古和细菌细胞生命的两个不同的领域。他们是原核生物,因为它们是单细胞,并没有细胞核。他们也期待类似的(即使在显微镜下)。
然而,DNA分析表明,古细菌它们与细菌的区别就像它们与人类的区别一样。20世纪70年代作为一个独特的生命形式中发现,古菌在我们的日常生活中扮演着重要的角色,包括作为人体肠道微生物的组成部分。
古菌是什么?
古细菌是单细胞微生物的域。他们是极端微生物,能够在极端环境中没有其他生物能够生存下去尚存。域古细菌含有一组不同的生物体的,与细菌和真核生物(其他两个结构域)共享属性。
古生菌与细菌的区别
细菌和古细菌是生活在一个宽范围的生境,包括人体的微生物。他们看起来非常相似,彼此,即使在显微镜下。它们的化学组成和物理特性,但是,彼此完全不同。他们的一些关键的不同之处包括:
- 细菌和古细菌的细胞壁和膜脂质(脂肪酸)是由不同的化学物质起来;
- 许多类型的细菌可以进行光合作用(由太阳光产生的氧),而古细菌不能;
- 古菌鞭毛和细菌鞭毛的结构不同;
- 古细菌再现由裂变而某些细菌产生孢子;
- 古生菌和细菌的DNA和RNA的化学组成完全不同;
- 虽然有些细菌有致病性(病因病),无古细菌致病性。
发现古生菌
在古生菌被发现之前,科学家们认为所有的原核生物都是一种叫做细菌的单一类型的生物。
20世纪70年代末,一位名叫卡尔·沃斯(Carl Woese)的生物学家在被认为是细菌的有机体上进行了基因实验。结果令人吃惊:一组所谓的细菌与其他的完全不同。这种独特的微生物群生活在极端高温下,并产生甲烷。
伍斯称之为这些微生物archaea.。他们的基因构成是由细菌如此不同,他提出要在地球上生活的方式发生重大变化的组织。相反,组织生活变成两个域(原核生物和真核生物)的,Woese组织生活分为三个域:真核生物,细菌和古细菌。
古生菌的作用
古菌和细菌一样,存在于各种各样的环境中,包括人体。和细菌一样,古菌在许多生物过程中发挥着重要作用。其中一些角色包括:
- 全球养分循环
- 氨氧化
- 硫氧化
- 甲烷生产,帮助消化
- 氢的去除作为碳循环的一部分
古细菌极端微生物
也许古生菌最吸引人的地方是它们在极端环境中生存的能力。它们能够在其他生物无法生存的地方茁壮成长。
例如,根据一项研究,古细菌Methanopyrus kandleri应变能在252华氏度增长,而Picrophilus torridus可以在0.06难以置信酸性PH茁壮成长。这些是极端微生物的环境中均有记载。
极端微生物环境中的其他古生菌例子包括:
- 温泉黄石国家公园,在滚烫的热水
- 在海洋的底部附近热液喷口,其中温度高于100摄氏度
- 在世界上最碱性和酸性水
- 在白蚁和许多其他动物的消化道中产生甲烷
- 地下深处的石油蕴藏量
此外,古细菌可能能够在有毒废物和重金属生存。
古生菌与生命的起源和未来
科学家们发现,古生菌,尤其是那些在极端高温下茁壮成长的古生菌,在基因上与地球上所有生物的“宇宙祖先”非常接近。这一发现表明古生菌可能是关键来理解地球上生命的进化起源
一些科学家还认为,古在极其恶劣的环境中生存的能力可以提供深入了解外星生命。极端微生物的性质使得它们天然的重点研究探索什么,如果有的话,可以生存问题在星际空间或行星在那里,典型的地球植物和动物会很快死亡。一项研究将古生菌置于类似火星和木卫二的温度、紫外线辐射、湿度和压力条件下;不出所料,微生物活了下来,而且繁衍生息。