古細菌 形はバクテリアに似ていますが、生物学者がよく研究する通常のバクテリアとは異なります。実際、通常のバクテリアと古細菌の違いは非常に大きいため、それらは他の形態の生命とは別に分類されており、科学者が生命を異なる王国に分類する方法に疑問を投げかけています.
古細菌と通常の細菌は、かつては同じ界の一部と考えられていましたが、分子生物学と遺伝学により、これらの原核生物には生命の系統樹の独自の分岐に値する多くの独自の特徴があることが示されています.
これらの生物を古細菌ではなく古細菌と呼んで、それらと細菌との区別をより明確にするテキストもあるが、古細菌を分類するために使用される正確な用語については、古細菌または古細菌と呼ぶべきかどうかについて意見の相違がある.この記事では、用語を同じ意味で使用します。
古細菌の分類
科学者が生命体を分類する方法の 1 つは、生命体の細胞構造に基づいて異なる界にそれらを分類することです。異なる王国には、菌類、プラニティア、動物界、原生生物、およびモネラが含まれます。原生生物界には単細胞の真核生物が含まれていましたが、モネラ界にはさまざまな種類の原核生物が含まれると考えられていました。
しかし、バクテリアの生化学的および遺伝学的研究は、「古細菌」と呼ばれる特定のタイプの原核生物が、生命の木の独自のセクションに配置される独自の生化学を持っていることを示しています。古細菌の名前は、「古代」を意味する「古細菌」という語根に由来します。これは、現代の古細菌が、深海の通気孔を取り巻く硫黄に富む高温環境で繁栄するように進化した古代の細菌群から派生したという仮説を反映しています。 .
生化学と遺伝学の進歩により、生命の系統樹には新しい分類順序であるドメインの概念が含まれています。ドメインは、王国よりもさらに広い範囲の生活を網羅しています。ドメインのシステムの下では、原生生物、菌類、植物、動物を含むすべての真核生物が真核生物ドメインの一部と見なされます。一方、ほとんどの細菌は「真正細菌」というドメインに分類されます。最後に、「古細菌」のドメインは完全に古細菌/古細菌に属します。
古細菌説
古細菌が持つ独特の生化学の研究は、古代の原始時代に生命がどのように機能していたかについて研究者にさらに洞察を与える可能性があります。一部の科学者は、バクテリア サーモプラズマなどの古細菌が、真核生物の細胞内に見られる核の前身であり、内部共生として知られるプロセスを通じて核に進化した可能性があると仮定しています.
古細菌は、他のほとんどの生物が住むことができない環境で生き残るだけでなく、繁栄する能力を持っています。これらには、高温環境、高酸性環境、および高塩分環境が含まれます。バクテリアは、華氏 190 度の高温や、pH 0.9 の酸性度を持つ物質に耐えられる可能性があります。
これを超えて、古細菌は水平遺伝子伝達に非常に頻繁に関与しています。遺伝子の水平伝達とは、ある個体が別の個体に生涯のうちに遺伝子を伝達することです。これにより、古細菌細胞が互いにどの程度密接に関連しているかを正確に判断することが困難になります。実際、細菌が、生物学者が種を分類するために通常使用するような安定した特性を持っているかどうかを確認することは困難です.このため、古細菌は従来の種分類方法に挑戦してきました。
古細菌の特徴
古細菌/古細菌を構成する古代の細胞は、より現代的なタイプの細胞には存在しない多くの特性または属性を示します。真核生物と通常の細菌は、エステル結合リン脂質で構成される細胞膜を持っていますが、古細菌の場合、それらの細胞膜はエーテル結合リン脂質でできています。古細菌は、従来の細菌の細胞を構成するペプチドグリカン糖とは異なる糖で細胞膜を作成しますが、古細菌が使用する糖は組成が似ています.
古細菌は通常の細菌と同様に単一の丸い染色体を持っていますが、それらの遺伝子転写の方法は他のほとんどの細菌の方法とは異なります。むしろ、古細菌における遺伝子転写は、真核細胞で起こる転写に似ています。つまり、遺伝子の転写方法は古細菌と真核生物で類似しており、細胞膜の生成は細菌と古細菌で最も類似しています。遺伝子転写と細胞膜作成方法のこの奇妙な反映により、一部の生物学者は、真核細胞の進化はバクテリアと古細菌の融合によって駆動されたという理論を立てました.
