Одноклітинні організми

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Одноклітинний організм
Архейський період - теперішній час

Валонія пузата, вид водоростей з діаметром, зазвичай, в діапазоні від 1 до 4 сантиметрів і є найбільшим видом серед одноклітинних

Однокліти́нні органі́зми — позасистемна група організмів, тіло яких складається з однієї клітини.

Серед одноклітинних організмів є представники всіх трьох доменів: бактерій, архей та еукаріотів. Бактерії та археї одноклітинні в більшості випадків (за винятком деяких філаментарних ціанобактерій і актиноміцетів). Серед еукаріотів одноклітинними є більшість найпростіших, ряд грибів, багато водоростей. Проте на певних стадіях життя одноклітинні організми можуть формувати колонії.

Зазвичай одноклітинні організми є мікроскопічними. Проте деякі одноклітинні найпростіші видимі неозброєним оком (у рідкісних випадках сягаючи десятків сантиметрів), а деякі багатоклітинні організми мікроскопічні.

Вважається, що одноклітинними були перші живі організми Землі. Найбільш древніми з них вважаються бактерії і археї. Багатоклітинність з'являлася кілька разів незалежно.

Одноклітинні організми були відкриті Антоні ван Левенгуком.

Еволюція[ред.ред. код]

Найпростіші клітини, які часто називають протоклітинами, є попередниками сьогоднішніх одноклітинних організмів. Хоча спосіб зародження життя здебільшого досі залишається загадкою, в сучасній поширеній теорії, відомій як Гіпотеза світу РНК, перші молекули РНК були основою для каталізації органічних хімічних реакцій і саморепродукції.[1] Гіпотеза світу РНК припускає, що молекули РНК могли сформуватися в абіотичних умовах, що потребує присутності нуклеїнових кислот та рибози. Теоретичні і експериментальні результати показують, що нуклеїнові кислоти і цукри могли синтезуватися в ранніх пребіотичних умовах.[1]

Прокаріоти[ред.ред. код]

Прокаріоти не мають обмежених мембраною органел, таких як мітохондрії або клітинне ядро.[2] Замість того, більшість прокаріотів мають нерегулярну ділянку, яка містить ДНК, яка називається нуклеоїдом.[3] Більшість прокаріотів мають єдину, круглу хромосому, яка в порівнянні з еукаріотами, які зазвичай мають паличкоподібні лінійні хромосоми.[4] Для харчування, прокаріоти мають здатність використовувати широкий спектр органічного та неорганічного матеріалу в своєму метаболізмі, включаючи сірку, целюлозу, аміак або нітрит.[5] Прокаріоти як такі є всюдисущими в середовищі і можуть існувати в екстремальних умовах.

Бактерії[ред.ред. код]

Сучасні строматоліти В затоці Шарк, західна Австралія. Стоматоліт може вирости до 5 см, але це може тривати століття.[6]

Бактерії є однією із найдавніших форм життя на світі, і знаходяться в природі майже усюди.[5] Багато звичайних бактерій мають плазміди, які є короткими, кругові, самореплікативні молекули ДНК, які відокремлені від хромосоми бактерії.[7] Плазміди можуть нести в собі гени, які відповідають за появу нових здібностей, з яких із критично важливих сьогодні є стійкість до антибіотиків.[8] Бактерії переважно розмножуються безстатевим шляхом, за допомогою процесу, який називають бінарним поділом[en], хоча плазмідами можуть обмінюватися за допомогою ворсинок і процесу, що називається кон'югацією.[8]

Фотосинтетичні Ціанобактерії мабуть, є найбільш успішним видом бактерій, і змінили ранню атмосферу Землі, наповнюючи її киснем.[9] Строматоліти, структури, що складаються із шарів карбонату кальцію і осадів, що туди потрапили, що залишилися від ціанобактерій і пов'язаних бактерій спільноти, що збереглися у вигляді величезного накопичення скам'янілостей.[9][10] Існування строматолітів залишають дуже цінні "записи" історії розвитку ціанобактерій, які представлені від Архею (від 4 мільярдів до 2.5 мільярдів років тому), Протерозою (від 2.5 мільярдів до 540 мільйонів років тому), і Фанерозою (540 мільйонів років тому до сьогодення).[10] Значну частину світових скам'янілих строматолітів можна знайти в Західній Австралії.[10] Там були знайдені одні із найдавніших строматолітів, вік яких становить приблизно 3,430 мільярдів років.[10]

