Домен (биология)
В биологической таксономии — домен ( / d ə ˈ m eɪ n / или / d oʊ ˈ m eɪ n / ) ( лат . regio [ 1 ] ), также владычество , [ 2 ] Суперкоролевство , царство или империя — высший таксономический ранг всех организмов, вместе взятых. Он был введен в трехдоменную систему таксономии, разработанную Карлом Везе , Отто Кандлером и Марком Уиллисом в 1990 году. [ 1 ]
Согласно доменной системе, древо жизни состоит либо из трёх доменов: Археи , Бактерии и Эукарии , [ 1 ] или два домена , Archaea и Bacteria , причем Eukarya включена в Archaea. [ 3 ] [ 4 ] В трехдоменной модели первые два — это прокариоты , одноклеточные микроорганизмы без мембраносвязанного ядра . Все организмы , имеющие клеточное ядро и другие мембраносвязанные органеллы, включены в состав эукариот и называются эукариотами .
Неклеточная жизнь , особенно вирусы , не включена в эту систему. Альтернативы трехдоменной системе включают более раннюю систему двух империй (с империями Прокариот и Эукариот) и гипотезу эоцитов (с двумя доменами бактерий и архей, с включением эукарий как ветви архей).
Терминология
[ редактировать ]Термин «домен» был предложен Карлом Везе , Отто Кандлером и Марком Уиллисом (1990) в трехдоменной системе . Этот термин представляет собой синоним категории доминиона (лат. dominium ), введенной Муром в 1974 году. [ 2 ]
Разработка доменной системы
[ редактировать ]Карл Линней сделал классификацию «домен» популярной в знаменитой системе таксономии , которую он создал в середине восемнадцатого века. Позднее эта система была усовершенствована в ходе исследований Чарльза Дарвина , но не могла легко классифицировать бактерии , поскольку у них очень мало наблюдаемых особенностей, которые можно было бы сравнить с другими областями. [ 5 ]
Карл Везе совершил революционный прорыв, когда в 1977 году сравнил нуклеотидные последовательности 16s рибосомальной РНК и обнаружил, что ранговый «домен» содержит три ветви, а не две, как считали ученые ранее. Первоначально из-за физического сходства археи и бактерии были классифицированы вместе и названы «архебактериями». Однако теперь ученые знают, что эти две области вряд ли похожи и внутренне сильно различаются. [ 6 ]
Характеристики трех доменов
[ редактировать ]
Каждый из этих трех доменов содержит уникальную рибосомальную РНК . Это составляет основу трехдоменной системы. Хотя наличие ядерной мембраны отличает эукариев от архей и бактерий , у которых нет ядерной оболочки , археи и бактерии отличаются друг от друга из-за различий в биохимии их клеточных мембран и РНК- маркеров. [ 1 ]
Архея
[ редактировать ]Археи — это прокариотические клетки, обычно характеризующиеся мембранными липидами, которые представляют собой разветвленные углеводородные цепи, прикрепленные к глицерину посредством эфирных связей. Наличие этих эфирных связей у архей увеличивает их способность противостоять экстремальным температурам и сильнокислым условиям , но многие археи живут в мягкой среде. Галофилы , организмы, которые процветают в очень соленой среде, и гипертермофилы , организмы, которые процветают в чрезвычайно жаркой среде, являются примерами архей. [ 1 ]
У архей в ходе эволюции появились клетки разных размеров, но все они относительно малы. Их размер колеблется от 0,1 мкм до 15 мкм в диаметре и до 200 мкм в длину. Они размером с бактерии или схожи по размеру с митохондриями, обнаруженными в эукариотических клетках. Представители рода Thermoplasma — самые мелкие из архей. [ 1 ]
Бактерии
[ редактировать ]Цианобактерии и микоплазмы — два примера бактерий. Хотя бактерии, как и археи, являются прокариотическими клетками, их клеточные мембраны вместо этого состоят из бислоев фосфолипидов . Мембраны бактериальных клеток отличаются от мембран архейских клеток: они обычно не имеют эфирных связей, которые есть у архей. Внутри бактерий рибосомы имеют разные структуры РНК , поэтому они отнесены к другой категории. В двух- и трехдоменных системах это выделяет их в отдельный домен.
существует большое разнообразие В области бактерий . Это разнообразие еще больше усугубляется обменом генами между различными бактериальными линиями. Появление дубликатов генов между бактериями, в остальном отдаленно родственными, делает практически невозможным различение видов бактерий, подсчет видов бактерий на Земле или организацию их в древовидную структуру (если только структура не включает перекрестные связи между ветвями, что делает ее «сеть» вместо «дерева»). [ 1 ]
Эукария
[ редактировать ]Члены домена Eukarya, называемые эукариотами , имеют мембраносвязанные органеллы (включая ядро, содержащее генетический материал) и представлены пятью царствами : Plantae , Protozoa , Animalia , Chromista и Fungi . [ 1 ]
Исключение вирусов и прионов
[ редактировать ]Трехдоменная система не включает в себя ни одной формы неклеточной жизни . Стефан Лукета предложил систему пяти доминионов в 2012 году, добавив Prionobiota (бесклеточный и без нуклеиновой кислоты) и Virusobiota (бесклеточный, но с нуклеиновой кислотой). к традиционным трем доменам [ 9 ]
Альтернативные классификации
[ редактировать ]| Таксономический корневой узел | Два супердомена (спорно) | Две империи | Три домена | Пять Доминионов [ 10 ] | Пять королевств | Шесть королевств | Гипотеза эоцитов |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Биота / Жизнь / Жизнь | Ацитота / Афанобионта неклеточная жизнь |
Вирусная биота ( Вирусы , Вироиды ) | |||||
| Прионобиота ( Прионы ) | |||||||
| Цитота клеточная жизнь |
Прокариоты / Прокария ( Монера ) |
Бактерии | Бактерии | Монера | Эубактерии | Бактерии | |
| Архея | Архея | Архебактерии | Археи, включая эукариоты | ||||
| Эукариоты / Эукариоты | Протиста | ||||||
| Грибы | |||||||
| Растения | |||||||
| животное | |||||||
Альтернативные классификации жизни включают:
- Система двух империй или система супердоменов , предложенная Майром (1998), с группировками верхнего уровня Прокариот (или Монера ) и Эукариот. [ 11 ] [ 12 ]
- Гипотеза эоцитов , предложенная Lake et al . (1984), [ 13 ] который постулирует два домена: бактерии и археи, причем эукариоты включены в качестве подчиненной клады, ответвленной от архей. [ 14 ] [ 13 ] [ 15 ]
См. также
[ редактировать ]- Биологическая темная материя
- Неомура — две области жизни архей и эукариот.
