Археи – микроорганизмы, живущие в экстремальных условиях. Археи это в биологии.

— Они характеризуются наличием изопрениловых эфиров липидов в клеточных мембранах и отсутствием ациловых эфиров липидов и синтазы жирных кислот.

Исследование микробиома: знакомство с археомом

Недавно группа ученых проанализировала большой набор данных образцов микробиома кишечника человека и составила профиль присутствующих в нем архей. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Microbiology, они дают больше информации об археях и помогают нам узнать больше об их влиянии на здоровье человека.

Микроорганизмы, обитающие в желудочно-кишечном тракте, называются микробиомом кишечника и имеют сложную взаимосвязь с организмом человека. Они поглощают энергию из пищи, расщепляют определенные соединения и выделяют важные метаболиты, то есть продукты обмена веществ организма.

Микробиом человека состоит из бактерий, архей, грибов и вирусов. Подавляющее большинство исследований микробиома сосредоточено на бактериях. В последнее время все больше исследований посвящено грибкам и вирусам в микробиоме человека, но мало что известно о популяциях архей, обычно называемых «археями». Хотя археи составляют всего 1,2% микробиома кишечника, они могут оказывать значительное влияние на организм.

Нарушение здорового баланса этих организмов связано с целым рядом проблем со здоровьем. К ним относятся нарушения обмена веществ, воспалительные и аутоиммунные заболевания, неврологические расстройства и рак.

Новизна исследования

Ведущие авторы исследования, Синтия Мария Чибани из Кильского университета в Германии и Александр Манхерт из Медицинского университета Граца в Австрии, были удивлены тем, что обнаружили так много новых для науки видов архей — три рода, 15 видов и 52 штамма.

«Археи обычно игнорировались и плохо изучались, потому что большое количество видов архей требует специальных методов лизиса клеток и выделения ДНК, а также других методологических ошибок», — объяснили они.

Что такое археи?

Археи — это одноклеточные организмы, похожие на бактерии, но с другими характеристиками. Они могут быть сферическими, стержневыми, спиральными или прямоугольными. Вне человеческого тела археи живут в экстремальных условиях. Они могут выдерживать очень высокие и низкие температуры, а также высокое давление, очень соленую и кислую среду.

Исследователи из Великобритании и Франции собрали данные из общедоступных геномов. Их данные включали выборки людей из 24 стран с различными демографическими характеристиками. Результаты анализа показали, что наблюдаемый процент архей в микробиоме составляет около 1,2%, что согласуется с предыдущими исследованиями.

Команда обнаружила, что большинство людей имеют схожие популяции архей. То, какие виды присутствуют, зависит от внешних факторов, таких как география, пол, возраст и состояние здоровья. Исследователи обнаружили 1 167 геномов архей. Среди них были представители порядка Methanobacteriales (87,15%), Methanomassiliicoccales (12,43%), Methanomicrobiales (0,26%) и Halobacteriales (0,17%).

Археи – микроорганизмы, живущие в экстремальных условиях

Природа Мира

Археи — это группа микроорганизмов, открытых в начале 1970-х годов. Как и бактерии, они являются одноклеточными прокариотами. Первоначально археи считались бактериями, пока анализ ДНК не показал, что это разные организмы. Они настолько разные, что это открытие заставило ученых создать новую систему классификации жизни.

Мы знаем, что многие из них являются экстремофилами, которые живут и процветают в самых экстремальных условиях, например, в чрезвычайно жаркой, сухой, кислой или щелочной среде.

Клетки Архей

Археи — чрезвычайно микроскопические микроорганизмы, которые необходимо изучать под электронным микроскопом, чтобы определить их свойства. Как и бактерии, они имеют различные формы, например, гранулы (круглые), бациллы (палочковидные) и произвольные формы. Археи имеют типичную анатомию прокариотических клеток: Плазмидная ДНК, клеточная стенка, клеточная мембрана, цитоплазма и рибосомы. Некоторые археи также имеют длинные отростки, называемые жгутиками, которые помогают в передвижении.

Живые организмы делятся на три домена и шесть царств. Домены включают:

  • археи ( Archaea );
  • бактерии ( Bacteria );
  • эукариоты ( Eukaryota ).