Археї[ред.ред. код]

Глибоководна жива колонія знайдена в Європейській частині Арктики.[11]

Гідротермічні отвори виділяють тепло та сірководень, і такі умови дозволяють виживати екстремофілам, які використовують хемолітотрофний ріст.[12] Археї як правило дуже подібні зовні до бактерій, оскільки вони і класифікуються як бактерії, але мають важливі молекулярні різніці, в основному в структурі мембрани і рибособальної РНК.[13][14] Шляхом вивчення сиквенсуванням рибосомальної РНК, було встановлено, що археї скоріше всього утворилися шляхом поділу бактерії і були попередниками сучасних еукаріотів, і насправді більше філогенетично пов'язані з еукаріотами.[14] Як випливає з назви, Архея походить від грецького слова archaios, що означає давній, або примітивний.[15]

Деякі археї мешкають у найбільш біологічно непривітних середовищах на Землі, і це, як вважають, повторює ранні, жорсткі умови, під впливом який ймовірно розвивалося життя. Прикладами таких архейських екстремофілів є:

Метаногени є значною підгрупою в архей і включає в себе багато видів екстремофілів, але також широко представлені в водно-болотистих середовищах, а також в травній системі тварин.[20] Цей процес використовує водень для зменшення вмісту вуглекислого газу в метані, виділяючи енергію в корисну форму аденозинтрифосфата.[20] Вони є єдиними відомими організмами, здатними виробляти метан.[21]

Еукаріоти[ред.ред. код]

Еукаріоти це клітини, які мають органели обмежені мембранами, такі як мітохондрії, ядра і хлоропласт. Клітини прокаріоти, які розвинулися у еукаріоти скоріше за все виникли приблизно 2.0–1.4 мільярдів років тому.[22] Це був важливий крок в еволюції, що призвів до багатоклітинності деяких еукаріотів рослин, тварин і грибів. На відміну від прокаріотів, еукаріоти відтворюються за допомогою мітозу і мейозу. Мейоз, справжній статевий процес, який дозволяє створювати більш широку генетичну різноманітність поєднуючи ДНК батьків з наступним процесом рекомбінації.[22] Метаболічні функції в еукаріотів більш спеціалізовані завдяки розділення специфічних процесів на органели.

Також важливою щодо еукаріотів є ендосимбіотична теорія, яка вказує на те, що мітохондрії і хлоропласти, ймовірно, мають бактеріальне походження. Обидві органели мають свої власні набори ДНК і мають подібні до бактерій рибосоми. Цілком можливо що сучасні мітохондрії колись були істотами подібними до Rickettsia, яка має пластичну здатність входили в клітину.[23] Однак, якби бактерії мали здатність дихати, це було б корисним для більшої клітини дозволити таким паразитам жити взамін на енергію і детоксикацію кисню.[23] Хлоропласти ймовірно стали симбіотичними завдяки подібному поєднанню подій, і скоріше за все є нащадками ціанобактерій.[24] Хоча не всі еукаріоти мають мітохондрії або хлоропласти, мітохондрії зустрічаються в більшості еукаріотів, а хлоропласт зустрічається в рослинах і водоростях. Фотосинтез і дихання є по суті зворотніми один до одного процесами, а поява дихання у поєднанні з фотосинтезом дозволило отримати значно більший доступ до енергії ніж лише сама ферментація.

