古菌

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古菌域 Archaea
化石时期: 太古代-现今
Halobacteria sp. strain NRC-1,每一细胞长度大约5μm
Halobacteria sp. strain NRC-1,每一细胞长度大约5μm
科学分类
域: 古菌域 Archaea
Woese, Kandler & Wheelis, 1990

初古菌门(Korarchaeota)
纳古菌门(Nanoarchaeota)
奇古菌门(Thaumarchaeota)
曙古菌门(Aigarchaeota)
泉古菌门(Crenarchaeota)
广古菌门(Euryarchaeota)
ARMAN

古菌Archaea)又称古细菌太古菌太古生物古核生物。它们既与原核生物(真细菌)有很多相似之处,同时另一些特征相似于真核生物

历史

“古细菌”这个概念是1977年由卡尔·沃斯George Fox提出的,原因是它们在16SrRNA系统发生树上和其它原核生物的区别。这两组原核生物起初被定为古细菌(Archaebacteria)和真细菌(Eubacteria)两个或亚界。Woese认为它们是两支根本不同的生物,于是重新命名其为古菌(Archaea)和细菌(Bacteria),这两支和真核生物(Eukarya)一起构成了生物的三域系统

古菌、细菌和真核生物

细胞结构和代谢上,古菌在很多方面接近其它原核生物。然而在基因转录转译这两个分子生物学的中心过程上,它们并不明显表现出细菌的特征,反而非常接近真核生物。比如,古菌的转译使用真核的启动和延伸因子,且转译过程需要真核生物中的TATA框结合蛋白和TFIIB。

古菌还具有一些其它特征。与大多数细菌不同,它们只有一层细胞膜而缺少肽聚糖细胞壁。而且,绝大多数细菌和真核生物的细胞膜中的脂类主要由甘油组成,而古菌的膜脂由甘油构成。这些区别也许是对超高温环境的适应。古菌鞭毛的成分和形成过程也与细菌不同。

File:生命系统发生树.svg细菌古菌真核生物产水菌属热袍菌属噬胞菌属拟杆菌属浮霉菌属蓝菌门变形菌门螺旋菌革兰氏阳性菌绿丝状菌热网菌属热变形菌属热球菌属甲烷球菌属甲烷杆菌属甲烷八叠球菌属适盐菌属内变形虫属黏液菌动物真菌植物纤毛虫鞭毛虫毛滴虫目微孢子虫门双滴虫目
基於rRNA序列的系統發生樹,顯示了可明顯區別的三支:細菌、古菌和真核生物

生境

生物分类学
分类阶级
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二名法
三域系统
非细胞生物
细胞生物

很多古菌是生存在极端环境中的。一些生存在极高的温度(经常100℃以上)下,比如间歇泉或者海底黑烟囱中。还有的生存在很冷的环境或者高盐、强酸或强碱性的水中。然而也有些古菌是嗜中性的,能够在沼泽废水土壤中被发现。很多产甲烷的古菌生存在动物的消化道中,如反刍动物白蚁或者人类。古菌通常对其它生物无害,且未知有致病古菌。

形态

单个古菌细胞直径在0.1到15微米之间,有一些种类形成细胞团簇或者纤维,长度可达200微米。它们可有各种形状,如球形、杆形、螺旋形、叶状或方形。它们具有多种代谢类型。值得注意的是,盐杆菌可以利用光能制造ATP,尽管古菌不能像其他利用光能的生物一样利用电子链传导实现光合作用

演化和分类

从rRNA演化树上,古菌主要分三类,泉古菌门(Crenarchaeota)、奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)。另外未确定的几类分别是某些环境样品ARMAN,1994年Barns等建议建立的一个新门初古菌门(Korarchaeota),2002年由Karl Stetter发现的奇特的物种建立纳古菌门(Nanoarchaeota), 2010年,Nunoura等发现了一种可能的新门类暂时命名为曙古菌门(Aigarchaeota)。

Woese认为细菌、古菌和真核生物各代表了一支具有简单遗传机制的远祖生物的后代。这个假说反映在了“古菌”的名称中(希腊语archae为“古代的”)。随后他正式称这三支为三个,各由几个组成。这种分类后来非常流行,但远祖生物这种思想本身并未被普遍接受。一些生物学家认为古菌和真核生物产生于特化的细菌。

古菌和真核生物的关系仍然是个重要问题。除掉上面所提到的相似性,很多其他遗传树也将二者并在一起。在一些树中真核生物离广古菌比离泉古菌更近,但生物膜化学的结论相反。然而,在一些细菌,(如栖热袍菌)中发现了和古菌类似的基因,使这些关系变得复杂起来。一些人认为真核生物起源于一个古菌和细菌的融合,二者分别成为细胞核和细胞质。这解释了很多基因上的相似性,但在解释细胞结构上存在困难。

目前有22个古菌基因组已经完全结束了测序,另外15个的测序工作正在进行中。[1]

参见