Domínio da Archaea

Ilustração de Archaeas

O que é o domínio da Archaea?

Ele Domínio da Archaea o reino archaea representa um dos três domínios da vida. É composto por organismos unicelulares microscópicos muito semelhantes e, ao mesmo tempo, muito diferentes de bactérias e eucariotos em muitos aspectos.

A existência deste grupo foi demonstrada recentemente, mais ou menos no final dos arcos de 1970, também chamado Archeobacteria.

Os estudos de Woee e colaboradores foram baseados em análises filogenéticas comparativas entre as sequências de RNAs ribossômicos de todos os seres vivos, e a noção de três domínios é mantida, apesar da imensa quantidade de sequências que continuam a ser adicionadas aos catalogos de RNA ribossômico (dados de dados).

Esses estudos conseguiram vislumbrar a possibilidade de que os arcos sejam um grupo irmão dos eucariotos, apesar de suas semelhanças com seus procariontes (bactérias), para que pudessem representar o "vínculo perdido" entre procariontes e eucariotos.

Acredita -se que esses microorganismos representam mais de 20% de todos os procariontes existentes nas águas oceânicas, entre 1 e 5% em solos, e o grupo mais dominante em sedimentos marinhos e habitats geotérmicos.

Os arcos são caracterizados por habitar em condições "extremas", como fontes termais, salinas, ambientes com temperaturas muito altas e pH muito ácido, locais inóspitos, onde a concentração de oxigênio é muito reduzida ou nula, etc.

Origem evolutiva e rElácios filogenéticos

Existem três teorias sobre a possível origem dos três domínios da vida propostos por Woese e colaboradores:

1. As bactérias divergiram primeiro, formando uma linhagem que produzia arcos e eucariotos
2. Uma linhagem “proto-eucariótica” divergiu de uma linhagem completamente provável (a de bactérias e arcos)
3. Os arcos divergiram de uma linhagem que mais tarde deu origem a eucariotos e bactérias

Em 1989, dois pesquisadores, Gogarten e Iwabe, propuseram independentemente uma maneira de analisar filogeneticamente todos os organismos vivos (uma coisa impossível de fazer com os estudos de seqüências de genes únicas).

Iwabe usou a análise das sequências de genes produzidos em eventos "iniciais" de duplicação de genes, "enraizando" a árvore da vida a partir da comparação da sequência dos genes do papagaio que codificam fatores de alongamento.

Os fatores de alongamento são proteínas de ligação ao GTP que participam da tradução, especificamente na união das moléculas de RNA de transferência amioaciladas a ribossomos e na translocação da transferência de peptidil.

De acordo com os resultados das comparações entre as seqüências dos três grupos, os genes que codificam os fatores de alongamento nos arcos são mais semelhantes aos dos organismos eucarióticos do que aos de bactérias.

A árvore da Vida

GOGARTEN, por outro lado, comparou as sequências de outros genes produzidos por eventos de duplicação, especificamente aqueles que codificam para as subunidades do tipo V e do tipo F da enzima ATPase que são encontradas em Arches/eucariotos e em bactérias, respectivamente.

Os resultados obtidos por Gogarten, como os indicados acima, mostram que esses genes nos arcos (que supostamente emergiram de eventos de duplicação genética) estão mais intimamente relacionados aos eucariotos do que com seus colegas bacterianos.

Esses argumentos também foram apoiados pela análise conduzida por outros pesquisadores muitos anos depois, que usaram sequências de outra família de genes duplicados, a da transferência de sintetásase de aminoáculos, fortalecendo a concepção da "proximidade" entre arcos e eucariotos.

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A árvore woese

Árvore da vida de Woese

Woese usou as análises realizadas por Gogarten e Iwabe e outros estudos relacionados às seqüências de RNA ribossômico para propor sua “versão” da Árvore da Vida, onde é evidente que os arcos e eucariotos constituem grupos de “irmãos”, separados das bactérias, mesmo Embora as seqüências de RNA ribossômico entre arcos e bactérias sejam mais parecidas entre si.

Recursos de domínio da Archaea

Os arcos são conhecidos por algumas características muito particulares (próprias) e também por apresentar "combinações" de características que antes eram consideradas exclusivas para bactérias ou para organismos eucarióticos.

- Como bactérias, arcos São agências procarióticas, Ou seja, dentro do material genético não está bloqueado por uma membrana (eles não têm núcleo) e não há organelas membranosas citoplasmáticas.

- Eles geralmente são microorganismos semelhantes aos das bactérias, seu DNA está na forma de um Cromossomo circular e alguns fragmentos circulares menores conhecidos como Plasmídeos.

- Eles compartilham com bactérias a presença de Topoisomerase e Tours semelhante, que representa evidências "indiretas" da "proximidade" em termos da estrutura cromossômica de ambos os grupos de organismos.

- No entanto, os genes de archaeas mostram um ótimo Homologia com muitos eucariotos, especialmente com aqueles cuja descoberta deriva de estudos com antibióticos.