Примітки[ред.ред. код]

  1. а б Andras, Peter; Andras, Csaba (2004-11-26). The origins of life – the ‘protein interaction world’ hypothesis: protein interactions were the first form of self-reproducing life and nucleic acids evolved later as memory molecules. Medical Hypotheses 64. с. 678–688. doi:10.1016/j.mehy.2004.11.029. Процитовано 2015-10-28. 
  2. Prokaryotes. webprojects.oit.ncsu.edu. Процитовано 2015-11-22. 
  3. Kleckner, Nancy; Fisher, Jay K.; Stouf, Mathieu; White, Martin A.; Bates, David; Witz, Guillaume (2014-12-01). The bacterial nucleoid: nature, dynamics and sister segregation. Current Opinion in Microbiology. Growth and development: eukaryotes/ prokaryotes 22. с. 127–137. PMC 4359759. PMID 25460806. doi:10.1016/j.mib.2014.10.001. 
  4. Eukaryotic Chromosome Structure | Science Primer. scienceprimer.com. Процитовано 2015-11-22. 
  5. а б Smith, Dwight G (2015). Bacteria. Salem Press Encyclopedia of Science. ISBN 1-58765-084-3. 
  6. Nature Fact Sheets – Stromatolites of Shark Bay » Shark Bay. www.sharkbay.org.au. Процитовано 2015-11-22. 
  7. Conjugation (prokaryotes). www.nature.com. Процитовано 2015-11-22. 
  8. а б Cui, Yanhua; Hu, Tong; Qu, Xiaojun; Zhang, Lanwei; Ding, Zhongqing; Dong, Aijun (2015-06-10). Plasmids from Food Lactic Acid Bacteria: Diversity, Similarity, and New Developments. International Journal of Molecular Sciences 16 (6). с. 13172–13202. PMC 4490491. PMID 26068451. doi:10.3390/ijms160613172. 
  9. а б Fossil Record of the Cyanobacteria. www.ucmp.berkeley.edu. Процитовано 2015-11-22. 
  10. а б в г McNamara, Kenneth (2009-09-01). Stromatolites. Western Australian Museum. ISBN 978-1-920843-88-5. 
  11. NOAA Ocean Explorer: Arctic Exploration 2002: Background. oceanexplorer.noaa.gov. Процитовано 2015-11-22. 
  12. Barton, Larry L.; Fardeau, Marie-Laure; Fauque, Guy D. (2014-01-01). Hydrogen sulfide: a toxic gas produced by dissimilatory sulfate and sulfur reduction and consumed by microbial oxidation. Metal Ions in Life Sciences 14. с. 237–277. ISSN 1559-0836. PMID 25416397. doi:10.1007/978-94-017-9269-1_10. 
  13. Archaea. www.microbeworld.org. Процитовано 2015-11-22. 
  14. а б Archaeal Ribosomes. www.els.net. Процитовано 2015-11-22. 
  15. archaea | prokaryote. Encyclopedia Britannica. Процитовано 2015-11-22. 
  16. а б в г д е Extremophiles: An Overview of Microorganism from Extreme Environment. ResearchGate. doi:10.5958/2230-732X.2014.00258.7. Процитовано 2015-11-22. 
  17. Falb, Michaela; Pfeiffer, Friedhelm; Palm, Peter; Rodewald, Karin; Hickmann, Volker; Tittor, Jörg; Oesterhelt, Dieter (2005-10-01). Living with two extremes: Conclusions from the genome sequence of Natronomonas pharaonis. Genome Research 15 (10). с. 1336–1343. ISSN 1088-9051. PMC 1240075. PMID 16169924. doi:10.1101/gr.3952905. 
  18. Acidophiles. www.els.net. Процитовано 2015-11-22. 
  19. "Extremophiles: Archaea and Bacteria" : Map of Life. www.mapoflife.org. Процитовано 2015-11-22. 
  20. а б Methanogens. www.vet.ed.ac.uk. Процитовано 2015-11-22. 
  21. Hook, Sarah E.; Wright, André-Denis G.; McBride, Brian W. (2010-01-01). Methanogens: methane producers of the rumen and mitigation strategies. Archaea 2010. с. 945785. ISSN 1472-3654. PMC 3021854. PMID 21253540. doi:10.1155/2010/945785. 
  22. а б Yett, Jay R (2015). Eukaryotes. Salem Press Encyclopedia of Science. 
  23. а б Origin of Mitochondria. www.nature.com. Процитовано 2015-11-23. 
  24. Endosymbiosis and The Origin of Eukaryotes. users.rcn.com. Процитовано 2015-11-23.