Экстремофильные характеристики, виды и примеры / биология

Оборудование

ОБОРУДОВАНИЕ ЦКП «КОЛЛЕКЦИЯ UNIQEM»

Основное оборудование, закрепленное за ЦКП

№ п/п	Наименование единицы оборудования	Марка	Фирма-изготовитель	Страна	Год выпуска	Назначение
1	Электронный микроскоп трансмиссионный	JEM 1400	JEOL	Япония	2011	Изучение строения клеток
2	Система рентгеновского микроанализа	INCA Energy TEM 350	Oxford Instruments	Великобритания	2015	Элементный анализ клеток и частиц
3	Электронный микроскоп трансмиссионный	JEM 100СХII	JEOL	Япония	1987	Изучение строения клеток
4	Микроскоп	AxioImager D1	Carl Zeiss	Германия	2005	Микроскопия клеток
5	Ламинарный бокс	BIO-II-A	TELSTAR	Испания	2007	Работа с культурами микроорганизмов в стерильных условиях

Основное оборудование структурных подразделений и служб ФИЦ Биотехнологии РАН, используемое в работе ЦКП

№ п/п	Наименование единицы оборудования	Марка	Фирма-изготовитель	Страна	Год выпуска	Назначение
1	Термостат	BD-115	Binder	Германия	2009	Культивирование при заданных температурах
2	Термостат	BD-53	Binder	Германия	2007	Культивирование при заданных температурах
3	Термостат	BD-53	Binder	Германия	2007	Культивирование при заданных температурах
4	Низкотемпературный морозильник	MDF-U5386S	Sanyo Electric	Япония	2006	Хранение образцов при -80 С
5	Криохранилища -3 ед.	8146	Thermo Fisher Scientific	США	2011	Хранение культур микроорганизмов в жидком азоте
6	Ламинарный бокс	D 7417	STEAG MicroTech GmbH	Германия	1983	Работа с культурами микроорганизмов в стерильных условиях
7	Центрифуга	6K 15	Sigma	США	2003	Центрифугирование образцов
8	Центрифуга	Allegra X-22R	Beckman Coulter	CША	2009	Центрифугирование образцов
9	Стерилизатор	ВК-30	Тюмень Медико	Россия	2014	Стерилизация материалов и сред
10	Стерилизатор	ВК-75	Тюмень Медико	Россия	2014	Стерилизация материалов и сред
11	Стерилизатор	DGM-80	DGM Pharma-Apparate Handel AG	Швейцария	2007	Стерилизация материалов и сред
12	Лиофильная сушка	BenchtopTM K series	VirTis	Италия	2006	Получение лиофильно высушенных образцов
13	Аппарат для мойки и дезинфекции лабораторной посуды	G 7883 CD	Miele & Cie KG	Германия	2009	Мойка и дезинфекция лабораторной посуды
14	Аквадистиллятор	АЭ 25 МО	Тюмень Медико	Россия	2013	Получение дистиллированной воды

Примеры экстремофилов

Snottite

Также известный как «сопли», соплиты состоят из колоний обитающих в пещере экстремофильных, одноклеточных бактерий. Эти колонии похожи на сталактиты, но имеют консистенцию, ну, конечно, соплей. Эти колонии бактерий выживают экстремально токсичность и кислотность, среди других экстремальных физико-химических условий. Они выживают, используя хемосинтез превратить вулканические соединения серы в энергию и серная кислота отходы.

Гигантские трубочные черви

Гигантский трубчатый червь – это глубоководный экстремофил, найденный вблизи гидротермальных жерл, живущих в условиях высокого давления, высокой температуры и отсутствия солнечного света. Вода возле гидротермальных вентилей может достигать температуры 600 градусов по Фаренгейту, а давление может достигать почти 9000 фунтов на квадратный дюйм! Не имея собственного пищеварительного тракта, они выживают в таких условиях с помощью своих симбиотических партнеров: экстремофильных бактерий, которые живут в средней кишке гигантского трубчатого червя. Бактерии, которые могут составлять до половины веса червя, используют хемосинтез для превращения кислорода, сероводорода и углекислого газа в органические молекулы, которые червь может использовать в качестве пищи.