- A maquinaria de replicação, transcrição e tradução de eucariotos e arcos é muito semelhante, especialmente em relação à enzima adn polimerase.

- Seus genes de codificação para proteínas Eles não têm íntrons (Mas outros fazem), ao contrário dos genes eucarióticos. Além disso, os arcos têm proteínas semelhantes às histonas associadas ao seu DNA, presentes em eucariotos e ausentes em bactérias.

- Eles são caracterizados pela presença de Éter-lipídios de isoprenil em suas membranas celulares, bem como pela ausência de lipídios do soldador acil.

- Uma das subunidades de sua enzima de RNA polimerase é dividida e seus RNAs mensageiros, bem como em bactérias, não têm "capuchas" (do inglês indivíduo) Nas extremidades 5 '.

- Eles têm uma gama muito específica de sensibilidade antibiótica e têm Enzimas de restrição tipo II muito semelhante aos descritos para bactérias.

- Outra característica importante tem a ver com o fato de que muitos dos arcos têm parede celular, Mas, diferentemente das bactérias, isso não é composto de peptidoglicano.

Características de seus lipídios de membrana

Os lipídios da membrana arqueana diferem consideravelmente daqueles encontrados em bactérias e organismos eucarióticos, e isso foi considerado uma característica diferencial muito importante.

A principal diferença entre essas moléculas anfipáticas (com uma extremidade polar hidrofílica e um apolar hidrofóbico) é que a união entre a porção de glicerol e as cadeias de ácidos graxos nos lipídios dos arcos é através de um link de éter, enquanto nas bactérias e eucariotos corresponde a um link de éster.

Outra diferença importante é que os arcos têm lipídios com ácidos graxos caracterizados pela presença de cadeias isopreniles altamente ramificadas com grupos metila, enquanto eucariotos e bactérias têm predominantemente ácidos graxos de correntes não ramificadas.

Os lipídios de eucariotos e bactérias são "construídos" em um esqueleto de glicerol no qual as cadeias de ácidos graxos são esterificados nas posições correspondentes aos átomos de carbono 1 e 2, mas nos arcos os éteres de glicerol contêm ácidos graxos nas posições 2 e 3.

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Outra diferença em relação aos lipídios da membrana tem a ver com sua rota biossintética, pois algumas enzimas também são diferentes nos arcos.

Por exemplo, algumas espécies de arcos têm uma enzima prenil de transferência bifuncional, responsável por fornecer precursores tanto para a síntese do escualeno quanto para a síntese de isoprensóides gliceríles-lipídeos. Nas bactérias e eucariotos, essas funções são realizadas por enzimas separadas.

Classificação de arcos

De acordo com os dados das seqüências das pequenas subunidades dos ribossomalas dos arcos, esse grupo foi dividido principalmente em duas "arestas", que são conhecidas como a borda Crenarchaeota e a borda Euryarchaeta, cujos membros são, acima de tudo, arcos cultivados Em vitro.

No entanto, muitos dos arcos descritos recentemente não foram cultivados Em vitro E eles estão relacionados apenas distantes às seqüências que foram isoladas das espécies mantidas nos laboratórios.

Borda Crenarchaeota

Bactérias termofílicas, borda de crenarchaeota

Este grupo consiste principalmente em espécies de arcos hipertermófilos e termacidofílicos, ou seja, aqueles gêneros de arcos que habitam ambientes inóspitos com condições térmicas e pH extremo.

É composto por uma única classe taxonômica, que é conhecida como Themoprotei, dentro dos quais estão os próximos cinco ordens taxonômicos: Acidilobales, Desulfurocócico, Fervorosccalos, Sulfolobales e Thermoproteales.

Exemplo de alguns dos gêneros pertencentes a essas classes pode ser os gêneros Sulfolobus, Desulforococcus, Pirodictium, Themoproteus e Themofilum.

Borda Euryarchaeta

Methanosarcina Barkeri Fusaro, euryarchaota filo

Os membros deste grupo têm uma faixa ecológica um pouco mais ampla, sendo capaz de encontrar alguns medidores hiperterófilos, metenogênicos, halófilos e até termofílicos, arcos nimidais, redutor de enxofre, oxidadas de ferro e alguns organrefilos e alguns organotrófilos.

Classes taxonômicas descritas para Euriarqueotas são oito e são conhecidas como Metanopiri, Metanococos, Metanobactérias, Methanomcobia, Archaeglobi, Halobactérias, Thermococos e Themoplasmata.

Muitos dos arcos pertencentes a esse grupo são amplamente distribuídos, sendo os solos, sedimentos e águas marinhas, bem como nos ambientes extremos descritos.

Borda Thaumarchaeota

Axinella polypoids, Thaumarchaeota filo. Fonte: Liné1, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Essa vantagem foi definida relativamente recentemente e muito poucas espécies pertencentes a ela foram cultivadas Em vitro, Tão pouco se sabe sobre esses organismos.

Todos os membros da borda obtêm sua energia da oxidação de amônio e são distribuídos globalmente em corpos de água doce, solos, sedimentos e fontes termais.

