DIE 3 BEREICHE IN DER BIOLOGIE (WOESE KLASSIFIKATION) - BIOLOGIE - 2025

Die drei Bereiche der Biologie oder das Drei-Domänen-System ist eine vom Biologen Carl Woese Ende der 1970er Jahre vorgeschlagene Klassifizierung, die organische Wesen in die Bereiche Bakterien, Archaea und Eukaryota unterteilt.

Diese Einteilung in "Domänen" ist dem traditionellen System der Aufteilung in fünf oder sechs Königreiche überlegen, mit dem wir am besten vertraut sind. Die grundlegende Unterteilung von Domänen besteht darin, Prokaryoten in zwei Domänen zu unterteilen, in denen Archaeen eher mit Eukaryoten verwandt sind als mit der anderen Gruppe von Prokaryoten - Bakterien.

Quelle: Rock 'n Roll, aus Wikimedia Commons

Diese phylogenetische Anordnung wird von den meisten Biologen weitgehend akzeptiert. Mit der Entwicklung von Bioinformatik und statistischen Instrumenten haben einige Autoren jedoch neue Beziehungen zwischen Lebewesen vorgeschlagen, die sich der Klassifizierung von Woese widersetzen.

Klassifikationsgeschichte

Aufteilung in zwei Königreiche: Animalia und Plantae

Vor der Veröffentlichung der Werke von Woese und seinen Kollegen verwendeten Biologen eine "traditionelle" Klassifikation, wobei eine einfache und intuitive Zweiteilung verwendet wurde, bei der Pflanzen von Tieren getrennt wurden - formal Animalia und Plantae.

In dieser Abteilung wurden alle Bakterien, Pilze und photosynthetischen Protisten als "Pflanzen" betrachtet, während Protozoen zusammen mit Tieren gruppiert wurden.

Mit dem Fortschritt der Wissenschaft, der Entwicklung moderner Methoden und einer gründlicheren Analyse organischer Wesen wurde klar, dass die Unterteilung in Pflanzen und Tiere nicht zur wahren Evolutionsgeschichte dieser passte. Tatsächlich war es eine "rustikale" und inkonsistente Vereinfachung der Beziehungen zwischen ihnen.

Aufteilung in drei Königreiche:

Um dieser Situation abzuhelfen, fügte der renommierte Evolutionsbiologe und Ornithologe Ernst Haeckel der Liste ein neues Königreich hinzu: das Protista-Königreich.

Diese Klassifizierung erreichte eine klarere Aufteilung der Formen, die offensichtlich nicht gruppiert werden sollten. Die Klassifizierung blieb jedoch alarmierend problematisch.

Aufteilung in fünf Königreiche

1969 schlug der amerikanische Ökologe Robert Harding Whittaker das Aufteilungsschema in fünf Königreiche vor: Animalia, Plantae, Fungi, Monera und Prostista.

Dieses System basiert hauptsächlich auf den Zelltypen, aus denen Organismen bestehen. Die Mitglieder von Monera sind einzellige und prokaryotische Wesen, während die Protisten ebenfalls einzellig, aber eukaryotisch sind.

Die verbleibenden drei Königreiche - Animalia, Plantae und Fungi - werden hinsichtlich ihrer Art der Nährstoffaufnahme klassifiziert. Pflanzen haben Photosynthesefähigkeiten, Pilze scheiden Enzyme in die Umwelt aus, gefolgt von der Aufnahme von Nährstoffen, und Tiere verbrauchen ihre Nahrung mit innerer oder äußerer Verdauung.

Die Aufteilung der Organismen in fünf Königreiche wurde von den damaligen Systematikern weitgehend akzeptiert, da sie der Ansicht waren, dass die Klassifizierung zunehmend an die tatsächlichen evolutionären Beziehungen der Lebewesen angepasst wurde.