тихоходки

Технически эти восьминогие микроскопические существа, более технически более экстремальные, чем экстремофильные, являются одним из наиболее устойчивых организмов, известных человеку. У них есть две стратегии выживания: одна в случае наводнения, а другая в случае замерзания или засухи. При возникновении наводнения тардиграды раздуваются, как воздушные шары, что позволяет им всплывать на поверхность, где они имеют доступ к кислороду. В случае засухи или замерзания tardigrades обладают замечательной способностью заменять более 97% воды в их организме на тип сахара, называемый трегалозой. Это уменьшает потребность в воде и предотвращает образование кристаллов льда, которые в противном случае могли бы образоваться с водой и нанести вред этим организмам. Используя эти методы выживания, эти существа пережили температуры от -458 градусов по Фаренгейту до 300 градусов по Фаренгейту, давление в шесть раз больше, чем в самых глубоких частях океана, смертельные дозы радиации и даже космический вакуум! Тем не менее, чем дольше tardigrades остаются в неоптимальных условиях, тем ниже их шансы на выживание.

лорициферы

Эти микроскопические организмы были впервые собраны из глубин бассейна Средиземного моря, где насыщенный солью рассол, в котором они обитают, не смешивается и не поливается водами над ним. Они населяли морской осадок, процветая в этой соленой, сульфидной, морозной среде с высоким давлением без кислорода и света. Это возможно, потому что, в отличие от нас, у Loricifera есть водородосомы, которые не требуют кислорода вместо митохондрии, чтобы производить энергию!

гриллоблаттиды

Grylloblattidae – это семейство психрофильных насекомых, которые встречаются в холодных условиях, таких как горные вершины, ледники и ледяные щиты. Они предпочитают температуру от 33,8 до 39,2 градусов по Фаренгейту – чуть выше точки замерзания. Когда температура опускается ниже нуля, эти насекомые прячутся в снегу и остаются рядом с почвой – в противном случае они рискуют умереть из-за кристаллов льда, образующихся в их телах.

Что такое мезофилы?

Мезофильные бактерии — это организмы, которые растут при умеренной температуре, которая составляет 20-45 ° C. Оптимальная температура роста мезофильных бактерий составляет 37 ° С. Следовательно, бактерии в микробиоме человека, а также патогенные бактерии человека являются мезофилами. Некоторые примеры мезофильных бактерий Listeria monocytogenes, Streptococcuspyrogenes, так далее.

Мезофилы есть и среди животных или растений, однако принадлежность к этому виду определяется не температурными предпочтениями. В отличие от бактерий мезофильные представители флоры – это те, которые предпочитают среднее количество влаги. Правильнее такие растения называть мезофитами, а главное условие для их успешного роста и развития – достаточное, но не избыточное содержание воды в почве. Представители этого вида произрастают и в тропических, и в субтропических лесах. Но в основном растения-мезофиты – «жители» умеренных широт:

лиственные кустарники и деревья,
луговые травы (клевер и тимофеевка),
лесные ландыши, кислица.

Среда обитания

Среда обитания мезофилов может включать сыр и йогурт. Их часто добавляют во время брожения пива и виноделия. Поскольку нормальная температура человеческого тела составляет 37 ° C, большинство патогенов человека являются мезофилами, как и большинство организмов, составляющих микробиом человека.

Мезофилы против экстремофилов

Мезофилы — противоположность экстремофилов. Экстремофилов, предпочитающих холодную среду, называют психрофилами , тех, кто предпочитает более высокие температуры, — термофилами или термотропами, а тех, кто процветает в чрезвычайно жаркой среде, — гипертермофилами . Общегеномный вычислительный подход был разработан Zheng et al. классифицировать бактерии на мезофильные и термофильные.

Требования к кислороду

Из-за разнообразия мезофилов потребности в кислороде сильно различаются. Аэробное дыхание требует использования кислорода, а анаэробное — нет. Есть три типа анаэробов . Факультативные анаэробы растут в отсутствие кислорода, используя вместо этого ферментацию . Во время ферментации сахара превращаются в кислоты, спирт или газы . Если есть кислород, он будет использовать аэробное дыхание. Облигатные анаэробы не могут расти в присутствии кислорода. Аэротолерантные анаэробы могут противостоять кислороду.

Микроорганизмы играют важную роль в разложении органического вещества и минерализации из питательных веществ. В водной среде разнообразие экосистемы допускает разнообразие мезофилов. Функции каждого мезофила зависят от окружающей среды, в первую очередь от температурного диапазона. Бактерии, такие как мезофилы и термофилы , используются в производстве сыра из-за их роли в ферментации .

