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Arquebactérias

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de arquebactérias

Os arquebactérias são um tipo de organismo de célula que é tão diferente de outras formas de vida modernas que eles desafiaram a maneira como os cientistas classificam a vida.

Até o advento de sofisticados estudos de biologia genética e molecular permitiam aos cientistas ver as principais diferenças bioquímicas entre arquebactérias e bactérias “normais”, ambas eram consideradas parte do mesmo reino de organismos unicelulares. “Reinos”, uma maneira de organizar formas de vida baseadas em sua estrutura celular, tradicionalmente incluía Animalia, Planitia, Fungos, Protista (para eucariotos unicelulares) e Monera (que antes era considerado para manter todas as formas de procariontes).

No entanto, estudos genéticos e bioquímicos de bactérias logo mostraram que uma classe de procariontes era muito diferente das bactérias “modernas” e, de fato, de todas as outras formas de vida modernas. Eventualmente, chamado “Arquebactérias” de “Archae” para “antigo”, pensa-se que essas células únicas são descendentes modernos de uma linhagem muito antiga de bactérias que evoluíram em torno de aberturas de mar de fundo de enxofre.

A análise genética e bioquímica sofisticada levou a uma nova “Árvore Filogenética da Vida”, que faz uso do conceito de “domínios” para descrever as divisões da vida que são maiores e mais básicas que as do “Reino”.

A versão mais moderna deste sistema mostra todos os eucariotos – animais, plantas, fungos e protistas – constituindo o domínio de “Eukaryota”, enquanto a ramificação mais comum e moderna de bactérias constitui “Prokarya” e arquebactérias constituem completamente seu próprio domínio – O domínio de “Archaea”.

A descoberta da Archaea e suas diferenças únicas é emocionante para os cientistas, porque acredita -se que a bioquímica única da arquebacteria possa nos dar uma visão do funcionamento da vida muito antiga. Alguns cientistas propõem que o termoplasma de arquebactérias possa de fato ser ancestrais dos núcleos de nossas próprias células eucarióticas, que se acredita ter se desenvolvido através do processo de endossimbiose.

Outra característica notável das arquebactérias é a capacidade de sobreviver em ambientes extremos, incluindo arredores muito salgados, muito ácidos e muito quentes. Arquebactérias foram registradas temperaturas sobreviventes de até 190 ° Fahrenheit, que fica a apenas vinte e dois graus a menos do ponto de ebulição da água e acididades tão altas quanto 0,9 pH.

Arquebactérias até desafiaram as idéias dos cientistas sobre como definir uma espécie, pois praticam muita transferência horizontal de genes – onde os genes são transferidos de um indivíduo para outro durante sua vida – dificultando a determinação de quão próximos células são relacionadas, ou mesmo Se as células de arquebactérias tiverem o tipo de combinações estáveis de características que os cientistas normalmente usam para definir uma espécie.

O domínio da Archaea inclui espécies aeróbicas e anaeróbicas e pode ser encontrado vivendo em ambientes comuns, como o solo, bem como em ambientes extremos.

Então, quais características bioquímicas deixam os cientistas tão empolgados com as arquebactérias? Nós iremos…

Características de arquebactérias

Os arquebactérias têm várias características não vistas em tipos de células mais “modernos”. Esses incluem:

1. Química exclusiva da membrana celular.

As arquebactérias têm membranas celulares feitas de fosfolipídios ligados ao éter, enquanto bactérias e eucariotos fazem suas membranas celulares com fosfolipídios ligados ao éster

Os arquebactérias usam um açúcar semelhante, mas não é o mesmo que o açúcar peptidoglicano usado em membranas celulares de bactérias.

2. Transcrição de genes exclusiva.

Os arquebactérias têm um cromossomo redondo único como bactérias, mas sua transcrição de genes é semelhante à que ocorre nos núcleos das células eucarióticas.

Isso leva à estranha situação que a maioria dos genes que envolvem a maioria das funções da vida, como a produção da membrana celular, são mais de perto por Eukarya e bactérias – mas os genes envolvidos no processo de transcrição de genes são mais de perto compartilhados por Eukarya e Archaea.

Isso levou alguns cientistas a propor que as células eucarióticas surgiram de uma fusão de arquebactérias com bactérias, possivelmente quando uma arquebactéria começou a viver endossimbioticamente dentro de uma célula bacteriana.

