ความแตกต่างหลักระหว่างอาร์เคียและแบคทีเรีย - ชีววิทยา

ความแตกต่างหลักระหว่างอาร์เคียและแบคทีเรียนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างโมเลกุลและการเผาผลาญที่เราจะพัฒนาด้านล่าง โดเมน Archaea จัดกลุ่มจุลินทรีย์เซลล์เดียวที่มีสัณฐานวิทยาของเซลล์โปรคาริโอต (โดยไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียสหรือเยื่อหุ้มเซลล์ไซโทพลาสซึม) ซึ่งมีลักษณะคล้ายแบคทีเรีย

อย่างไรก็ตามยังมีลักษณะที่แยกพวกมันออกจากกันเนื่องจากอาร์เคียมีกลไกการปรับตัวที่เฉพาะเจาะจงซึ่งทำให้พวกมันสามารถอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีสภาวะรุนแรงได้

รูปที่ 1. แบคทีเรีย Escherichia coli ที่มา: NIAID ผ่าน Wikimedia Commons

โดเมนของแบคทีเรียมีแบคทีเรียที่เรียกว่ายูแบคทีเรียหรือแบคทีเรียที่แท้จริงอยู่มากมาย นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวกล้องจุลทรรศน์โปรคาริโอตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมใด ๆ ที่มีสภาพปานกลาง

วิวัฒนาการของอนุกรมวิธานของกลุ่มเหล่านี้

ในศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาลสิ่งมีชีวิตถูกจำแนกออกเป็นสองกลุ่มเท่านั้นคือสัตว์และพืช Van Leeuwenhoek ในศตวรรษที่สิบเจ็ดโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ที่เขาสร้างขึ้นเองสามารถสังเกตเห็นจุลินทรีย์ที่มองไม่เห็นจนถึงขณะนั้นและอธิบายโปรโตซัวและแบคทีเรียภายใต้ชื่อ "animáculos"

ในศตวรรษที่ 18 "สัตว์ที่มีกล้องจุลทรรศน์" ได้รวมอยู่ในการจำแนกประเภทของ Carlos Linneo อย่างเป็นระบบ ในช่วงกลางศตวรรษที่สิบเก้าอาณาจักรใหม่ได้จัดกลุ่มแบคทีเรีย: Haeckel ตั้งสมมติฐานตามระบบสามอาณาจักร อาณาจักร Plantae อาณาจักร Animalia และอาณาจักร Protista ซึ่งจัดกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีนิวเคลียส (สาหร่ายโปรโตซัวและเชื้อรา) และสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีนิวเคลียส (แบคทีเรีย)

นับตั้งแต่วันนี้นักชีววิทยาหลายคนได้เสนอระบบการจำแนกที่แตกต่างกัน (Chatton ในปี 1937, Copeland ในปี 1956, Whittaker ในปี 1969) และเกณฑ์ในการจำแนกจุลินทรีย์โดยเริ่มจากความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาและความแตกต่างของการย้อมสี (Gram stain) พวกเขาขึ้นอยู่กับความแตกต่างของการเผาผลาญและชีวเคมี

ในปี 1990 Carl Woese ใช้เทคนิคการหาลำดับโมเลกุลในกรดนิวคลีอิก (ribosomal ribonucleic acid, rRNA) ค้นพบว่าในกลุ่มจุลินทรีย์ที่จัดกลุ่มเป็นแบคทีเรียมีความแตกต่างทางวิวัฒนาการที่มีขนาดใหญ่มาก

การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าโปรคาริโอตไม่ใช่กลุ่มโมโนไฟเลติก (ที่มีบรรพบุรุษร่วมกัน) จากนั้น Woese จึงแนะนำโดเมนวิวัฒนาการสามแห่งที่เขาตั้งชื่อว่า Archaea, Bacteria และ Eukarya (สิ่งมีชีวิตในเซลล์นิวเคลียส)

ลักษณะที่แตกต่างของ Archaea และ Bacteria

สิ่งมีชีวิตอาร์เคียและแบคทีเรียมีลักษณะทั่วไปที่ทั้งสองมีลักษณะเป็นเซลล์เดียวอิสระหรือรวมกัน พวกมันไม่มีนิวเคลียสหรือออร์แกเนลล์ที่กำหนดไว้พวกมันมีขนาดเซลล์ระหว่าง 1 ถึง30μmโดยเฉลี่ย

พวกเขานำเสนอความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญเกี่ยวกับองค์ประกอบทางโมเลกุลของโครงสร้างบางอย่างและในทางชีวเคมีของการเผาผลาญของพวกมัน

