古細菌と細菌の主な違いは、以下で開発する分子構造と代謝の側面に基づいています。古細菌ドメインは、原核細胞の形態(核膜または細胞質オルガネラ膜なし)、細菌に似た特徴を持つ単細胞微生物を分類学的にグループ化しています。
ただし、古細菌には極端な条件の環境での生活を可能にする非常に特殊な適応メカニズムが備わっているため、それらを区別する特性もあります。
図1.大腸菌細菌。出典:NIAID、Wikimedia Commons経由
細菌ドメインには、真正細菌と呼ばれる細菌が最も豊富に含まれています。これらはまた、適度な条件で任意の環境に住んでいる単細胞、顕微鏡、原核生物です。
これらのグループの分類の進化
紀元前4世紀、生物は動物と植物の2つのグループに分類されました。ヴァンレーウェンフックは、17世紀に、彼自身が作成した顕微鏡を使用して、それまで見えなかった微生物を観察し、「animaculos」という名前で原生動物と細菌を説明することができました。
18世紀には、「微視的動物」がカルロスリネオの体系的な分類に組み込まれました。19世紀半ばに、新しい王国が細菌をグループ化しました。植物界、動物界、原生生物。核をもつ微生物(藻類、原生動物、真菌)と核を持たない微生物(細菌)をグループ化したものです。
この日付以降、複数の生物学者がさまざまな分類システム(1937年のチャットン、1956年のコープランド、1969年のウィッテイカー)と、最初は形態の違いと染色の違い(グラム染色)に基づいて微生物を分類する基準を提案しています。それらは代謝と生化学の違いに基づいたものになりました。
1990年、Carl Woeseは、核酸(リボソームリボ核酸、rRNA)の分子シーケンシング技術を適用して、細菌としてグループ化された微生物の間で、系統発生に非常に大きな違いがあることを発見しました。
この発見は、原核生物が(共通の祖先を持つ)単系統のグループではないことを示し、Woeseは次に彼が命名した3つの進化ドメインを提案しました:Archaea、BacteriaおよびEukarya(有核細胞生物)。
古細菌と細菌の異なる特徴
古細菌と細菌の生物は、どちらも単細胞、遊離、または凝集しているという共通の特徴を持っています。彼らは定義された核やオルガネラを持っていません、彼らは平均して1から30μmの間の細胞サイズを持っています。
それらは、いくつかの構造の分子組成に関して、およびそれらの代謝の生化学において有意差を示します。
生息地
細菌種は幅広い生息地に生息しています。汽水と淡水、高温と低温の環境、沼沢地、海底堆積物、岩の亀裂などが植民地化されており、大気中にも生息できます。
それらは、昆虫、軟体動物および哺乳類の消化管、口腔、哺乳類の呼吸器および泌尿生殖器管、ならびに脊椎動物の血液内で他の生物と共存できます。
図2.温泉、古細菌群の生物が生息する極端な生息地で、通常は明るい色になります。出典:ウィキペディア経由のCNX OpenStax
また、細菌に属する微生物は、哺乳動物の魚、植物の根および茎の寄生虫、共生生物または共生生物であり得る。それらは苔癬菌および原生動物に関連している可能性があります。また、食品汚染物質(肉、卵、牛乳、魚介類など)になることもあります。
Archaeaグループの種には、極限状態の環境での生活を可能にする適応メカニズムがあります。それらは、海水よりもはるかに高い極端なアルカリ性または酸性のpHおよび生理食塩水濃度で、0°C未満および100°C(細菌がサポートできない温度)を超える温度で生活できます。
メタン生成生物(メタン、CH 4を生成する)も古細菌ドメインに属します。
原形質膜
原核細胞のエンベロープは一般に、細胞膜、細胞壁、およびカプセルによって形成されます。
バクテリアグループの生物の原形質膜にはコレステロールや他のステロイドは含まれていませんが、エステル型結合によってグリセロールに結合している線状脂肪酸が含まれています。
古細菌のメンバーの膜は、コレステロールを決して含まない二重層または脂質単層によって構成されます。膜リン脂質は、エーテル型結合によってグリセロールに結合した長鎖分岐炭化水素で構成されています。
細胞壁
細菌グループの生物では、細胞壁はペプチドグリカンまたはムレインで構成されています。古細菌生物は、極端な環境条件への適応として、偽ペプチドグリカン、糖タンパク質、またはタンパク質を含む細胞壁を持っています。
さらに、それらは壁を覆うタンパク質と糖タンパク質の外層を提示することができます。
リボソームリボ核酸(rRNA)
RRNAは、タンパク質合成(細胞がその機能を発揮するために細胞が必要とするタンパク質の産生)に関与する核酸であり、このプロセスの中間ステップを指示します。
リボソームリボ核酸のヌクレオチド配列は、古細菌と細菌の生物では異なります。この事実は1990年の研究でカールウーゼによって発見され、これらの生物は2つの異なるグループに分離されました。
内生胞子の生産
バクテリアグループの一部のメンバーは、内生胞子と呼ばれる生存構造を作り出すことができます。環境条件が非常に悪い場合、内生胞子は代謝を実質的にゼロにして、その生存能力を何年も維持できます。
これらの胞子は、熱、酸、放射線およびさまざまな化学薬品に対して非常に耐性があります。Archaeaグループでは、内生胞子を形成する種は報告されていません。
移動
一部の細菌は、可動性を提供するべん毛を持っています。スピロヘータは、泥や腐植などの液体の粘性媒体中で移動できる軸フィラメントを持っています。
一部の紫と緑の細菌、シアノバクテリア、および古細菌は、浮遊して移動することを可能にするガス小胞を持っています。既知の古細菌種には、鞭毛やフィラメントなどの付属物がありません。
図3.RíoTinto。メタロスファエラのArqueasとSulfolobus属が発達するスペイン、ウエルバの極端な環境。出典:Riotinto2006、Wikimedia Commonsから
光合成
バクテリアドメイン内には、日光を捕捉する化合物であるクロロフィルとフィコビリンが副色素として含まれているため、酸素を含む光合成(酸素を生成)を実行できるシアノバクテリアの種があります。
このグループには、太陽光を吸収するバクテリオクロロフィルを介して(酸素を生成しない)酸素生成光合成を行う生物も含まれます。
古細菌ドメインでは、光合成種は報告されていませんが、極端な塩生植物であるHalobacterium属は、クロロフィルのない太陽光を使用して、アデノシン三リン酸(ATP)を生成できます。彼らは、膜タンパク質に結合し、バクテリオロドプシンと呼ばれる複合体を形成する網膜の紫色の色素を持っています。
バクテリオロドプシン複合体は太陽光からエネルギーを吸収し、放出されるとH +イオンを細胞外に送り出し、ADP(アデノシン二リン酸)からATP(アデノシン三リン酸)へのリン酸化を促進し、そこから微生物がエネルギーを取得します。
参考文献
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