DIFERENȚE PRINCIPALE ÎNTRE ARHAEA ȘI BACTERII - BIOLOGIE - 2025

Diferențele principale dintre arhaea și bacterii se bazează pe aspecte moleculare-structurale și metabolice pe care le vom dezvolta mai jos. Domeniul Archaea grupează taxonomic microorganismele unicelulare care au morfologie celulară procariotă (fără membrană nucleară, sau membrane organele citoplasmice), caracteristici care seamănă cu bacteriile.

Cu toate acestea, există și trăsături care le separă, deoarece arhaea este înzestrată cu mecanisme de adaptare foarte particulare care le permit să trăiască în medii cu condiții extreme.

Figura 1. Bacteria Escherichia coli. Sursa: NIAID, prin Wikimedia Commons

Domeniul bacteriilor conține cele mai abundente forme de bacterii numite eubacterii sau bacterii adevărate. Acestea sunt de asemenea organisme unicelulare, microscopice, procariote, care trăiesc în orice mediu cu condiții moderate.

Evoluția taxonomiei acestor grupuri

În secolul al IV-lea î.Hr., viețuitoarele erau clasificate în două grupuri: animale și plante. Van Leeuwenhoek, în secolul al XVII-lea, folosind un microscop pe care și-l construise el însuși, a putut observa microorganisme care până atunci fuseseră invizibile și descriau protozoare și bacterii sub denumirea de "animáculos".

În secolul al XVIII-lea, „animalele microscopice” au fost încorporate în clasificările sistematice ale lui Carlos Linneo. La mijlocul secolului al XIX-lea, un nou regat grupează bacteriile: Haeckel a postulat o sistematică bazată pe trei regate; regatul Plantae, regatul Animalia și regatul Protista, care au grupat microorganisme cu un nucleu (alge, protozoare și ciuperci) și organisme fără nucleu (bacterii).

De la această dată, mai mulți biologi au propus diferite sisteme de clasificare (Chatton în 1937, Copeland în 1956, Whittaker în 1969) și criteriile de clasificare a microorganismelor, inițial bazate pe diferențele morfologice și diferențele de colorare (colorație Gram), au devenit bazate pe diferențe metabolice și biochimice.

În 1990, Carl Woese, aplicând tehnici de secvențiere moleculară în acizi nucleici (acid ribonomic ribonucleic, ARNr), a descoperit că printre microorganismele grupate ca bacterii, există diferențe filogenetice foarte mari.

Această descoperire a arătat că procariotele nu sunt un grup monofiletic (cu un strămoș comun) și Woese a sugerat apoi trei domenii evolutive pe care le-a numit: Archaea, Bacteria și Eukarya (organisme celulare nucleate).

Caracteristici diferențiale ale Archaea și Bacteriilor

Organismele Archaea și Bacteria au caracteristici comune prin faptul că ambele sunt unicelulare, libere sau agregate. Nu au un nucleu sau organele definite, au dimensiuni celulare între 1 și 30μm în medie.

Ele prezintă diferențe semnificative în ceea ce privește compoziția moleculară a unor structuri și în biochimia metabolizărilor lor.

habitat

Speciile de bacterii trăiesc într-o gamă largă de habitate: au ape salubre și proaspete colonizate, medii calde și reci, terenuri mlăștinoase, sedimente marine și fisuri de rocă și pot trăi și în aer atmosferic .

Ele pot trăi cu alte organisme din tuburile digestive ale insectelor, moluștelor și mamiferelor, cavităților orale, ale tractului respirator și urogenital ale mamiferelor și ale sângelui vertebratelor.

Figura 2. Izvoarele calde, habitate extreme unde locuiesc organismele din grupul Archaea, care de obicei le conferă culori strălucitoare. Sursa: CNX OpenStax prin wikipedia

De asemenea, microorganismele aparținând bacteriilor pot fi paraziți, simbionți sau comensale de pești, rădăcini și tulpini ale plantelor, ale mamiferelor; ele pot fi asociate cu ciuperci licheni și protozoare. De asemenea, pot fi contaminanți alimentari (carne, ouă, lapte, fructe de mare, printre altele).

Speciile grupului Archaea au mecanisme de adaptare care le permit viața lor în medii cu condiții extreme; ele pot trăi la temperaturi sub 0 ° C și peste 100 ° C (temperatură pe care bacteriile nu o pot susține), în pH-uri alcaline sau acide extreme și concentrații saline mult mai mari decât cele din apa de mare.

Organisme metanogene (care produc metan, CH ₄ ) , de asemenea , aparțin domeniului Archaea.