Согласно последним данным, археи делятся на следующие основные типы:

Crenarchaeota

Crenarchaeota состоит в основном из гипертермофильных и термоацидофильных видов. Наиболее распространенными видами гипертермофилов являются Crenaciarchaea и Crenaciarchaeidae, в основном гипертермофилы и гипертермофилы, живущие в чрезвычайно жаркой или холодной среде. Термоацидофилы являются архаичными и живут в чрезвычайно теплой и кислой среде. Их среда обитания имеет рН от 5 до 1. Эти организмы встречаются в гидротермальных источниках и горячих источниках.

  • Sulfolobus acidocaldarius – обнаружен вблизи горячих и кислотных вулканических источников, содержащих серу.
  • Pyrolobus fumarii – живут при температуре от 90 до 113 градусов Цельсия.

Euryarchaeota

Euryarchaeota — это тип архей, включающий галофилов и метаногенов. Эти высокогалофильные микроорганизмы живут в соленой воде. Эти организмы живут в соленых водоемах или в местах, где испарилась морская вода.

Для выживания метаногенов необходимы бескислородные (анаэробные) условия. Они производят метан в качестве побочного продукта метаболизма. Метаногены обычно встречаются в болотах, заболоченных местностях, замерзших озерах, сточных водах, кишках животных и людей.

  • Halobacterium – насчитывает несколько видов галофильных организмов, которые встречаются в соляных озерах и в условиях сильного засоления.
  • Methanococcus – Methanococcus jannaschii считается первым генетически упорядоченным археем. Этот метаноген живет вблизи гидротермальных отверстий.
  • Methanococcoides burtonii – эти психофильные (холодолюбивые) метаногены обитают в Антарктиде и способны выдерживать чрезвычайно холодные температуры.

Nanoarchaeota

Nanoarchaeota — это тип Archaea, который был добавлен к основной классификации этой области с открытием Nanoarchaeum equitans в 2002 году, который был найден в гидротермальных источниках у побережья Исландии.

Korarchaeota

Представители типа Korarchaeota считаются очень примитивными живыми микроорганизмами. До сих пор мало что известно об основных характеристиках этих архей. Мы знаем, что они теплолюбивы и встречаются в горячих источниках и обсидиановых озерах.

Thaumarchaeota

Thaumarchaeota — это предложенный в 2008 году вид архей, который в настоящее время включает следующие виды: Nitrosopumilus maritimus, Cenarchaeum symbiosum, Nitrososphaera viennensis и Nitrososphaera gargensis. Все представители этого архейского вида относятся к хемилитотрофам, окисляющим аммиак.

Археи. Самые древние, самые загадочные

Что представляют себе люди, когда встречают термин «архея»? Человек, не знакомый с биологией, вероятно, слышал о существовании бактерий, но, скорее всего, не знает, что такое археи. И все же археи образуют третье царство жизни наряду с бактериями и эукариотами 2. Внешне они во многом похожи на бактерии, но некоторые их особенности уникальны или полностью аналогичны эукариотам. Таким образом, на молекулярном уровне археи отличаются от бактерий так же, как бактерии от нас.

Даже название Archaea относится к их древнейшему происхождению. Согласно последним открытиям, они являются самыми древними живыми организмами 3, но были выделены в отдельную группу только около 40 лет назад 4. Ранее представители архей классифицировались как бактерии, и только Карлу Вёзе удалось убедительно показать, что они довольно далеки в эволюционном плане 5.

Дерево жизни

Впервые археи были обнаружены в горячих вулканических источниках 6, и долгое время считалось, что они могут существовать только в экстремальных средах с высокими температурами и hoh em кислотностью. Сегодня известно, что эта большая и разнообразная группа широко распространена в природе: благодаря молекулярным методам исследователи начали выявлять археи во многих местах, например, в почве или коже человека. Получение чистых культур многих архей требует много времени и не всегда успешно, поскольку археи часто требуют экзотических условий или не желают расти без присутствия других микроорганизмов 7.

Немного о роли молекулярных методов в современной микробиологии

Мы уже несколько раз упоминали, что благодаря молекулярным методам нам удалось больше узнать об археях. Но что это означает на практике?

