Археи, пожалуй, являются самыми удивительными организмами на Земле. Они считаются одной из древнейших форм жизни, если не самой древней. Остатки характерных для архей липидов датируются возрастом 2,7 миллиарда лет. Из-за отсутствия высокоэффективных методов молекулярной биологии в течение практически всего XX века, архей не выделяли в отдельную группу прокариот, а сделали это лишь в 1977 году знаменитые биологи Carl Woese и George E. Fox благодаря развитию филогенетики и сравнительному анализу 16S рРНК. Прокариоты рассматривались как два царства, или подцарства: архебактерии (Archaebacteria) и эубактерии (Eubacteria). Carl Woese был уверен, что архебактерии представляют собой принципиально отличный тип жизни, и после введения трехдоменной системы (Woese, 1990), теперь уже именуемые именно так, археи были выделены в отдельный домен, что является высшим рангом в современной таксономии.

Размеры архей варьируют от 0,1 микрометра до 15 микрометров в диаметре. Для сравнения, длина E.coli составляет от 1 до 3 мкм. Археальные клетки могут быть самой различной формы. Как типичные для бактерий сферы, палочки, спиралевидные клетки, так и столь невероятные дольчатые клетки Sulfolobus, длинные извитые Thermofilum диаметром менее 0,5 мкм и идеально прямоугольные Thermoproteus и Pyrobaculum. Архея Haloquadratum walsbyi имеют плоскую, квадратную форму, что вероятно помогает ей выживать в гипертонических солевых растворах. Некоторые виды формируют агрегаты или нити длиной до 200 мкм.

Как и у бактерий, у архей отсутствуют мембранные органоиды, однако имеется клеточная мембрана, иногда одна или несколько флагелл. Практически все археи имеют одинарную плазматическую мембрану и клеточную стенку, периплазматическое пространство отсутствует. Мембраны бактерий и эукариот состоят из двойного слоя амфифильных фосфолипидов. Фосфолипиды имеют две части – гидрофильную и гидрофобную. В воде эти молекулы обращаются своей полярной «головкой» (состоящей из глицерина или другого многоатомного спирта и фосфатной группы) кнаружи, а неполярная жирная часть молекулы – два хвоста (состоящие из двух жирных кислот и прикрепленные к «головке» сложноэфирными связями) обращаются кнутри. Две молекулы фосфолипида будут обращены в водном растворе хвостами друг к другу и «головками» наружу, и именно так формируется липидный бислой.

Мембраны архей, в свою очередь содержат липиды с простой эфирной связью, которая обладает большей прочностью по сравнению с сложноэфирной. Стереохимически фосфолипиды архей отличаются от фосфолипидов бактерий и эукариот L-, а не D-конфигурацией ассиметрического атома в остатке молекулы глицерина. Для синтеза таких фосфолипидов нужны ферменты, которые эволюционно появились раньше других. Отличием гидрофобных хвостов является то, что их основу составляет изопреноподобные мономеры с больших количество боковых побочных цепей, иногда даже с циклопропановыми и циклогексановыми кольцами. У некоторых архей (например, у Ferroplasma) липиды объединяются в монослой с двумя гидрофильными головками и одной гидрофобной «сшивкой» из двух хвостов.

Структура мембран

Структура мембран. Вверху — фосфолипидый архей:   —изопреновые цепочки; 2 — простые эфирные связи; 3 — остаток L-глицерина; 4 — фосфатная группа. Посередине — бактериальные или эукариотические фосфолипиды: 5 — цепочки жирных кислот; 6 — сложноэфирные связи; 7 — остаток D-глицерина; 8 — фосфатная группа. Снизу: 9 — липидный бислой бактерий и эукариот; 10 — липидный монослой некоторых архей.

За счет вышеперечисленных механизмов достигается невероятная для биологических мембран устойчивость к температуре (как высокой, так и низкой), экстремальным pH и осмотическому давлению.

Большинство архей, подобно бактериям, покрыты поверхностным слоем белковых молекул, образующих так называемый S-слой (от английского Surface), который, как кольчуга, защищает клетку. Пептидогликан, в отличие от бактериальных клеток, отсутствует.

Сегодня в домене Archea выделяют 13 типов, причем 7 из них введены с 2012 года. Наиболее изученными являются Crenarchaeota и Euryarchaeota. В 2015 году был выделен тип Lokiarchaeota (название дано в честь крайне двойственного и противоречивого скандинавского бога Локи). На сегодняшний день этот организм считается переходной формой между про- и эукариотами.

Археи распространены повсеместно. Начиная от гидротермальных источников, кратеров вулканов и дна Северного Ледовитого океана и заканчивая столь уютным для них пищеварительным трактом людей и термитов.

За счет различных путей метаболизма, археи являются важными членами многих экологических сообществ. Существует мнение, что именно предками архей была создана атмосфера Земли, и что именно они когда-то погубили динозавров из-за сверхбыстрой продукции метана.

© 2015-2019 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

^ Наверх