ที่อยู่อาศัย

สายพันธุ์แบคทีเรียอาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยที่หลากหลาย: พวกมันมีอาณานิคมของน้ำกร่อยและน้ำจืดสภาพแวดล้อมที่ร้อนและเย็นพื้นที่ที่เป็นหนองตะกอนในทะเลและรอยแยกของหินและพวกมันยังสามารถอาศัยอยู่ในอากาศในชั้นบรรยากาศได้อีกด้วย

พวกมันสามารถอาศัยอยู่ร่วมกับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ภายในท่อย่อยอาหารของแมลงหอยและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมช่องปากทางเดินหายใจและระบบทางเดินปัสสาวะของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและเลือดของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

รูปที่ 2 น้ำพุร้อนแหล่งที่อยู่อาศัยสุดขั้วที่มีสิ่งมีชีวิตในกลุ่มอาร์เคียอาศัยอยู่ซึ่งมักจะให้สีสันสดใส ที่มา: CNX OpenStax ผ่าน wikipedia

นอกจากนี้จุลินทรีย์ที่เป็นของแบคทีเรียยังสามารถเป็นปรสิตสิ่งมีชีวิตหรือส่วนประกอบของปลารากและลำต้นของพืชของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม พวกมันสามารถเกี่ยวข้องกับเชื้อราไลเคนและโปรโตซัว นอกจากนี้ยังสามารถเป็นสารปนเปื้อนในอาหาร (เนื้อสัตว์ไข่นมอาหารทะเลและอื่น ๆ )

สายพันธุ์ของกลุ่ม Archaea มีกลไกการปรับตัวที่อนุญาตให้มีชีวิตในสภาพแวดล้อมที่มีสภาวะรุนแรง พวกมันสามารถอยู่ได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 ° C และสูงกว่า 100 ° C (อุณหภูมิที่แบคทีเรียไม่สามารถรองรับได้) ใน pH ที่เป็นด่างหรือเป็นกรดและมีความเข้มข้นของน้ำเกลือสูงกว่าน้ำทะเลมาก

สิ่งมีชีวิตที่มีเมทาโนเจนิก (ซึ่งผลิตมีเธน, CH ₄ ) เป็นของโดเมน Archaea

เมมเบรนพลาสม่า

ซองของเซลล์โปรคาริโอตโดยทั่วไปเกิดจากเยื่อหุ้มไซโทพลาสซึมผนังเซลล์และแคปซูล

พลาสมาเมมเบรนของสิ่งมีชีวิตในกลุ่มแบคทีเรียไม่มีคอเลสเตอรอลหรือสเตียรอยด์อื่น ๆ แต่เป็นกรดไขมันเชิงเส้นที่เชื่อมโยงกับกลีเซอรอลโดยพันธะประเภทเอสเทอร์

เมมเบรนของสมาชิกของ Archaea สามารถสร้างขึ้นโดย bilayer หรือ lipid monolayer ซึ่งไม่เคยมีคอเลสเตอรอล เมมเบรนฟอสโฟลิปิดประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่ยาวซึ่งเชื่อมโยงกับกลีเซอรอลโดยพันธะอีเธอร์

ผนังเซลล์

ในสิ่งมีชีวิตกลุ่ม Bacteria ผนังเซลล์ประกอบด้วย peptidoglycans หรือ murein สิ่งมีชีวิต Archaea มีผนังเซลล์ที่มี pseudopeptidoglycan, glycoproteins หรือโปรตีนซึ่งปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

นอกจากนี้ยังสามารถนำเสนอชั้นนอกของโปรตีนและไกลโคโปรตีนปกคลุมผนัง

กรดไรโบโซมไรโบนิวคลีอิก (rRNA)

RRNA เป็นกรดนิวคลีอิกที่มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน - การผลิตโปรตีนที่เซลล์ต้องการเพื่อตอบสนองการทำงานของมันและสำหรับการพัฒนา - กำหนดขั้นตอนกลางของกระบวนการนี้

ลำดับนิวคลีโอไทด์ในกรดไรโบโซมไรโบนิวคลีอิกแตกต่างกันในสิ่งมีชีวิตอาร์เคียและแบคทีเรีย ข้อเท็จจริงนี้ค้นพบโดย Carl Woese ในการศึกษาปี 1990 ของเขาซึ่งส่งผลให้มีการแยกสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ออกเป็นสองกลุ่มที่แตกต่างกัน

การผลิตเอนโดสปอร์

สมาชิกบางคนของกลุ่มแบคทีเรียสามารถสร้างโครงสร้างการอยู่รอดที่เรียกว่าเอนโดสปอร์ เมื่อสภาพแวดล้อมไม่เอื้ออำนวยมากเอนโดสปอร์สามารถรักษาความมีชีวิตได้เป็นเวลาหลายปีโดยแทบไม่มีการเผาผลาญ

