организмдар ҡуллана[25].

Көкөрт циклында көкөрт ҡушылмаларының окисланыуы иҫәбенә йәшәгән архейҙар уларҙы ташлы тау тоҡомдарынан ала һәм башҡа организмдар өсөн ҡулайлы итә. Әммә бының менән шөғөлләнгән төрҙәр, мәҫәлән, Sulfolobus, көкөрт кислотаһын өҫтәмә продукт сифатында барлыҡҡа килтерә, ә ташландыҡ шахталарҙа бындай организмдарҙың булыуы кислоталы шахта һыуҙары менән бергә тирә-яҡ мөхиткә зыян килтереүе ихтимал[26].

Углерод циклында метаногендар водородты алып ташлайҙар һәм микроорганизмдар популяцияларының органик матдәләрҙе тарҡатыуында мөһим роль уйнайҙар, улар анаэробик экосистемаларҙа, мәҫәлән, ләм, һаҙлыҡ, һыу таҙартыу ҡоролмаларында тарҡатыусылар ролен үтәйҙәр[27]. Әммә метан — парник эффектты барлыҡҡа килтергән ер атмосфераһында иң таралған газдарының береһе, парник газдарының дөйөм һанының 18 процентын тәшкил итә[28]. Парник эффектын тыуҙырыу һәләте углекислый газға ҡарағанда 25 тапҡырға һөҙөмтәлерәк. Метаногендар (атмосфера метанының төп сығанағы) метандың йыллыҡ эмиссияһының күп өлөшөн бүлеп сығара[29]. Шуға күрә был архейҙар Ерҙә парник эффектын булдырыуҙа һәм глобаль йылыныуҙа ҡатнашалар.