Aufteilung in drei Bereiche

In den 1970er Jahren begann Professor Carl Woese von der Universität von Illinois, Beweise für eine bestimmte unbekannte Gruppe sehr auffälliger einzelliger Organismen zu finden. Diese lebten in Umgebungen mit extremen Temperatur-, Salzgehalt- und pH-Bedingungen, in denen angenommen wurde, dass das Leben nicht aufrechterhalten werden kann.

Auf den ersten Blick wurden diese Organismen als Bakterien klassifiziert und als Archaebakterien bezeichnet. Ein tieferer und detaillierterer Blick auf die Archaebakterien machte jedoch deutlich, dass die Unterschiede zu den Bakterien so auffällig waren, dass sie nicht in dieselbe Gruppe eingeteilt werden konnten. Tatsächlich war die Ähnlichkeit nur oberflächlich.

Auf diese Weise ermöglichte die molekulare Evidenz dieser Forschergruppe, ein Klassifizierungssystem für drei Domänen zu etablieren: Bakterien, Archaea und Eukaryota.

Das Vorschlagen neuartiger genealogischer Beziehungen zwischen Organismen war ein Ereignis von großer Bedeutung in der modernen Biologie. Diese wichtige Entdeckung führte dazu, dass Woese im Jahr 2000 die National Medal of Science gewann.

Die drei Lebensbereiche

Der von Carl Woese vorgeschlagene Lebensbaum legt die möglichen genealogischen Beziehungen zwischen organischen Wesen fest und legt die Existenz von drei Lebensbereichen nahe.

Diese Hypothese wurde dank der Analyse von 16S-ribosomaler RNA - abgekürzt als 16S-rRNA - vorgeschlagen.

Dieser Marker ist Bestandteil der 30S-Untereinheit des prokaryotischen Ribosoms. Nach Woeses Arbeit wurde es häufig für phylogenetische Inferenzen verwendet. Heute ist es sehr nützlich, die Klassifizierung und Identifizierung von Bakterien zu etablieren.

Im Folgenden werden die bemerkenswertesten Merkmale jedes Mitglieds beschrieben, aus denen die drei Lebensbereiche bestehen:

Archaea Domain

Archaea

Archaea sind Organismen, die hauptsächlich durch die Umgebung gekennzeichnet sind, in der unter anderem extreme Bedingungen wie Temperatur, Säuregehalt und pH-Wert herrschen.

Auf diese Weise wurden sie in Gewässern mit signifikant hohen Salzkonzentrationen, sauren Umgebungen und heißen Quellen gefunden. Darüber hinaus bewohnen einige Archaeen auch Regionen mit "durchschnittlichen" Bedingungen, wie den Boden oder den Verdauungstrakt einiger Tiere.

Aus zellulärer und struktureller Sicht sind Archaeen gekennzeichnet durch: Sie haben keine Kernmembran, die Lipide der Membranen sind durch Etherbindungen verbunden, sie stellen eine Zellwand dar - diese besteht jedoch nicht aus Peptidoglycan und die Struktur der Gene ist ähnlich wie Eukaryoten auf kreisförmigen Chromosomen.

Die Reproduktion dieser Prokaryoten ist asexuell und ein horizontaler Gentransfer wurde nachgewiesen.

Klassifikation der Archaeen

Sie werden als methanogen, halophil und thermoacidophil klassifiziert. Die erste Gruppe verwendet Kohlendioxid, Wasserstoff und Stickstoff zur Energieerzeugung und erzeugt Methangas als Abfallprodukt. Der erste zu sequenzierende Bogen gehört zu dieser Gruppe.

Die zweite Gruppe, die Halophilen, sind "Salzliebhaber". Für seine Entwicklung ist es notwendig, dass die Umwelt eine Salzkonzentration aufweist, die etwa zehnmal höher ist als die des Ozeans. Einige Arten vertragen bis zu 30-mal höhere Konzentrationen. Diese Mikroorganismen kommen im Toten Meer und in verdampften Teichen vor.