Membrană plasmatică

Învelișul celulelor procariote este în general format din membrana citoplasmatică, peretele celular și capsulă.

Membrana plasmatică a organismelor din grupa Bacteria nu conține colesterol sau alți steroizi, ci mai degrabă acizi grași liniari legați de glicerol prin legături de tip ester.

Membrana membrilor Archaea poate fi constituită dintr-o stratură stratificată sau dintr-o monostrat lipidică, care nu conține niciodată colesterolul. Fosfolipidele membranare sunt alcătuite din hidrocarburi ramificate, cu catenă lungă, legate la glicerol prin legături de tip eter.

Peretele celular

În organismele grupului Bacteria, peretele celular este format din peptidoglicani sau mureină. Organismele arhaea posedă pereți celulari care conțin pseudopeptidoglican, glicoproteine ​​sau proteine, ca adaptări la condițiile extreme de mediu.

În plus, ele pot prezenta un strat exterior de proteine ​​și glicoproteine, care acoperă peretele.

Acidul ribonucleic ribosomal (ARNr)

ARNR este un acid nucleic care participă la sinteza proteinelor - producerea proteinelor de care celula necesită pentru a-și îndeplini funcțiile și pentru dezvoltarea sa -, direcționând etapele intermediare ale acestui proces.

Secvențele de nucleotide ale acizilor ribonucleici ribozomali sunt diferite în organismele Archaea și Bacteria. Acest fapt a fost descoperit de Carl Woese în studiile sale din 1990, care au dus la separarea acestor organisme în două grupuri diferite.

Producția de endospore

Unii membri ai grupului Bacteria pot produce structuri de supraviețuire numite endospores. Atunci când condițiile de mediu sunt foarte adverse, endospores își pot menține viabilitatea ani de zile, cu un metabolism practic zero.

Acești spori sunt extrem de rezistenți la căldură, acizi, radiații și diverși agenți chimici. În grupul Archaea nu au fost raportate specii care formează endospoare .

Circulaţie

Unele bacterii au flageluri care asigură mobilitate; spirochetele au un filament axial prin intermediul căruia se pot deplasa în medii vâscoase lichide, precum noroiul și humusul.

Unele bacterii violet și verzi, cianobacterii și Archaea posedă vezicule de gaz care le permit să se miște plutind. Speciile Archaea cunoscute nu au apendice precum flagelele sau filamentele.

Figura 3. Río Tinto, un mediu extrem în Huelva, Spania, unde se dezvoltă Arqueas din genurile Metallosphaera și Sulfolobus. Sursa: Riotinto2006, de la Wikimedia Commons

Fotosinteză

În domeniul Bacteriilor, există specii de cianobacterii care pot efectua fotosinteza oxigenă (care produce oxigen), deoarece acestea au clorofilă și ficobiline ca pigmenți accesorii, compuși care captează lumina soarelui.

Acest grup conține, de asemenea, organisme care realizează o fotosinteză anoxigenică (care nu produce oxigen) prin bacterioclorofile care absorb lumina soarelui, cum ar fi: sulf roșu sau purpuriu și bacterii roșii fără sulf, sulf verde și bacterii verzi non-sulf.

În domeniul Archaea, speciile fotosintetice nu au fost raportate, dar genul Halobacterium, cu halofite extreme, este capabil să producă adenozina trifosfat (ATP), folosind lumina solară fără clorofilă. Au pigmentul violet retinian, care se leagă de proteinele membranare și formează un complex numit bacteriorhodopsină.

Complexul bacteriorhodopsină absoarbe energia de la lumina soarelui și, atunci când este eliberat, poate pompa ioni H ⁺ în exteriorul celulei și poate promova fosforilarea ADP (adenozina difosfat) în ATP (adenozina trifosfat), din care microorganismul obține energie.

Referințe

1. Barraclough TG și Nee, S. (2001). Filogenetică și specializare. Tendințe în ecologie și evoluție. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Clasificarea filogenetică și arborele universal. Ştiinţă. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. și Raoult, D. (2018). Analiza filogenomică a β-Lactamazei în Archaea și Bacterii permite identificarea noilor membri putativi. Biologie și evoluție a genomului. 10 (4): 1106-1114. Biologie și evoluție a genomului. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Noi concepte despre regate ale organismelor. Ştiinţă. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. și Wheelis, ML (1990). Spre un sistem natural de organisme: propunere pentru domeniile Archaea, Bacterii și Eukarya. Proceedings of Natural Sciences Academy. UTILIZĂRI. 87: 45-76.