Philos Korachaeota, Aigachaeota e Garchaeota

Korachaeota

Alguns pesquisadores especializados do campo, com base na análise de sequências genômicas, determinaram recentemente a existência de três arestas adicionais no reino da Archaea, embora as espécies propostas para essas arestas ainda não tenham sido isoladas em um laboratório.

Em geral, os membros pertencentes a essas bordas foram encontrados sob a superfície de muitas terras e ecossistemas marinhos, mas também em águas térmicas e em sistemas hidrotérmicos do mar profundo.

Nutrição

A maioria das espécies arqueanas com organismos de Chimiórophos, ou seja, é capaz de usar compostos inorgânicos altamente reduzidos para obter a energia necessária para "mover" suas máquinas metabólicas, especialmente a que tem a ver com a respiração.

A "especificidade" pelas moléculas inorgânicas que eles usam como substratos para produzir energia depende do ambiente onde cada espécie em particular se desenvolve.

Outros arcos, assim como plantas, algas, briophytes e cianobactérias, são capazes de realizar a fotossíntese, ou seja, eles usam e convertem a energia luminosa dos raios solares em energia química útil.

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Foi demonstrado que alguns arcos vivem no estômago (rúmen) de alguns animais ruminantes (entre os quais vacas, ovelhas, cabras, etc.), então estes são descritos como "arcos mútuos", pois consomem parte da fibra que esses animais comem e colaboram com a digestão de alguns de seus componentes.

Reprodução

Assim como as bactérias, os arcos são organismos unicelulares cuja reprodução é exclusivamente assexual. Os principais mecanismos descritos da espécie mantidos Em vitro são:

- Fissão binária, onde cada arquea é "parte" ao meio para originar duas células idênticas

- Geminação ou "fragmentação", onde as células emitem "fragmentos" ou "porções" de si mesmos capazes de formar novas células geneticamente idênticas.

Habitat

Os arcos estão relacionados principalmente a ambientes "extremos", ou seja, os lugares naturais que impõem restrições sérias ao desenvolvimento normal dos seres vivos, especialmente em termos de temperatura, pH, salinidade, anaerobiose (ausência de oxigênio), etc.; Razão pela qual seu estudo é extremamente interessante, porque eles têm adaptações únicas.

No entanto, as técnicas mais recentes de análise molecular para a identificação de espécies de microorganismos não atendidos (isolados e mantidos Em vitro Em um laboratório) eles permitiram detectar a presença de arco.

No entanto, a maioria dos arcos que foram identificados na natureza é classificada de acordo com o habitat que eles ocupam, sendo parentes na literatura os termos "hipertermofilos", "acidófilos" e "termacidofilos extremos", "halófilos extremos" e "metanogenos".

Os ambientes ocupados por arcos hipertermófilos são aqueles que são caracterizados por temperaturas constantes muito altas (bem acima das temperaturas "normais" às quais a maioria dos seres vivos é submetida).

Os ambientes onde os acidófilos extremos vivem, por outro lado, são aqueles em que o pH é muito baixo e também podem ser distinguidos por altas temperaturas (termacidofilos extremos), enquanto isso os ambientes de halófilos extremos são aqueles em que a concentração de sais é muito alta.

Os arcos metanogênicos vivem na ausência de oxigênio ou anaerobiose, em ambientes onde outras moléculas, como aceitadores de elétrons, em seu metabolismo podem ser usadas e são capazes de produzir metano como um produto de "resíduos" metabólicos.

Exemplos de espécies de arcos

Existem numerosas espécies conhecidas de arcos, mas aqui apenas alguns deles serão feitos.

Ignicoccus Hospitalis e Nanoarchaeum equitans

Ignicoccus Hospitalis

Yo. Hospitalis Pertence ao gênero de crenarqueotas conhecido como ignicoccus e é um organismo quimiolitotrófico que usa hidrogênio molecular como doador de elétrons para redução de enxofre. Esta espécie tem o menor genoma de todos os arcos descritos in vitro até agora.

Yo. Hospitalis Ele se comporta como um "parasita" ou "simbionte" de outra espécie: Nanoarchaeum equitans. O último não foi cultivado Em vitro E seu genoma é o menor de todos os arcos desbotados que foram descritos.

Ele habita principalmente em ambientes marinhos e não possui genes para biossíntese de lipídios, aminoácidos, nucleotídeos ou cofatores, portanto, evidências experimentais sugerem que obtém essas moléculas graças à sua interação com Yo. Hospitalis.

Acidilobus sacarovorans

Esta é uma espécie de arquea termacidofílica anaeróbica, ou seja, que vive em ambientes de oxigênio pobres ou completamente carentes, com altas temperaturas e pH extremamente baixo. Foi encontrado pela primeira vez em corpos de fontes termais terrestres em Kamchatka.

Staphylothermus hellenicus

Este arquia pertence à borda dos crenarqueotas, especificamente à ordem do dessulfurocócico. É um arquea heterotrófico hiperterófilo (vive em ambientes muito quentes) e requer enxofre para obter energia.