Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Eigenschaften aller Zellen
- Die erste Klassifikation: Die drei Bereiche des Lebens
- Archaea: Einzellige Organismen, die in extremen Umgebungen gedeihen
- Die Domäne und das Königreich von Archaea
- Bakterien: Einzellige Organismen, die in mehreren Umgebungen gedeihen
- Bakterien enthalten keinen separaten Kern
- Die Domäne und das Königreich der Bakterien
- Eukaryoten gedeihen überall
- Die Königreiche unter den Eukaryoten
- Der größte einzellige Organismus
- Der kleinste einzellige Organismus
- Ein Eukaryot mit einer einzigen Zelle, der die Regeln verletzt
Die Zelle ist der kleinste lebende Organismus, der alle Merkmale des Lebens enthält, und das meiste Leben auf dem Planeten beginnt als einzelliger Organismus. Derzeit gibt es zwei Arten einzelliger Organismen: Prokaryoten und Eukaryotensolche ohne separat definierten Kern und solche mit einem Kern, der durch eine Zellmembran geschützt ist. Wissenschaftler gehen davon aus, dass Prokaryoten die älteste Lebensform sind, die erstmals vor etwa 3,8 Millionen Jahren auftrat, während Eukaryoten vor etwa 2,7 Milliarden Jahren auftauchten. Die Taxonomie einzelliger Organismen fällt in einen der drei Hauptlebensbereiche: Eukaryoten, Bakterien und Archaeen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Biologen klassifizieren alle lebenden Organismen in die drei Bereiche des Lebens, angefangen bei einzelligen bis hin zu mehrzelligen Organismen: Archaeen, Bakterien und Eukaryoten.
Eigenschaften aller Zellen
Alle einzelligen und mehrzelligen Organismen teilen diese Grundlagen:
Die erste Klassifikation: Die drei Bereiche des Lebens
Vor 1969 haben Biologen das zelluläre Leben in zwei Königreiche eingeteilt: Pflanzen und Tiere. Nach 1969 bis 1990 einigten sich die Wissenschaftler auf ein Klassifizierungssystem für fünf Königreiche, das Monera (Bakterien), Protisten, Pflanzen, Pilze und Tiere umfasste. Aber Dr. Carl Woese (1928-2012), ehemals Professor am Department of Microbiology der University of Illinois, schlug 1990 eine neue Struktur zur Klassifizierung einzelliger Organismen und mehrzelliger Einheiten vor, die aus drei Domänen besteht: Archaea, Bakterien und Eukaryoten, unterteilt in sechs Königreiche. Die meisten Wissenschaftler verwenden diese Taxonomie oder dieses Klassifizierungssystem.
Archaea: Einzellige Organismen, die in extremen Umgebungen gedeihen
Archaeen gedeihen in extremen Umgebungen, die zuvor als unhaltbar galten: Tiefsee-Hydrothermalquellen, heiße Quellen, das Tote Meer, Salzverdampfungsteiche und saure Seen. Vor Dr. Woeses Vorschlag identifizierten die Wissenschaftler Archaeen zuerst als Archaebakterien - alte einzellige Bakterien -, weil sie wie prokaryotische Bakterien aussahen, einzellige Organismen, denen ein separater membrangebundener Kern oder Organellen fehlen. Weitere Studien von Dr. Woese, seinen Kollegen und anderen Wissenschaftlern führten zu der Erkenntnis, dass diese alten Bakterien aufgrund ihrer biochemischen Eigenschaften enger mit Eukaryoten verbunden sind. Wissenschaftler und Forscher haben auch Archaeen entdeckt, die im menschlichen Verdauungstrakt und auf der menschlichen Haut leben.
Die Domäne und das Königreich von Archaea
Archaeen teilen die Eigenschaften von Prokaryoten und Eukaryoten, weshalb sie im phylogenetischen Baum des Lebens auf einem separaten Ast zwischen Bakterien und Eukaryoten existieren. Als Wissenschaftler entdeckten, dass Archaebakterien keine uralten Bakterien waren, benannten sie sie in Archaea um. Die folgenden Merkmale definieren archaea Einzelzellorganismen:
Die Hauptklassifikationen von Archaeen umfassen crenarchaeota, euryarchaeota und korarchaeota, sowie die vorgeschlagenen Unterteilungen von nanoarchaeota und die vorgeschlagenen thaumarchaeota. Einzelklassifizierungen geben die Arten von Umgebungen an, in denen Forscher und Wissenschaftler diese einzelligen Organismen finden. Crenarchaeota leben in Umgebungen mit extremer Säure und Temperatur und oxidieren Ammoniak; Zu den euryarchaeota zählen Organismen, die Methan oxidieren und Salz in Tiefseeumgebungen lieben, andere euryarchaeota, die Methan als Abfallprodukt produzieren, und korarchaeota, eine Kategorie von Archaeen, die auch in Hochtemperaturumgebungen leben.