สปอร์เหล่านี้ทนต่อความร้อนกรดรังสีและสารเคมีต่างๆได้ดีมาก ในกลุ่ม Archaea ไม่มีรายงานชนิดที่สร้างเอนโดสปอร์

การเคลื่อนไหว

แบคทีเรียบางชนิดมีแฟลกเจลลาที่ให้ความคล่องตัว spirochetes มีเส้นใยตามแนวแกนซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้ในของเหลวสื่อที่มีความหนืดเช่นโคลนและซากพืช

แบคทีเรียสีม่วงและสีเขียวบางชนิดไซยาโนแบคทีเรียและอาร์เคียมีถุงก๊าซที่ทำให้พวกมันเคลื่อนที่ได้โดยการลอยตัว สายพันธุ์ Archaea ที่รู้จักไม่มีส่วนต่อท้ายเช่น flagella หรือ filaments

รูปที่ 3 Río Tinto สภาพแวดล้อมสุดขั้วใน Huelva ประเทศสเปนที่ซึ่ง Arqueas ของ Metallosphaera และ Sulfolobus สกุลพัฒนาขึ้น ที่มา: Riotinto2006 จาก Wikimedia Commons

การสังเคราะห์แสง

ภายในโดเมนแบคทีเรียมีไซยาโนแบคทีเรียชนิดหนึ่งที่สามารถสังเคราะห์แสงด้วยออกซิเจน (ซึ่งผลิตออกซิเจน) เนื่องจากมีคลอโรฟิลล์และไฟโคบิลินเป็นเม็ดสีเสริมสารประกอบที่จับแสงแดด

กลุ่มนี้ยังประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ซึ่งไม่ผลิตออกซิเจน) ผ่านแบคทีเรียคลอโรฟิลล์ที่ดูดซับแสงแดดเช่นกำมะถันสีแดงหรือสีม่วงและแบคทีเรียที่ไม่มีกำมะถันสีแดงกำมะถันสีเขียวและแบคทีเรียที่ไม่ใช่กำมะถันสีเขียว

ในโดเมน Archaea ยังไม่มีการรายงานชนิดของการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่สกุล Halobacterium ซึ่งเป็นกลุ่มฮาโลไฟต์ที่รุนแรงสามารถผลิต adenosine triphosphate (ATP) ได้ด้วยการใช้แสงแดดโดยไม่มีคลอโรฟิลล์ พวกมันมีเม็ดสีม่วงเรตินาซึ่งจับกับโปรตีนเมมเบรนและก่อตัวเป็นคอมเพล็กซ์ที่เรียกว่าแบคเทอริโอโดปซิน

แบคทีเรียโฮโดซินคอมเพล็กซ์จะดูดซับพลังงานจากแสงแดดและเมื่อปล่อยออกมามันสามารถสูบไอออน H ⁺ไปยังภายนอกเซลล์และส่งเสริมการฟอสโฟรีเลชันของ ADP (อะดีโนซีนไดฟอสเฟต) ไปยัง ATP (อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต) ซึ่งจุลินทรีย์ได้รับพลังงาน

อ้างอิง

Barraclough TG และ Nee, S. (2001). Phylogenetics และ speciation แนวโน้มของนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ 16: 391-399
ดูลิตเติ้ล WF (1999). การจำแนกสายพันธุ์และต้นไม้สากล วิทยาศาสตร์. 284: 2124-2128
Keshri, V. , Panda, A. , Levasseur, A. , Rolain, J. , Pontarotti, P. และ Raoult, D. (2018). Phylogenomic Analysis ของβ-Lactamase ในอาร์เคียและแบคทีเรียช่วยให้สามารถระบุสมาชิกใหม่ที่มีลักษณะเฉพาะได้ ชีววิทยาจีโนมและวิวัฒนาการ. 10 (4): 1106-1114 ชีววิทยาจีโนมและวิวัฒนาการ. 10 (4): 1106-1114 ดอย: 10.1093 / gbe / evy028
Whittaker, RH (2512). แนวคิดใหม่ของอาณาจักรของสิ่งมีชีวิต วิทยาศาสตร์. 163: 150-161
Woese, CR, Kandler, O. และ Wheelis, ML (1990). ต่อระบบธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต: ข้อเสนอสำหรับโดเมน Archaea, Bacteria และ Eukarya การดำเนินการของสถาบันวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ การใช้ประโยชน์ 87: 45-76

ความแตกต่างหลักระหว่างอาร์เคียและแบคทีเรีย - ชีววิทยา - 2026