RÓŻNORODNOŚĆ ŻYCIA: BAKTERIE I ARCHEANY

Chociaż na lekcjach biologii uczymy się, że cały świat żywy dzieli się na ProkaryotaEukaryota, coraz częściej mówi się o niezgodności tego podziału ze stanem najnowszej wiedzy. Co prawda nadal będziemy uczyć się do matury po staremu, przedstawię tu jednak ten najbardziej generalny podział świata żywego tak, jak uczą się go Amerykanie, bo on więcej nam mówi o obserwowanej rozmaitości przyrody. Wstrząs w systematyce wywołały studia nad chemizmem komórek i organizacją materiału genetycznego archeanów, reliktowych organizmów o prokariotycznym planie budowy komórki.

"Tradycyjna", obowiązująca przez minione dziesięciolecia systematyka umieszczała archeany i bakterie w jednym i tym samym królestwie Prokaryota, bazując na podobieństwach ich morfologii. W rzeczywistości te dwie grupy są krańcowo odmienne, tak odmienne, jak każda z nich odmienna jest (zwłaszcza pod względem biochemii) od Eukaryota. W obecnie wprowadzanym podziale na domeny ArchaeaBacteria lokowane są w dwu odmiennych, trzecią zaś stanowią właśnie Eukaryota. System ten jest pokazany na rysunku 1.

Rysunek 1. Trzy domeny

Domena bakterie (Eubacteria)

Dawne królestwo o nazwie Monera składało się zarówno z bakterii, do których zaliczano także fotosyntetyczne bakterie - sinice, jak i archeanów. Dzisiejsza klasyfikacja, jak to uwidoczniono na rys. 1, rozdziela te grupy i nadaje im status odrębnych domen.

Organizmy w domenie bakterii nie mają otoczonych membraną organelli, takich jak jądro i retikulum endoplazmatyczne, które są typowe dla trzeciej domeny, eukariontów. Wszyscy członkowie domeny Eubacteria są prokariontami. Na domenę składają się po większej części znane powszechnie bakterie (E.coli, L. casei, bakterie chorobotwórcze) oraz bakterie niebiesko-zielone, to jest sinice. Przykłady pokazano na rysunku 2.

Małe rozmiary, zdolność do szybkiego reprodukowania się (np. jelitowa bakteria E. coli może pomnażać się przez podział poprzeczny co 15 minut) oraz różnorodność środowisk i sposobów egzystencji sprawia, że eubakterie to najpowszechniej występujące i najbardziej zróżnicowane pod względem metabolizmu organizmy na Ziemi (i pod ziemią (-: ) . Bakterie występują w prawie każdym środowisku Ziemi, od dna oceanu, głębi litej skały aż po chłodzące płaszcze reaktorów atomowych. Bakteriopodobne struktury zostały odkryte na liczących 3 miliardy lat meteorytach z Marsa. Jeśli okażą się skamieniałościami (jak na razie najbardziej prawdopodobne jest, że NIE są), bakteryjne formy życia może egzystowały niegdyś równocześnie na Ziemi i Marsie. Komórkowy charakter tych struktur nie został jak dotąd rozstrzygająco ustalony.

Rysunek 2. Sinice Nostoc (u góry) oraz nagromadzenie bakterii heterotroficznych (rysunek dolny).

Struktura bakterii

Bakterie, podobnie jak wszystkie prokariota, nie mają błony jądrowej i otoczonych błonami organelli. Procesy biochemiczne, które zazwyczaj zachodzą w chloroplaście lub mitochondrium eukariontów, u prokariontów będą miały miejsce w cytoplazmie. DNA bakteryjny jest kolisty i wyodrębniony w regionie komórki, który określa się nukleoidem, jak widać na rysunku 3. W obrębie cytoplazmy bakterii rozsiane są małe krążki DNA zwane plazmidami. Geny bakterii zorganizowane są w systemy, operony. Cytoplazma zawiera również liczne drobne rybosomy, na których zestawiane są łańcuchy białek. Wszystkie bakterie posiadają oczywiście błonę komórkową, a oprócz tego przynajmniej większość z nich ma też ścianę (zobacz na rysunku 4)

Rysunek 3. Budowa eubakterii. Zwróć uwagę na region nukleoidowy (n), gdzie pomieszczony jest DNA, oraz na elektronowo gęste obszary cytoplazmy (ciemne miejsca) tych dwóch komórek Neisseria gonorrhoeae.

Rysunek 4. Struktura "typowej" bakterii.

Bakterie są jako całość bardzo zróżnicowane pod względem sposobów odżywiania się. Pewne bakterie są fotosyntetyzującymi autotrofami, podczas gdy inne heterotrofami. Bakterie odgrywają ważną ekologiczną rolę reducentów (destruentów), jak też ważnych ogniw planktonicznych łańcuchów pokarmowych w morzach i wodach słodkich.