Outros cientistas acreditam que os eucariotos descendem diretamente das arquebactérias, com base nos achados das espécies de arquebactérias, Lokiarcheota, que contém alguns encontrados apenas em eucariotos, que nos eucariotos Código de genes com habilidades exclusivamente eucarióticas.

Pensa -se que Lokiarchaeota pode ser uma forma de transição entre Archaea e Eukarya.

3. Somente arquebactérias são capazes de metanogênese – uma forma de respiração anaeróbica que produz metano.

Arquebactérias que usam outras formas de respiração celular também existem, mas as células produtoras de metano não são encontradas em bactérias ou eukarya.

4. Diferenças no RNA ribossômico que sugerem que elas divergiram de bactérias e Eukarya em um ponto no passado distante

Tipos de arquebactérias

Existem três tipos principais de arquebactérias. Eles são classificados com base em sua relação filogenética (quão intimamente relacionados estão entre si), e os membros de cada tipo tendem a ter certas características. Os principais tipos são:

1. Crenarchaeota-A crenarchaeota é extremamente tolerante ao calor.

Eles têm proteínas especiais e outras bioquímicas que podem continuar funcionando em temperaturas de até 230 ° Fahrenheit! Muitos chrenarchaeota também podem sobreviver em ambientes muito ácidos.

Muitas espécies de crenarchaeota foram descobertas vivendo em fontes termais e em torno de aberturas de alto mar, onde a água foi superaquecida pelo magma sob a superfície da Terra.

Uma teoria da origem da vida sugere que a vida pode ter começado originalmente em torno de aberturas de alto mar, onde altas temperaturas e químicas incomuns poderiam ter levado à formação das primeiras células.

2. Euryarchaeota é capaz de sobreviver em habitats muito salgados. Eles também são capazes de produzir metano, o que nenhuma outra forma de vida na Terra é capaz de fazer!

Os euryarchaeota são a única forma de vida conhecida por ser capaz de realizar a respiração celular usando carbono como aceitador de elétrons.

Isso lhes dá um nicho ecológico importante, porque a quebra de compostos complexos de carbono na molécula simples do metano é a etapa final na decomposição da maioria das formas de vida. Sem metanógenos, o ciclo de carbono da Terra seria prejudicado.

Onde quer que o gás metano seja produzido pela vida, euryarchaeota são responsáveis.

As arquebactérias de metanogênio podem ser encontradas em pântanos e pântanos, onde são responsáveis por “gás do pântano” e parte do cheiro distinto do pântano, e nos estômagos de ruminantes como vacas, onde quebram açúcares encontrados na grama que são indigestíveis para eucariotos por si próprios. Alguns metanógenos vivem no intestino humano e nos ajudam da mesma maneira.

Eles também podem ser encontrados em sedimentos do mar profundo, onde produzem bolsos de metano sob o fundo do oceano.

3. Korarchaeota é a menos compreendida e considerada a linhagem mais antiga das arquebactérias. Isso os torna possivelmente os organismos sobreviventes mais antigos da Terra!

Korarchaeota pode ser encontrada em ambientes hidrotérmicos, assim como a crenarchaeota. No entanto, os corarchaeota têm muitos genes encontrados em crenarchaeota e euryarchaota e também genes diferentes dos dois grupos. Para os cientistas, isso sugere que ambos os outros tipos de arquebactérias podem ter descendente de um ancestral comum semelhante a Korarchaeota.

Korarchaeota é de natureza rara, talvez porque outras formas mais recentes de vida são melhor adaptadas para sobreviver em ambientes modernos do que são. Ainda assim, o Korearchaeota pode ser encontrado em fontes termais, em torno de aberturas de alto mar.

Exemplos de arquebactérias

Lokiarchaeota

Lokiarcheota é um hipertermófilo descoberto no ventilador do fundo do mar chamado castelo de Loki, que alguns cientistas acham que têm um significado evolutivo único.

Possui um genoma altamente único, consistindo de aproximadamente 26% de proteínas que são conhecidas em outras arquebactérias, 29% de proteínas que são conhecidas em bactérias, 32% de genes que não correspondem a nenhuma proteína conhecida e – 3,3 % genes que correspondem aos encontrados apenas nos eucariotos.