古細菌は、ある時点で異なる形態の細菌と融合し、共生関係の例としてその細菌細胞内に住み始め、最終的に他の生物の細胞に存在する核、真核生物が現在持っている細胞に変化した可能性があります.ロキアーキオータとして知られる生物は、古細菌と初期真核生物の間の移行形態を表す、この進化経路の証拠である可能性があります。
一部の古細菌は、通常、細胞を乾燥させて細胞を殺す非常に高い塩分濃度の条件で生き残ることができます。ハロバクテリウムは、そのような耐塩性古細菌の例です。ハロバクテリウムには色素バクテリオロドプシンが含まれており、これが化学エネルギーを提供し、ハロバクテリウムに紫色を与えます。また、バクテリオロドプシンはプロトンを細胞膜の外側に押し出し、プロトンが細胞内に戻ると、ATP の合成を開始します。バクテリオロドプシン色素は、脊椎動物の網膜に見られる別の色素であるロドプシンに非常に似ています。
古細菌には好気性種と嫌気性種の両方があり、バクテリアは極端な環境だけでなく、通常の土壌などの一般的な環境でも見られます.古細菌は、嫌気性呼吸、特に呼吸の副産物としてメタンを生成するため、メタン生成と呼ばれる嫌気性呼吸の形態を実践することができます。古細菌も他の形態の細胞呼吸を利用しますが、細胞呼吸によるメタン生成は古細菌に限られています。細菌と真核細胞はメタン生成を行うことができません。
最後に、古細菌のリボソーム RNA は、真核生物と細菌が遠い昔に古細菌から分裂したことを示唆しています。
さまざまな種類の古細菌
古細菌は 3 つの異なるタイプに分類され、系統樹上での相互の近さ、または相互の遺伝的関係のレベルに基づいて分類されます。古細菌の各タイプには、独自の特徴があります。
クレンアーキオータ
このタイプの古細菌の主な際立った特徴は、230°F という非常に高い温度でも生き残ることができることです。この古細菌の多くの種は、地球の地殻の下から出てくるマグマが水を非常に高温に加熱する地域である海の深部の熱水噴出孔の近くに住んでいることがわかっています.温泉からも発見されています。生命の起源に関するいくつかの理論は、深海の通気孔が生命が最初に進化した場所であり、そのような高温領域で発生する異常な化学的相互作用により最初の細胞が形成されたという仮説を立てました.このタイプの古細菌は、酸性度の高い環境でも生き残ることができます。
エウリュアーキオータ
このタイプの古細菌は、細胞呼吸によってメタンを生成できる前述のタイプの 1 つであり、細胞呼吸を行う際に電子受容体として炭素を使用することが知られている唯一の生命体です。このユニークな特性により、非常に複雑な炭素ベースの分子を分解することができます。これは、炭素をメタンに分解し、地球の炭素循環を促進する重要な生態学的ニッチを満たすことを意味します。 (研究者が硝化を実行できる海洋古細菌のいくつかの例を発見したため、古細菌は窒素循環でも役割を果たしている可能性があります。)
メタン生成古細菌は、深海の堆積物堆積物に位置しており、海底下にあるメタンの孤立したポケットを生成する役割を果たしています。それらは湿地や沼地にも見られ、それらの炭素の化学的分解とメタンの生成が、沼地に関連する独特の臭いと湿地ガスの原因となっています.それらは牛のような他の動物の胃にも見られ、真核細胞が消化できない特定の種類の糖を牛が消化するのを助けます.
Methanobacterium ruminatium は、反芻動物 (植物性食品から栄養素を摂取できる哺乳類) の消化器系に見られる古細菌の一例です。人間の消化管内にもこれらの細菌が生息しており、牛の古細菌と同様の機能を果たします。
コラキオータ
コラキオータはおそらく最も古いタイプの古細菌であり、したがって地球全体で最も古い生物である可能性があります。 Crenarchaeota のように、それらは熱水噴出孔の近くで見つけることができます。彼らはまた、多くの遺伝子を Crenarchaeota と共有しています。実際、コラーキオータ門はクレンアーキオータ門と遺伝子を共有しているだけでなく、ユーリアーキオータ門とも遺伝子を共有しています。これは、クレンアーキオータ門とエウリュアーキオータ門の子孫である系統樹上で、それらがコラアーキオータ門に近い共通の祖先である可能性があることを意味します。コラキオタは地球上で最も古い生命体の 1 つですが、温泉や深海の噴出孔の選択的なニッチを除けば、自然界ではめったに見つかりません。