Nanoarchaeota unterscheiden sich von anderen Archaeen darin, dass sie auf einem anderen archaischen Organismus, dem so genannten, leben Ignicoccus. Unterarten von Korarchaeota und Nanoarchaeota umfassen MethanogeneOrganismen, die Methangas als Nebenprodukt des Verdauungs- oder Energiegewinnungsprozesses produzieren; Halophile oder salzliebende Archaeen; Thermophile, Organismen, die bei extrem hohen Temperaturen gedeihen; und Psychophile, archaea Organismen, die in extrem kalten Temperaturen leben.
Bakterien: Einzellige Organismen, die in mehreren Umgebungen gedeihen
Bakterien leben und gedeihen überall auf dem Planeten: auf Bergen, auf dem Grund der tiefsten Ozeane der Welt, im Verdauungstrakt von Mensch und Tier und sogar in den gefrorenen Felsen und im Eis des Nord- und Südpols. Bakterien können sich weit und breit über Jahre verbreiten, da sie für längere Zeit ruhen können.
Bakterien enthalten keinen separaten Kern
Bakterien existieren als die führenden Lebewesen auf dem Planeten und sind seit mindestens drei Vierteln der Planeten, die sich in der Geschichte entwickelt haben, hier. Sie sind bekannt für ihre Fähigkeit, sich an die meisten Lebensräume auf dem Planeten anzupassen. Während einige Bakterien bei Tieren, Pflanzen und Menschen virulente Krankheiten verursachen, wirken die meisten Bakterien als "nützliche" Erreger der Umwelt mit Stoffwechselprozessen, die höhere Lebensformen unterstützen.
Andere Formen von Bakterien wirken zusammen mit Pflanzen und Wirbellosen (Wesen ohne Rückgrat) in symbiotischen Beziehungen und erfüllen wichtige Funktionen. Ohne diese einzelligen Organismen würde es länger dauern, bis abgestorbene Pflanzen und Tiere verfallen und der Boden nicht mehr fruchtbar wäre. Forscher und Wissenschaftler verwenden einige Bakterien in Chemikalien, Arzneimitteln, Antibiotika und sogar bei der Zubereitung von Lebensmitteln wie Sauerkraut, Joghurt, Kefir und Gurken. Bakterienzellen haben als einfache einzellige Organismen charakteristische Eigenschaften:
Die Domäne und das Königreich der Bakterien
Wissenschaftler klassifizieren die meisten Bakterien in drei Gruppen, basierend darauf, wie sie auf Sauerstoff in Gasform reagieren. Aerobic Bakterien gedeihen in sauerstoffhaltigen Umgebungen und benötigen Sauerstoff zum Leben. Anaerob Bakterien mögen keinen gasförmigen Sauerstoff; Ein Beispiel für diese Bakterien sind solche, die in Sedimenten tief unter Wasser leben oder bakterielle Lebensmittelvergiftungen verursachen. Zuletzt, fakultative Anaerobier sind Bakterien, die das Vorhandensein von Sauerstoff in ihrer wachsenden Umgebung bevorzugen, aber ohne ihn leben können.
Forscher klassifizieren Bakterien aber auch nach der Art und Weise, wie sie Energie gewinnen: als Heterotrophen und Autotrophen. Wie Pflanzen, die mit Lichtenergie (als photoautotrop bezeichnet) betrieben werden, stellen Autotrophen ihre eigene Nahrungsquelle her, indem sie Kohlendioxid binden oder chemoautotrophe Mittel unter Verwendung von Stickstoff, Schwefel oder anderen Oxidationsprozessen von Elementen einsetzen. Heterotrophe nehmen ihre Energie aus der Umwelt auf, indem sie organische Verbindungen abbauen, z. B. saprobe Bakterien, die in zerfallenden Stoffen leben, sowie Bakterien, deren Energie auf Fermentation oder Atmung angewiesen ist.
Eine andere Art, wie Wissenschaftler Bakterien gruppieren, ist ihre Form: kugelförmig, stabförmig und Spiral-. Andere Formen von Bakterien umfassen filamentös, ummantelt, quadratisch, gestielt, sternförmig, spindelförmig, gelappt, trichomenförmig (haarbildend) und pleomorph Bakterien mit der Fähigkeit, ihre Form oder Größe je nach Umgebung zu ändern.