Иҫкәрмәләр[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

  1. Pace N. R. (May 2006). «Time for a change». Nature 441 (7091). DOI:10.1038/441289a. PMID 16710401. Bibcode2006Natur.441..289P.
  2. DeLong E. F. Everything in moderation: archaea as 'non-extremophiles' (инг.) // Curr. Opin. Genet. Dev. : journal. — 1998. — Т. 8. — № 6. — С. 649—654. — DOI:10.1016/S0959-437X(98)80032-4 — PMID 9914204.
  3. Theron J., Cloete T. E. Molecular techniques for determining microbial diversity and community structure in natural environments (инг.) // Crit. Rev. Microbiol. (инг.)баш. : journal. — 2000. — Т. 26. — № 1. — С. 37—57. — DOI:10.1080/10408410091154174 — PMID 10782339.
  4. Schmidt T. M. The maturing of microbial ecology (инг.) // Int. Microbiol. (инг.)баш. : journal. — 2006. — Т. 9. — № 3. — С. 217—223. — PMID 17061212.
  5. Schopf J. Fossil evidence of Archaean life (инг.) // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci : journal. — 2006. — Т. 361. — № 1470. — С. 869—885. — DOI:10.1098/rstb.2006.1834 — PMID 16754604. Архивировано из первоисточника 23 февраль 2011.
  6. Chappe B., Albrecht P., Michaelis W. Polar Lipids of Archaebacteria in Sediments and Petroleums (инг.) // Science : journal. — 1982. — Т. 217. — № 4554. — С. 65—66. — DOI:10.1126/science.217.4554.65 — Bibcode1982Sci...217...65C — PMID 17739984.
  7. Brocks J. J., Logan G. A., Buick R., Summons R. E. Archean molecular fossils and the early rise of eukaryotes (инг.) // Science : journal. — 1999. — Т. 285. — № 5430. — С. 1033—1036. — DOI:10.1126/science.285.5430.1033 — PMID 10446042.
  8. Rasmussen B., Fletcher I. R., Brocks J. J., Kilburn M. R. Reassessing the first appearance of eukaryotes and cyanobacteria (инг.) // Nature : journal. — 2008. — Т. 455. — № 7216. — С. 1101—1104. — DOI:10.1038/nature07381 — Bibcode2008Natur.455.1101R — PMID 18948954.
  9. Hahn, Jürgen; Pat Haug Traces of Archaebacteria in ancient sediments (билдәһеҙ) // System Applied Microbiology. — 1986. — Т. 7. — № Archaebacteria '85 Proceedings. — С. 178—183.
  10. Wang M., Yafremava L. S., Caetano-Anollés D., Mittenthal J. E., Caetano-Anollés G. Reductive evolution of architectural repertoires in proteomes and the birth of the tripartite world (инг.) // Genome Res. (инг.)баш. : journal. — 2007. — Т. 17. — № 11. — С. 1572—1585. — DOI:10.1101/gr.6454307 — PMID 17908824.
  11. Information is from Willey J.M., Sherwood L.M., Woolverton C.J. Microbiology 7th ed. (2008), Ch. 19 pp. 474—475, except where noted.
  12. Talbert P. B., Henikoff S. Histone variants – ancient wrap artists of the epigenome (инг.) // Nature Reviews Molecular Cell Biology : journal. — 2010. — Т. 11. — С. 264—275. — DOI:10.1038/nrm2861
  13. Sandman K., Reeve J. N. Archaeal histones and the origin of the histone fold (инг.) // Curr. Opin. Microbiol : journal. — 2006. — Т. 9. — С. 520—525. — DOI:10.1016/j.mib.2006.08.003
  14. у бактерий трансляция начинается с формилметионина
  15. 15,0 15,1 15,2 Zillig W. Comparative biochemistry of Archaea and Bacteria (билдәһеҙ) // Curr. Opin. Gen. Dev.. — 1991. — Т. 1. — № 4. — С. 544—551. — DOI:10.1016/S0959-437X(05)80206-0 — PMID 1822288.
  16. Bell S. D., Jackson S. P. Mechanism and regulation of transcription in archaea (инг.) // Curr. Opin. Microbiol. : journal. — 2001. — Т. 4. — № 2. — С. 208—213. — DOI:10.1016/S1369-5274(00)00190-9 — PMID 11282478.
  17. Reeve J. N. Archaeal chromatin and transcription (инг.) // Microbiology (инг.)баш. : journal. — Microbiology Society (инг.)баш., 2003. — Т. 48. — № 3. — С. 587—598. — PMID 12694606.
  18. Kelman L. M., Kelman Z. Archaea: an archetype for replication initiation studies? (инг.) // Microbiology (инг.)баш. : journal. — Microbiology Society (инг.)баш., 2003. — Т. 48. — № 3. — С. 605—615. — PMID 12694608.
  19. Phillips G., Chikwana V. M., Maxwell A., et al. Discovery and characterization of an amidinotransferase involved in the modification of archaeal tRNA (инг.) // J. Biol. Chem. : journal. — 2010. — Т. 285. — № 17. — С. 12706—12713. — DOI:10.1074/jbc.M110.102236 — PMID 20129918.
  20. DeLong E. F., Pace N. R. Environmental diversity of bacteria and archaea (инг.) // Syst. Biol. : journal. — 2001. — Т. 50. — № 4. — С. 470—478. — DOI:10.1080/106351501750435040 — PMID 12116647.
  21. Cabello P., Roldán M. D., Moreno-Vivián C. Nitrate reduction and the nitrogen cycle in archaea (инг.) // Microbiology (инг.)баш. : journal. — Microbiology Society (инг.)баш., 2004. — Т. 150. — № Pt 11. — С. 3527—3546. — DOI:10.1099/mic.0.27303-0 — PMID 15528644.
  22. Mehta M. P., Baross J. A. Nitrogen fixation at 92 degrees C by a hydrothermal vent archaeon (инг.) // Science : journal. — 2006. — Т. 314. — № 5806. — С. 1783—1786. — DOI:10.1126/science.1134772 — Bibcode2006Sci...314.1783M — PMID 17170307.
  23. Өҙөмтә хатаһы: <ref> билдәһе дөрөҫ түгел; автоссылка1 төшөрмәләре өсөн текст юҡ
  24. Coolen M. J., Abbas B., van Bleijswijk J., et al. Putative ammonia-oxidizing Crenarchaeota in suboxic waters of the Black Sea: a basin-wide ecological study using 16S ribosomal and functional genes and membrane lipids (инг.) // Environ. Microbiol. : journal. — 2007. — Т. 9. — № 4. — С. 1001—1016. — DOI:10.1111/j.1462-2920.2006.01227.x — PMID 17359272.
  25. Leininger S., Urich T., Schloter M., et al. Archaea predominate among ammonia-oxidizing prokaryotes in soils (инг.) // Nature : journal. — 2006. — Т. 442. — № 7104. — С. 806—809. — DOI:10.1038/nature04983 — Bibcode2006Natur.442..806L — PMID 16915287.
  26. Baker, B. J.; Banfield, J. F. Microbial communities in acid mine drainage (инг.) // FEMS Microbiology Ecology (инг.)баш. : journal. — 2003. — Т. 44. — № 2. — С. 139—152. — DOI:10.1016/S0168-6496(03)00028-X — PMID 19719632.(недоступная ссылка)
  27. Schimel J. Playing scales in the methane cycle: from microbial ecology to the globe (инг.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 2004. — Т. 101. — № 34. — С. 12400—12401. — DOI:10.1073/pnas.0405075101 — Bibcode2004PNAS..10112400S — PMID 15314221.
  28. EDGAR 3.2 Fast Track 2000. Тәүге сығанаҡтан архивланған 21 май 2008. 26 июнь 2008 тикшерелгән.
  29. Trace Gases: Current Observations, Trends, and Budgets. Climate Change 2001. United Nations Environment Programme. Тәүге сығанаҡтан архивланған 5 август 2012.

Һылтанмалар[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

Әҙәбиәт[үҙгәртергә | вики-тексты үҙгәртергә]

  • Воробьева Л. В. Археи: Учебное пособие для вузов. — М.: Академкнига, 2007. — 447 с.
  • Громов Б.В. Удивительный мир архей // СОЖ. — 1997. — № 4. — С. 23—26.
  • Морозова О. В. Загадки архей и их фагов // Вестник ВОГиС. — 2005. — Том 9. — № 1. — С. 55—66
  • Thomas Cavalier-Smith. Cell evolution and Earth history: stasis and revolution. — 2006.