- Филогенетика
- Структура белка
- Царство (вирусология) , эквивалентный ранг неклеточной жизни.
- Систематика
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Вёзе С., Кандлер О., Уилис М. (1990). «На пути к естественной системе организмов: предложение по доменам архей, бактерий и эукариев» . Proc Natl Acad Sci США . 87 (12): 4576–4579. Бибкод : 1990PNAS...87.4576W . дои : 10.1073/pnas.87.12.4576 . ПМК 54159 . ПМИД 2112744 .
- ^ Jump up to: а б Мур RT (1974). «Предложение о признании суперзваний» (PDF) . Таксон . 23 (4): 650–652. дои : 10.2307/1218807 . JSTOR 1218807 .
- ^ Нобс, Стефани-Джейн; Маклауд, Фрейзер И.; Вонг, Хон Лун; Бернс, Брендан П. (2022). «Эукария-химера: эукариоты, вторичное нововведение двух сфер жизни?» . Тенденции в микробиологии . 30 (5): 421–431. дои : 10.1016/j.tim.2021.11.003 . ПМИД 34863611 . S2CID 244823103 .
- ^ Дулитл, У. Форд (2020). «Эволюция: две области жизни или три?» . Современная биология . 30 (4): Р177–Р179. дои : 10.1016/j.cub.2020.01.010 . ПМИД 32097647 .
- ^ «Области жизни, геномика | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 1 декабря 2022 г.
- ^ «Таксономия I | Биология» . Обучение видению . Проверено 1 декабря 2022 г.
- ^ Кокс, CJ; Фостер, П.Г.; Хирт, Р.П.; Харрис, СР; Эмбли, ТМ (2008). «Архебактериальное происхождение эукариот» . Proc Natl Acad Sci США . 105 (51): 20356–61. Бибкод : 2008PNAS..10520356C . дои : 10.1073/pnas.0810647105 . ПМЦ 2629343 . ПМИД 19073919 .
- ^ Сиссарелли Ф.Д., Доркс Т., фон Меринг С., Криви С.Дж., Снел Б., Борк П. (2006). «На пути к автоматической реконструкции древа жизни с высокой точностью» (PDF) . Наука . 311 (5765): 1283–7. Бибкод : 2006Sci...311.1283C . CiteSeerX 10.1.1.381.9514 . дои : 10.1126/science.1123061 . ПМИД 16513982 . S2CID 1615592 .
- ^ Лукета С. (2012). «Новые взгляды на мегаклассификацию жизни» (PDF) . Протистология . 7 (4): 218–237. Архивировано из оригинала (PDF) 2 апреля 2015 года . Проверено 4 октября 2016 г.
- ^ Лукета, Стефан (2012). «Новые взгляды на мегаклассификацию жизни» (PDF) . Протистология . 7 (4): 218–237.
- ^ Майр, Э. (1998). «Две империи или три?» . ПНАС . 95 (17): 9720–9723. Бибкод : 1998PNAS...95.9720M . дои : 10.1073/pnas.95.17.9720 . ПМК 33883 . ПМИД 9707542 .
- ^ Кавальер-Смит, Т. (2004). «Всего шесть царств жизни» (PDF) . Учеб. Р. Сок. Лонд. Б. 271 (1545): 1251–1262. дои : 10.1098/rspb.2004.2705 . ПМК 1691724 . ПМИД 15306349 . Проверено 29 апреля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Лейк, Джорджия ; Хендерсон, Эрик; Оукс, Мелани; Кларк, Майкл В. (июнь 1984 г.). «Эоциты: новая структура рибосом указывает на царство, имеющее близкое родство с эукариотами» . ПНАС . 81 (12): 3786–3790. Бибкод : 1984PNAS...81.3786L . дои : 10.1073/pnas.81.12.3786 . ПМК 345305 . ПМИД 6587394 .
- ^ Арчибальд, Джон М. (23 декабря 2008 г.). «Эоцитарная гипотеза и происхождение эукариотических клеток» . ПНАС . 105 (51): 20049–20050. Бибкод : 2008PNAS..10520049A . дои : 10.1073/pnas.0811118106 . ПМЦ 2629348 . ПМИД 19091952 .
- ^ Уильямс, Том А.; Фостер, Питер Г.; Кокс, Саймон Дж.; Эмбли, Т. Мартин (декабрь 2013 г.). «Архейное происхождение эукариот поддерживает только две основные области жизни» . Природа . 504 (7479): 231–236. Бибкод : 2013Natur.504..231W . дои : 10.1038/nature12779 . ПМИД 24336283 . S2CID 4461775 .