«Традиционные микробиологи используют следующие термины для обозначения общей (слегка произвольной) оптимальной температуры для роста бактерий: психрофилы (15–20 ° C), мезофилы (30–37 ° C), термофилы (50–60 ° C) и экстремальные термофилы (до 122 ° С) ». И мезофилы, и термофилы используются в сыроделии по одной и той же причине; однако они растут, процветают и умирают при разных температурах. Психротрофные бактерии способствуют порче молочных продуктов, их заплесневению или порче из-за их способности расти при более низких температурах, например в холодильнике.

Что такое бактерии?

Бактерии — это группа одноклеточных прокариотических организмов, обитающих в различных средах. Впервые они были замечены в 1674 году. Это название произошло от греческого слова «маленькая палка». Это крошечные организмы, длина которых составляет всего несколько микрометров. Существуют как свободноживущие бактерии, так и те, которые могут расти прикрепленными к поверхности. Бактерии существуют в разных формах, таких как коккоид, бациллы, спирали, запятые и нитчатые.

У бактерий отсутствуют мембраносвязанные органеллы, такие как ядро, митохондрии, хлоропласты, тельца Гольджи и ER. В цитоплазме присутствует одна хромосома. У них также очень спиральная ДНК. Уникальной характеристикой бактериальной клеточной стенки является соединение «пептидогликан». Грамположительные бактерии обладают толстым пептидогликановым слоем, а грамотрицательные бактерии обладают тонким пептидогликановым слоем. Эта разница в толщине является хорошей характеристикой при различении бактерий друг от друга. Бактерии содержат внехромосомную ДНК, называемую «плазмидой», которая способна к самовоспроизведению. Плазмиды представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, которые используются в качестве векторов в технологии рекомбинантных ДНК. Хотя плазмиды несут гены, они не важны для выживания бактерий.

Бактерии также могут обладать жгутиками для передвижения. Бактериальная капсула представляет собой жесткую полисахаридную структуру. Он обеспечивает защиту. Он также содержит полипептиды. Следовательно, он сопротивляется фагоцитозу. Капсула также участвует в распознавании, прикреплении и формировании биопленок и патогенезе. Некоторые могут также производить эндоспоры, которые представляют собой спящие структуры с высокой устойчивостью.

Психрофилы, мезофилы, термофилы

Бактериальные организмы могут существовать и развиваться в весьма широких температурных границах.

Различают три экологические группы бактерий по их отношению к температуре окружающей среды: психрофилы, мезофилы, термофилы.

К психрофилам относятся формы, развивающиеся при сравнительно низкой температуре. Оптимум развития у этих бактерий лежит при 20—25 °C, а минимум может лежать даже ниже нуля, если эти бактерии развиваются в растворе, замерзающем при температуре ниже нуля.
К мезофильным бактериям относится огромное большинство бактерий. Оптимум развития мезофилов лежит при 25—35 °C, максимум — при 45—50 °C и минимум — около 10 °C. Из приведенных для мезофилов температурных границ видно, что эта группа микроорганизмов наиболее соответствует температурам, наблюдающимся в природе в летнее время, и поэтому не удивительно весьма широкое распространение мезофилов в почве, воде и других субстратах.
К термофильным микроорганизмам относятся бактерии и близкие к ним актиномицеты, а также некоторые водоросли, по преимуществу сине-зеленые. Все они характеризуются тем, что развиваются при высоких температурах (40—75 °C). Водоросли и ряд представителей животного мира (моллюски и др.), живущие в горячих источниках и гейзерах, развиваются при несколько более низких температурах, чем бактерии и актиномицеты. Из микроорганизмов к термофилам обычно относятся бациллярные формы, образующие споры, а также группа актиномицетов.

В состоянии спор термофилы хорошо переносят температуры ниже 30 °C, при которых они в вегетирующем состоянии быстро гибнут. Особенностью термофилов является их очень интенсивный обмен, благодаря чему они гораздо энергичнее размножаются и значительно быстрее заканчивают осуществляемые ими микробиологические процессы. Клетки термофилов делятся быстрее, чем у мезофилов, и быстрее стареют и отмирают.

Отличия архебактерий

Морфологически архебактерии, кратко обозначаемые как археи, не имеют резких отличий от эубактерий.

При большом навыке можно отличить их клетки по некоторой угловатости, но эти отличия не выходят, например, за пределы отличий азотобактера от псевдомонад.