Weitere Klassifikationen sind mycoplasmas, durch Antibiotika befallene krankheitsverursachende Bakterien, denen eine Zellwand fehlt; Cyanobakterienphotoautotrophe Bakterien wie Blaualgen; grampositive Bakterien, die im Gram-Stain-Test violett emittieren, weil der Test ihre dicken Zellwände färbt; und gramnegative Bakterien Diese färben sich im Gramm-Fleckentest aufgrund ihrer dünnen, aber starken Außenwände rosa. Grampositive Bakterien sprechen besser auf Antibiotika an als gramnegative Bakterien, da die Formermauer zwar dick, aber durchlässig ist, während bei gramnegativen Bakterien die Zellwände dünn sind, aber eher wie eine kugelsichere Weste wirken.
Eukaryoten gedeihen überall
Während Eukaryonten viele vielzellige Organismen im Pilz-, Pflanzen- und Tierreich umfassen, umfasst diese Hauptlebensdomäne auch einzellige Organismen. Einzellige Eukaryoten haben Zellwände, die ihre Form im Vergleich zu Prokaryoten mit starren Zellwänden ändern können. Die meisten Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich Eukaryoten aus Prokaryoten entwickelt haben, weil sowohl RNA als auch DNA als genetisches Material verwendet werden. beide nutzen 20 Aminosäuren; und beide haben eine zweischichtige Lipid-Zellmembran (löslich in organischen Lösungsmitteln) und verwenden D-Zucker und L-Aminosäuren. Spezifische Merkmale von Eukaryoten sind:
Die Königreiche unter den Eukaryoten
Die eukaryotische Domäne enthält vier Königreiche oder Unterkategorien: Protisten, Pilze, Pflanzen und Tiere. Von diesen enthalten Protisten nur einzellige Organismen, während das Pilzreich beides enthält. Das Protista-Königreich umfasst lebende Organismen wie Algen, Euglenoide, Protozoen und Schleimpilze. Das Pilzreich umfasst sowohl einzellige als auch mehrzellige Organismen. Einzelzellorganismen im Pilzreich umfassen Hefen und Chytridenoder versteinerte Pilze. Die meisten Organismen im Pflanzen- und Tierreich sind mehrzellig.
Der größte einzellige Organismus
Obwohl die meisten Einzelzellen auf dem Planeten normalerweise ein Mikroskop benötigen, können Sie aquatische Algen beobachten, Caulerpa taxifoliamit dem bloßen Auge. Diese Killeralge ist eine im Indischen Ozean und auf Hawaii beheimatete Algenart, die an anderer Stelle als invasiv gilt. Dieser lebende Organismus im Pflanzenreich kann 6 bis 12 Zoll lang werden und hat federähnliche abgeflachte Zweige, die von einem Läufer in dunklen bis hellgrünen Farbtönen entstehen.
Der kleinste einzellige Organismus
In den Hügeln über dem Campus der University of California in Berkeley befindet sich das Lawrence Berkeley National Laboratory, das gemeinsam vom US-amerikanischen Energieministerium und dem System der University of California verwaltet wird. Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung der Berkeley Labs-Forscher entdeckte 2015 den möglicherweise kleinsten einzelligen Organismus, der auf einem Bild eines Hochleistungsmikroskops aufgenommen wurde.
Dieser einzellige Organismus, ein prokaryotisches Bakterium, ist so klein, dass 150.000 dieser einzelligen Bakterien auf der Haarspitze Ihres Kopfes sitzen könnten. Die Forscher untersuchen weiterhin diese als weit verbreitet geltenden Organismen, da ihnen viele der Merkmale fehlen, die für die Funktion mit anderen Organismen erforderlich sind. Die Zellen scheinen DNA, eine kleine Anzahl von Ribosomen und fadenförmige Anhänge zu haben, sind aber höchstwahrscheinlich auf andere Bakterien angewiesen, um zu leben.
Ein Eukaryot mit einer einzigen Zelle, der die Regeln verletzt
Wissenschaftler der Karlsuniversität in Prag entdeckten den einzigen bekannten Eukaryoten-Organismus, der keine bestimmte Art von Mitochondrien enthält, und fanden ihn im Darm einer Chinchilla eines Haustieres. Mitochondrien sind das Kraftwerk der Zellen und erledigen verschiedene Aufgaben. In Gegenwart von Sauerstoff können Mitochondrien Moleküle aufladen und kritische Proteine herstellen. Aber dieser Organismus, ein Verwandter der Giardia-Bakterien, nutzt ein System, wie es typischerweise bei Bakterien zu finden ist - den lateralen Gentransfer -, um Proteine zu synthetisieren. Da Bakterien hauptsächlich als prokaryotische Zellen existieren, ist das Auffinden einer bakterienbezogenen eukaryotischen Zelle eine Ausnahme von der Regel.