Archaea

Archaea sunt un grup de microorganisme unicelulare. Un singur individ sau speciment din acest grup este numit archaeon. Archaea nu au nucleu sau orice alte organite în celulele lor. În trecut erau privite ca un grup neobişnuit de bacterii numit archaebacteria dar din moment ce Archaea au o evoluţie istorică independentă şi au multe difenrenţe în biochimia lor faţă de alte forme de viaţă, ele sunt acum clasificate într-un domeniu separat în sistemul de trei-domenii.

În acest sistem, cele trei ramuri principale ale evoluţiei sunt Archaea, Eurakya şi Bacteria. Archaea este divizată mai departe în patru phyla cunoscute, dar pot exista mult mai multe phyla. Din aceste grupuri cele mai intensiv studiate sunt Crenarchaeota şi Euryarchaeota. Clasificarea Archaea este încă dificilă, deoarece marea majoritate nu a fost niciodată studiată în laboratoare şi au fost detectate numai prin analiza acizilor nucleici în monstrele din mediul înconjurător. Deşi Archaea, în trecut, au fost clasificate cu bacterii ca procariote, această clasificare a fost descrisă ca fiind învechită, deoarece aceasta nu reuşeşte să facă distincţia între cele trei domenii ale vieţii.

În general, Archaea si Bacteriile sunt destul de similare în formă şi mărime, deşi unele archaea au forme mai ciudate, cum ar fi celulele plate şi pătrate ale Haloquadra walsbyi. În ciuda acestor similarităţi vizuale cu bacteriile, archaea posedă gene şi câteva căi metabolice care sunt mai strâns legate de cele de la eucariote: în special enzimele sunt implicate în transcripţie şi translaţie. Alte aspecte ale biochimiei archaea sunt unice, cum ar fi depdendenţa lor de lipidele eter din membranele lor celulare. Archaea exploatează o varietate mult mai mare de resurse energetice decât eucariotele: variind de la familiarii compuşi organici, cum ar fi zaharurile, la folosirea de amoniac, ioni de metal sau chiar hidrogen gaz ca nutrienţi. Archaea tolerantă de sare (Halobacteria) foloseşte lumina soarelui ca sursă de energie, alte specii de archaea fixează carbon; cu toate acestea, spre deosebire de plante şi cianobacterii, nu este cunoscută vreo specie de archaea care să facă ambele procese. Archaea se reproduce asexuat şi se divide prin fusiune binară, prin fragmentare sau înmugurire; în contrast cu bacteriile şi eucariotele, nu sunt cunoscute specii de archaea care să formeze spori.

Iniţial, Archaea au fost considerate ca fiind extremofile ce trăiau în medii dure, cum ar fi izvoare termale sau lacuri sărate, dar au mai fost găsite şi într-o gamă largă de habitate, precum soluri, oceane, mlaştini. Archaea sunt deosebit de numeroase în oceane, şi cele din plancton, pot fi unul dintre grupurile cele mai abundente de organisme de pe planetă. Archaea sunt acum recunoscute ca o parte importantă a vieţii de pe Pământ şi pot juca un rol major în ciclul carbonului şi în cel al nitrogenului. Nu sunt cunoscute exemple clare de Archaea patogeni sau paraziţi, dar ele sunt de multe ori mutuale sau comensuale. Un exemplu sunt Archaea metanogenic (produc metan), care populează intestinele oamenilor şi a rumegătoarelor unde sunt prezenţi în număr mare şi ajută în digerarea alimentelor. Organismele Archaea au o anumită importanţă în tehnologie, cu metanogenele utilizate pentru producerea de biogaz, sau în epurarea apelor uzate; şi enzimele de la extremofilele archaea care pot rezista la temperaturi înalte şi solvenţi organici sunt exploatate în biotehnologie.

Clasificare

La începutul secolului al XX-lea, procariotele au fost considerate ca un singur grup de organisme şi clasificarea lor s-a bazat pe biochimie, morfologie şi metabolism. De exemplu, microbiologiştii au încercat o clasificare a microorganismelor bazată pe structura pereţilor lor celulari, forma lor, şi substanţele pe care ele le consumă. Oricum, această nouă abordare a fost propusă în 1965, utilizând secvenţe de gene din aceste organisme pentru a lucra în procariote, care sunt cu adevărat înrudite între ele. Acestă abordare, cunoscută ca phylogenetică, este metoda principală folosită astăzi.