Цитологические отличия их клеток с типично прокариотным строением так же не существенны. Физиологически многие архебактерии относятся к организмам, развивающимся в экстремальных условиях, — экстремофилам. Архебактерии осуществляют такие уникальные процессы, как метаногенез; особый тип фотосинтеза с участием бактериородопсина; использование серных соединений. Основное отличие архей от эубактерий — в аппарате синтеза белка.

Архебактерии отличаются от эубактерий по ряду хемотаксо-номических признаков.

Их мембраны содержат не эфиры глицерина и жирных кислот, а этерифицированы изопреноидами. У эубактерий и эукариот изопреноиды содержатся в боковых цепях хинонов, хлорофиллах, образуются при синтезе холестерина и каучука, но не входят в мембраны. В клеточной стенке архебак-терий цепи полисахаридов и глюкозамина соединены пептидами с иным набором аминокислот, чем у бактерий с муреином, и поэтому получили название псевдомуреина.

Ингибиторы синтеза муреиновой клеточной стенки (антибиотики пенициллин, цикло-серин, ванкомицин, цефалоспорин) не действуют на архебакте-рий. У многих архебактерий клеточная стенка сложена белковыми глобулами, образующими так называемый S-слой, хорошо различимый на электронных фотографиях как упорядоченная поверхность, напоминающая вышивку бисером.

S-слой чувствителен к детергентам.

Такой же слой свойственен ряду бактерий как дополнительное образование на поверхности, а у планктомице-тов S-слой служит основной структурой стенки.

РНК-полимераза архебактерий, как и у эукариот, содержит 9-12 субъединиц, а не 4, как у эубактерий.

Поэтому археи нечувствительны к рифампицину, ингибирующему в низких концентрациях бактериальную РНК-полимеразу. Синтез белка не подавляется у архей хлорамфениколом, циклогексимидом, стрептомицином. Тетрациклин действует на архебактерий гораздо слабее, чем на эубактерий.

Архебактерий входят в три фенотипические группы:

1) мета-нобразующих организмов,

2) экстремальных галофилов.

3) экстремальных термофилов.

В 9-м издании «Определителя бактерий Берджи» архебактерий составляют группы 31-35.

Метаногены (группа 31) осуществляют уникальную в живом мире реакцию синтеза метана и играют важнейшую роль в биосферных механизмах.

Это высокоспециализированные анаэробные организмы, для которых реакция метаногенеза служит единственным источником энергии. Окислителем в реакциях метаногенеза является СО2. Соответственно донорам электрона, метаногены разделяются на три группы:

1) водородные (гидрогенотрофные);

2) ацетокластические;

3) метилотрофные, окисляющие метилированные соединения с группой О, N, S.

Политрофная метаносарцина, способна использовать все три пути.

Археи в необычных местах

При помощи метагеномики мы обнаружили архей вне типичных для них, как мы думали, условий обитания. Например, оказалось, что метанобразующие археи (они же метаногены) населяют желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) травоядных животных. В рубце жвачных или в кишечнике термитов различные бактерии разлагают целлюлозу, образуя водород в качестве побочного продукта, а метаногены превращают водород и углекислый газ в метан, который затем выделяется из пищеварительного тракта их хозяев. Есть гипотеза, утверждающая, что, если бы этого процесса не было, происходящее накопление водорода в пищеварительном тракте влияло бы на равновесие в реакции разложения целлюлозы и она разлагалась бы медленнее. В последнее время метаногенных архей находят во все большем числе видов животных .

И это не единственный пример архей как эндосимбионтов. Например, их удалось обнаружить в морских губках, хотя на данный момент их роль в этом союзе не совсем ясна. Тем не менее один и тот же вид архей обнаружен во многих образцах губок, и такая ассоциация является довольно устойчивой . В другом исследовании архей из разных типов удалось обнаружить на нескольких видах кораллов, причем археи составляли половину всего прокариотического сообщества , .

Становится все более очевидным, что археи распределены по всему миру и хорошо приспособлены к различному образу жизни, включая симбиотическое партнерство с эукариотическими хозяевами. Но несмотря на то, что этим открытиям уже больше десятка лет, роль архей в большинстве таких симбиозов неясна. Тот факт, что они составляют значительную часть микробного сообщества, указывает на их важную роль, но подробности таких союзов нам пока неизвестны.