Os genes eucarióticos são particularmente emocionantes para os cientistas, porque são genes que parecem codificar proteínas que os eucariotos usam para controlar ativamente a forma de sua célula, incluindo proteínas para citoesqueletos, a actina da proteína motor e várias proteínas que nos eucariotos estão envolvidos em que estão envolvidos em Alteração da forma da membrana celular.

Alguns desses genes estão envolvidos na fagocitose, o que é emocionante porque o processo de fagocitose poderia ter sido usado por ancestrais eucarióticos para “engolir” outras células – que podem ter se tornado endossimbiotes, levando às relações endossimbióticas entre células eucarióticas e suas suas Mitocôndrias, cloroplastos e núcleos.

O genoma único de Lokiarchaeota o torna possivelmente o parente mais próximo entre os procariontes, e possivelmente uma forma de transição no salto extremamente importante da vida procariótica para eucariótica, o que tornou possível a evolução dos reinos animais, plantas, fungos e protistas. Os cientistas pensam que Lokiarchaeota e nós mesmos provavelmente compartilhavam um ancestral comum há cerca de 2 bilhões de anos.

Não se sabe se isso significa que eucariotos provavelmente evoluíram em torno de aberturas de alto mar, ou se os parentes de Lokiarchaeota podem ter sido comuns em outros ambientes antes de serem superados e levados à extinção por seus descendentes mais avançados, os eucariotos.

Metanobrevibacter smithii

A metanobrevibacter smithii é uma arquebactéria produtora de metano que vive no intestino humano. Esse membro da euryarchaeota nos ajuda a quebrar açúcares vegetais complexas e extrair energia extra dos alimentos que comemos.

Os microorganismos em nossas entranhas – incluindo membros do euryarchaeota – também têm um relacionamento complexo com nossa saúde. Enquanto alguns estudos mostram que muitas pessoas com obesidade e câncer de cólon têm níveis acima da média de euryarchaeota em suas entranhas, euryarchaeota também ajudam pessoas que não têm comida suficiente para produzir mais energia, e alguns tipos dessas arquebactérias parecem proteger contra o cólon Câncer.

Termos de biologia relacionados

  • Domínio – O mais alto nível de classificação atualmente reconhecido pelos biólogos refere -se às amplas diferenças entre as células dos eucariotos, bactérias e arquebactérias.
  • Reino – o nível de classificação abaixo de “domínio”, os reinos separam eucariotos, como plantas e animais, em grupos com base em suas relações filogenéticas.
  • Filogenética – O estudo das relações evolutivas entre as formas de vida.

Questionário

1. Qual das alternativas a seguir não é um domínio da vida? A. Animalia B. Archaea C. Bactérias D. Eukarya

Resposta à pergunta nº 1

A está correto. “Animalia” já foi um reino dos eucariotos, embora agora a análise genética tenha mostrado que animais e fungos provavelmente pertencem ao mesmo reino de Eukarya.

2. Qual das alternativas a seguir não é uma diferença entre Archaea e outras formas de vida? A. Arquebactérias usam diferentes lipídios em suas membranas celulares. B. Arquebactérias possuem um cromossomo circular como bactérias, mas também um envelope nuclear como eucariotos. C. arquebactérias têm um cromossomo circular como bactérias, mas sua transcrição de genes é mais semelhante à dos eucariotos. D. Somente arquebactérias pode realizar a metanogênese.

Resposta à pergunta nº 2

B está correto. Arquebactérias não têm envelopes nucleares. Sendo procariontes, eles não têm organelas ligadas à membrana.

3. Qual das alternativas a seguir não é verdadeira sobre os principais tipos de arquebactérias? R. A crenarchaeota pode viver em temperaturas de até 230 ° Fahrenheit. B. Euryarchaeota inclui metanógenos que produzem metano e halófilos que preferem ambientes salgados. C. lokiarchaeota é um metanogênio que vive nos setores digestivos de vacas. D. Korarchaeota pode estar relacionado ao ancestral comum de Crenarchaeota e Euryarcaeota.

Resposta à pergunta nº 3

C está correto. Lokiarchaeota é na verdade um termofilo que vive em torno de aberturas de alto mar – e seu genoma sugere que pode ser o parente mais próximo que temos entre os procariontes!

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