Archaea au fost prima dată clasificate ca grup separat de procariote în 1977 de către Carl Woese şi George E. Fox în arborele phylogenetic bazat pe secvenţe de gene ribozomale ale ARN-ului (rARN). Aceste două grupuri au fost original denumite Archaebacteria şi Eubacteria şi tratate ca regate (kingdoms) şi subregate (subkingdoms), pe care Woese şi Fox le-au numit „Urkingdoms”. Woese a argumentat că acest grup de procariote este fel fundamental diferit de viaţă. Pentru a accentua această diferenţă, domeniile respective au fost mai târziu redenumite în Archaea şi Bacteria. Cuvântul archaea vine din anticul grecesc ἀρχαῖα ce înseamnă “lucruri vechi”.

La început, doar metanogenele au fost plasate în acest nou domeniu, şi archaea au fost considerate extremofile care există doar în habitate cum ar fi izvoarele termale şi lacurile sărate. Până la sfârşitul secolului XX, microbiologiştii au realizat că archaea sunt un grup mare şi diversificat de organisme ce sunt larg răspândite în natură şi se regăsesc în habitate mai puţin extreme, cum ar fi oceanele şi solurile. Această nouă apreciere a importanţei precum şi omniprezenţa Archaea a venit de la folosirea reacţiei în lanţ a polimerazei pentru a detecta procariote în monstre de apă şi sol doar de la acidul lor nucleic. Acest lucru permite detectarea şi identificarea de organisme ce nu pot fi cultivate în laborator, care este adesea dificil de efectuat.

Clasificarea Archaea-lor, şi a procariotelor în general, este un domeniu ce se mişcă rapid şi în contiunuu. Sistemele de clasificare actuale au scopul de a organiza Archaea în grupuri de organisme care împart caracteristici strucurale asemănătoare şi strămoşi comuni. Aceste clasificări se bazează foarte mult pe utilizarea secvenţială a genelor ARN-ului pentru a descoperi relaţiile dintre organisme (phylogenetică moleculară). Cele mai cultivate şi bine studiate specii de archaea aparţin a două phyla principale: Crenarchaeota şi Euryarchaeota. Alte grupuri au fost tentativ create. De exemplu, speciei aparte Nanoarchaeum equitans, care a fost descoperită în 2003, i s-a dat propria phylum, şi anume Nanoarchaeota. Un nou phylum Kararchaeota a fost de asemenea propus. Conţine un mic grup neobişnuit de specii termofile care împart caracteristici cu ambele phyla principale, dar care sunt cel mai strâns legate de Crenarchaeota. Alte specii de Archaea recent descoperite sunt doar rudă îndepărtată cu oricare dintre aceste grupuri, cum ar fi Archaeal Richmond Mine Acidophillic Nanoorganism (ARMAN), ce au fost descoperite în 2006.

Clasificarea Archaeal în specii este de asemenea controversată. În biologie, o specie este un grup de organisme aferente. O definiţie populară a speciilor la animale este un set de organisme care se pot împerechea unele cu altele şi sunt reproductiv izolate de alte grupuri de organisme (nu se pot împerechea cu alte specii). Totuşi, eforturile de a clasifica procariotele cum ar fi Archaea în specii sunt complicate de faptul că ele sunt asexuate şi indică niveluri ridicate de transfer genic orizontal între linii. Această zonă este continuă; de exemplu, cu nişte date sugerând că în archaea, cum ar fi genul Ferroplasma, celulele individuale pot fi grupate în populaţii care au gene foarte similare şi, rareori, de transfer. Aceste grupuri de celule sunt argumentate să fie similare pentru specii. Pe de altă parte, studiile în Halorubrum au găsit un semnificant schimb genetic între asemenea populaţii. Aceste rezultate au condus la argumentul în urma căruia clasificarea acestor grupuri de organisme ca specii ar avea o importanţă practică redusă.