Диссертации

ЗАЩИЩЕННЫЕ ДИССЕРТАЦИИ

№	Диссертант	Диссертация	Тема работы	Научный руководитель/ консультант	Год защиты
1	Мирошниченко М.Л.	докторская	Биоразнообразие анаэробных термофильных микроорганизмов морских гидротермальных полей		2005
2	Слободкин А.И.	докторская	Термофильные железовосстанавливающие прокариоты	Бонч-Осмоловская Е.А.	2008
3	Соколова Т.Г.	докторская	Термофильные гидрогеногенные карбоксидотрофные прокариоты	Бонч-Осмоловская Е.А., Заварзин Г.А.	2008
4	Слободкина Г.Б.	кандидатская	Молекулярная детекция представителей гипертермофильных архей и характеристика архейной термостабильной ДНК-полимеразы	Бонч-Осмоловская Е.А.	2005
5	Прокофьева М.И.	кандидатская	Анаэробные термоацидофильные микробные сообщества	Бонч-Осмоловская Е.А.	2006
6	Перевалова А.А.	кандидатская	Молекулярная детекция и разнообразие Crenarchaeota в наземных горячих источниках	Бонч-Осмоловская Е.А.	2007
7	Гаврилов С.Н.	кандидатская	Физиологические и биохимические механизмы диссимиляционного восстановления Fe(III) термофильной бактерией Carboxydothermus ferrireducens (syn. Thermoterrabacterium ferrireducens)	Слободкин А.И.	2007
8	Кубланов И.В.	кандидатская	Новые анаэробные термофильные прокариоты и их гидролитические ферменты	Бонч-Осмоловская Е.А.	2007
9	Слепова Т.В.	кандидатская	Гидрогеногенные карбоксидотрофные прокариоты в горячих источниках Камчатки	Соколова Т.Г.	2008
10	Козина И.В.	кандидатская	Молекулярная детекция и новые фенотипические свойства термофильных бактерий родов Thermoanaerobacter и Caldanaerobacter	Бонч-Осмоловская Е.А.	2008
11	Непомнящая Я.Н.	кандидатская	Филогенетическое разнообразие микроорганизмов в термофильных железовосстанавливающих сообществах	Нетрусов А.И., Слободкин А.И.	2010
12	Меркель А.Ю.	кандидатская	Молекулярная экология метаногенных и метанотрофных архей гидротермальных мест обитания	Черных Н.А.	2013
13	Подосокорская О.А.	кандидатская	Новые анаэробные целлюлолитические микроорганизмы	Бонч-Осмоловская Е.А.	2013

Archeas: какие они?

Вместо того, чтобы говорить, что они собой представляют, важно начать с того, что они не являются. Археи — это не бактерии

И кроме того, что они одноклеточные прокариоты, они не имеют к этому никакого отношения. Археи составляют свою собственную область внутри живых существ, потому что после генетического анализа они увидели, что они полностью отличаются от бактерий.

И это неудивительно, поскольку последний общий предок обоих прокариотических доменов жил более 3,5 миллиардов лет назад. Проблема в том, что, будучи прокариотами одноклеточными, под микроскопом они могут выглядеть одинаково. Но на генетическом уровне они подобны дню и ночи.

Таким образом, археи — это прокариотические одноклеточные организмы, которые, в отличие от бактерий, они не были способны развиваться и адаптироваться к климатическим изменениям, через которые прошла Земля.. И пришедшие из того времени, когда, среди прочего, в атмосфере не было кислорода (на самом деле, он был токсичным для микроорганизмов), они эволюционно отстали, населяя экосистемы, похожие на те, что были на той ранней Земле.

Археи, хотя они, очевидно, эволюционировали, не смогли этого сделать, как бактерии. В этом смысле их метаболизм намного более ограничен, и, кроме того, они продолжают жить, особенно в регионах, имитирующих молодую Землю, которые, с нашей точки зрения, являются экстремальными местами, такими как гидротермальные источники, гиперсоленые озера, чрезвычайно кислая среда, районы без кислорода и т. д.

Рекомендуем прочитать: «19 этапов истории Земли»

Таким образом, археи всегда хемоавтотрофны, поэтому они получают вещество и энергию в результате разложения неорганических соединений, таких как сероводород, двухвалентное железо, аммиак, сероводород и т. д. У них очень примитивный метаболизм, и нет видов, способных к фотосинтезу, не говоря уже о колонизации тканей других живых существ. Это логично означает, что патогенных архей нет. Ни одного.