Микроорганизмы обычно делятся на культивируемые и некультивируемые. Последние, как следует из названия, не могут быть выращены в лаборатории, поскольку необходимые условия еще не подобраны или их трудно создать. Изучать эти микроорганизмы гораздо сложнее, и до недавнего времени мы вообще не знали об их существовании. Метагеномика помогает нам изучать некультивируемые формы (которые, кстати, вносят значительный вклад в разнообразие микробных сообществ8). Эта наука занимается не геномом отдельного организма, а суммой геномов всех обитателей сообществ, живущих в различных физических средах (хотя на практике нам часто приходится иметь дело с неполными геномами). Таким образом, мы можем определить биоразнообразие микроорганизмов, не выращивая их в чашке Петри. Сбор метагенома — относительно дорогой и трудоемкий процесс, но этот анализ становится все более доступным благодаря снижению стоимости секвенирования. Секвенирование — это метод определения нуклеотидной последовательности ДНК (или РНК). Секвенирование следующего поколения (NGS) позволяет одновременно «читать» многие части генома как отдельных организмов, так и множества организмов. NGS широко используется для изучения микробного разнообразия в различных образцах, например, для получения метагенома микробного сообщества.

Подробнее о секвенировании нуклеиновых кислот читайте в нашей статье «12 методов в картинках»: Секвенирование нуклеиновых кислот» 9.

Археи в необычных местах

Используя метагеномику, мы обнаружили археи за пределами их типичных мест обитания, как мы думали. Например, метаногенные археи (или метаногены) были обнаружены в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) травоядных животных. В кишечнике жвачных животных или термитов различные бактерии расщепляют целлюлозу, производя водород в качестве побочного продукта, а метаногены превращают водород и углекислый газ в метан, который затем выделяется из пищеварительного тракта хозяев. Предполагается, что если бы этот процесс не происходил, то в результате накопление водорода в пищеварительном тракте повлияло бы на баланс в реакции деградации целлюлозы, и целлюлоза разлагалась бы медленнее. В последнее время метаногенные археи обнаруживаются у все большего числа видов животных 10.

Это не единственный пример архей как эндосимбионтов. Например, они были обнаружены у морских губок, хотя их роль в этом союзе в настоящее время не совсем ясна. Однако тот же тип архей был обнаружен во многих образцах губок, и эта ассоциация достаточно последовательна 11. В другом исследовании археи разных видов были обнаружены в нескольких видах кораллов, причем археи составляли половину всего прокариотического сообщества 12, 13.

Становится все более очевидным, что археи распространены по всему миру и приспособлены к разнообразному образу жизни, включая симбиотическое партнерство с эукариотическими хозяевами. Однако, несмотря на то, что этим открытиям уже более десяти лет, роль архей в большинстве этих симбиозов остается неясной. Тот факт, что они являются важной частью микробного сообщества, говорит об их важной роли, но мы пока не знаем деталей этих союзов.

Презентация по биологии на тему «Архейская эра» (11 класс)

Архейская эра Презентацию подготовила ученица 11 класса МБОУ СОШ №20 г.Но.

В настоящее время дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются в 54 281 учебном заведении. Чтобы узнать, какая скидка распространяется на всех сотрудников вашего учебного заведения, войдите в личный кабинет Инфорурок.

Курсы профессиональной переподготовки

Биология и химия: теория и методика преподавания в образовательной организации

К этой скидке мы можем добавить скидку для вашего учебного заведения (в зависимости от того, сколько ваших коллег посещали курсы «Инфоурок»).

В настоящее время дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются в 54 281 учебном заведении. Чтобы узнать, какая скидка распространяется на всех сотрудников вашего учебного заведения, войдите в личный кабинет Инфорурок.

Курсы повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

К этой скидке мы можем добавить скидку для вашего учебного заведения (в зависимости от того, сколько ваших коллег посещали курсы «Инфоурок»).

В настоящее время дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются в 54 281 учебном заведении. Чтобы узнать, какая скидка распространяется на всех сотрудников вашего учебного заведения, войдите в личный кабинет Инфорурок.

Оцените статью
Uhistory.ru
Добавить комментарий