Следовательно, следует ожидать, что ни их разнообразие, ни их численность не так велики, как у бактерий. В любом случае, чем больше мы узнаем от них (следует иметь в виду, что они сформировали свою область чуть более 40 лет назад, в 1977 году), тем больше мы понимаем, что, возможно, мы их принижали.

И дело в том, что, несмотря на то, что нет точных оценок количества видов (идентифицировано около 500), считается, что они могут составлять до 20% биомассы планеты Земля, поскольку кажется, что в в океанах они могут быть очень многочисленными и важными в пищевых цепочках. Но это не значит, что быть самой примитивной группой организмов на планете. Намного больше, чем просто бактерии.

Чтобы узнать больше: «Королевство Аркеа: характеристики, анатомия и физиология»

if(typeof __ez_fad_position != ‘undefined’){__ez_fad_position(‘div-gpt-ad-gadget_info_com-medrectangle-3-0’)};Ключевая разница между археями и бактериями

Ниже приведены важные моменты, которые отличают архей от бактерий.

Точно так же бактерии, археи, являются одноклеточными простыми прокариотами, не имеющими четко определенного ядра и других органелл. Археи способны выживать в экстремальных условиях и поэтому считаются экстремофилами .
Археи встречаются в необычной среде, например, в горячем источнике, на глубине океана, в соляных рассолах, а бактерии встречаются повсюду, как в почве, воде, живых и неживых организмах.
Клеточная стенка архей является псевдопептидогликаном, поскольку они имеют эфирные связи с разветвлением алифатических кислот, тогда как бактерии имеют сложноэфирные связи липидных мембран с жирными кислотами.
Археи точно не следуют гликолизу или циклу Креба, но используют сходные пути, но бактерии следуют этим путям для производства энергии.
Метаногены, галофилы, термоацидофилы относятся к типу архей, а грамположительные и грамотрицательные — к бактериям.
С другой стороны, археи размножаются бесполым путем двойного деления, фрагментации или зародыша, бактерии могут производить споры, которые позволяют им жить в неблагоприятных условиях, и они делятся как половым, так и бесполым путем.
У архей такие признаки, как тимин, отсутствуют в тРНК (трансферазная РНК) и присутствуют интроны, тогда как у бактерий тимин присутствует в тРНК, а интроны отсутствуют.
У архей РНК-полимераза сложна и содержит десять субъединиц, тогда как у РНК-полимеразы у бактерий она простая и содержит четыре субъединицы.
Pyrolobus fumarii, Sulfolobus acidocaldarius, Pyrococcus furiosus, Methanobacterium formicum — несколько примеров архей. Streptococcus pneumoniae, Yersinia pestis, Escherichia coli (E.coli), Salmonella enterica, являются примерами бактерий.

сходства

Оба типа имеют практически одинаковый размер, который варьируется от 0, 5 до 4 микрон, и поэтому считается, что это самая маленькая ячейка в мире.
Им обоим не хватает мембранно-связанных органелл и ядра.
Археи и бактерии не имеют многоклеточной структуры, а хромосома одиночная и круглая.
Хотя интроны в мРНК и т. Д. Посттранскрипционной модификации РНК отсутствуют у обоих.
Археи и бактерии имеют рибосому 70S (но бактериальная рибосома чувствительна к определенным химическим веществам, которые действуют как ингибирующие агенты, в то время как археи нечувствительны к этим химическим веществам, таким как эукариоты.
Они могут быть автотрофами или гетеротрофами.

Вывод

Выше мы рассмотрим разницу между археями и бактериями и обнаружили, что они внешне различны. Хотя оба являются одноклеточными микроорганизмами и имеют морфологическое сходство, но различаются по другим свойствам. Они даже процветают в другой среде и, следовательно, содержатся в другой группе.

Археи и бактерии

Самые экстремальные жители планеты Земля

В разных частях нашей планете обитают миллионы различных живых существ.

Многие считают, что самым успешным жителем Земли является человек. На самом деле, вокруг нас обитают существа, которые могут дать Homo sapiens сто очков форы. Бактерии и археобактерии освоили все возможные уголки планеты, в том числе и самые непригодные для жизни. Журнал Wired показал, как выглядят и где живут самые выносливые земляне.

Это одни из самых маленьких известных ученым микроорганизмов. При помощи жгутика они могут перемещаться по тонким каналам в толще льда

Атакакма настолько непригодна для жизни, что NASA использует ее в качестве полигона для моделирования условий на Марсе. На картинке изображен близкий родственник D. peraridilitoris — D. radiodurans

По-видимому, именно так воспринимает радиацию грамположительный кокк с характерным названием Deinococcus radiodurans, поскольку способен выживать при дозе до 10 тыс. (!) Гр. Для сравнения: смертельная доза радиации для человека равна 5 Гр.Deinococcus radiodurans считается одним из самых устойчивых к действию радиации организмов в мире.

Как ему это удается? Дело в том, что эта бактерия хранит в своей клетке по нескольку копий генома, упакованных в виде тора или колец. Эти дополнительные копии позволяют в точности восстановить геном после многочисленных одно- и двуцепочечных разрывов.

Такая геометрия позволяет H. walsbyi выживать в условиях солончаков возле Красного моря

Чтобы убить человека, достаточно 10 греев

Эти бактерии, обитающие в урановых шахтах Южной Африки на глубине трех километров получают все необходимые для жизни вещества абсолютно самостоятельно. В качестве энергии для строительства своих клеток D. audaxviator используют радиоактивное излучение

Суть проблемы

Происхождение эукариот остается одной из самых больших загадок в современной биологии. Прокариоты (организмы без ядра) и эукариоты (организмы с ядром) различаются между собой организацией генома — у эукариот ДНК заключена в специализированном компартменте клетки, обособленном от всего остального пространства мембраной, тогда как у прокариот она находится прямо в цитоплазме. Это небольшое отличие сыграло важную эволюционную роль. Более совершенная регуляция генома позволила эукариотам защититься от спонтанных мутаций, которые неизбежно возникают, когда генетическая информация хранится в области активного метаболизма — цитоплазме , .

Появление эукариотической клетки с ее ядром, эндомембранной системой и мембранными органеллами представляет собой качественный сдвиг во внутреннем устройстве, по сложности превосходящий всё, что можно увидеть у прокариот. Но что именно позволило эукариотам приобрести ядро, сделав переход на совершенно иной уровень клеточной организации?

Появление ядра неразрывно связано с другим процессом в эволюции эукариот — симбиозом. Предок эукариот вступил в симбиотические отношения с альфа-протеобактерией, будущей энергетической станцией клетки — митохондрией. Но несмотря на то, что самой идее возникновения митохондрий уже десятки лет, каждый год ученые обнаруживают нечто, что заставляет по-новому взглянуть на этот союз и на происхождение эукариот в целом .

Домен Археи

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

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

Согласно последним данным, археи подразделяется на следующие основные типы:

Crenarchaeota;
Euryarchaeota;
Nanoarchaeota;
Korarchaeota;
Thaumarchaeota.

Crenarchaeota

Crenarchaeota состоит в основном из гипертермофилов и термоацидофилов. Гипертермофильные микроорганизмы живут в чрезвычайно жарких или холодных условиях. Термоацидофилы представляют собой архей, которые обитают в чрезвычайно жарких и кислых средах. Их местообитания имеют рН от 5 до 1. Вы найдете эти организмы в гидротермальных жерлах и горячих источниках.

Примеры Crenarchaeota:

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

Euryarchaeota

Euryarchaeota — тип архей, включающий галофилов и метаногенов. Экстремальные галофильные микроорганизмы живут в соленой среде. Эти организмы обитают в соленых озерах или в районах, где испарилась морская вода.

Метаногены нуждаются в свободных от кислорода (анаэробных) условиях, чтобы выжить. Они производят метан как побочный продукт метаболизма. Метаногены распространены в таких местах, как болота, водно-болотные угодья, ледяные озера, сточные воды, кишечники животных и людей.

Примеры Euryarchaeota:

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 — тип архей, который был включен в основную классификацию домена с открытием Nanoarchaeum equitans в 2002 году, обнаруженного в гидротермальных источниках у берегов Исландии.

Korarchaeota

Представители типа Korarchaeota считаются очень примитивными живыми микроорганизмами. На сегодняшний день мало известно об основных характеристиках этих архей. Мы знаем, что они термофильные и встречаются в горячих источниках и обсидиановых бассейнах.

Thaumarchaeota

Thaumarchaeota — предложенный в 2008 году тип архей, который на данный момент включает следующие виды: Nitrosopumilus maritimus, Cenarchaeum symbiosum, Nitrososphaera viennensis и Nitrososphaera gargensis. Все представитель этого типа архей принадлежат к хемолитотрофам, окисляющим аммиак.