Schließlich können Thermoacidophile extremen Temperaturen standhalten: über 60 Grad (einige vertragen mehr als 100 Grad) und unter dem Gefrierpunkt von Wasser.

Es muss klargestellt werden, dass dies die optimalen Bedingungen für das Leben dieser Mikroorganismen sind - wenn wir sie Raumtemperatur aussetzen, ist es durchaus möglich, dass sie sterben.

Bakteriendomäne

Mycobacterium tuberculosis Bakterien

Die Bakteriendomäne umfasst eine große Gruppe prokaryotischer Mikroorganismen. Im Allgemeinen assoziieren wir sie normalerweise mit Krankheiten. Nichts ist weiter von der Realität entfernt als dieses Missverständnis.

Obwohl es stimmt, dass bestimmte Bakterien tödliche Krankheiten verursachen, sind viele von ihnen nützlich oder leben in unserem Körper, um entsprechende Beziehungen aufzubauen, die Teil unserer normalen Flora sind.

Bakterien haben keine Kernmembran, ihnen fehlen selbst Organellen, ihre Zellmembran besteht aus Lipiden mit Esterbindungen und die Wand besteht aus Peptidoglycan.

Sie vermehren sich ungeschlechtlich und horizontale Gentransferereignisse wurden nachgewiesen.

Klassifizierung von Bakterien

Obwohl die Klassifizierung von Bakterien sehr komplex ist, werden wir hier die grundlegenden Unterteilungen der Domäne Cyanobakterien und Eubakterien diskutieren.

Die Mitglieder von Cyanobakterien sind blaugrüne photosynthetische Bakterien, die Sauerstoff produzieren. Dem Fossilienbestand zufolge erschienen sie vor etwa 3,2 Milliarden Jahren und waren für den drastischen Wechsel von einer anaeroben zu einer aeroben Umgebung (reich an Sauerstoff) verantwortlich.

Eubakterien sind ihrerseits die wahren Bakterien. Diese treten in unterschiedlichen Morphologien auf (unter anderem Kokken, Bazillen, Vibrios, Helix) und haben für ihre Mobilität modifizierte Strukturen wie Zilien und Flagellen.

Eukarya Domain

Eukaryotische Darstellung menschlicher Zellen. Sie können den Kern sehen

Eukaryoten sind Organismen, die sich hauptsächlich durch das Vorhandensein eines genau definierten Kerns auszeichnen, der durch eine komplexe biologische Membran begrenzt ist.

Im Vergleich zu den anderen Domänen weist die Membran eine Vielzahl von Strukturen auf und die Lipide weisen esterartige Bindungen auf. Sie präsentieren echte Organellen, die durch Membranen begrenzt sind, die Struktur des Genoms ähnelt der von Archaeen und ist in linearen Chromosomen organisiert.

Die Gruppenreproduktion ist außerordentlich vielfältig und weist sowohl sexuelle als auch asexuelle Modalitäten auf. Viele Gruppenmitglieder können sich auf beide Arten reproduzieren - sie schließen sich nicht gegenseitig aus.

Klassifikation von Eukaryoten

Es umfasst vier Königreiche mit sehr unterschiedlichen und heterogenen Formen: die Protisten, Pilze, Pantas und Tiere.

Protisten sind einzellige Eukaryoten wie Euglena und Paremecia. Die Organismen, die wir allgemein als Pilze kennen, sind die Mitglieder des Pilzreichs. Es gibt uni- und mehrzellige Formen. Sie sind Schlüsselelemente in Ökosystemen, um tote organische Stoffe abzubauen.

Pflanzen bestehen aus photosynthetischen Organismen mit einer Zellwand, die hauptsächlich aus Zellulose besteht. Das auffälligste Merkmal ist das Vorhandensein des photosynthetischen Pigments Chlorophyll.

Es umfasst Farne, Moose, Farne, Gymnospermen und Angiospermen.

Tiere umfassen eine Gruppe heterotropher mehrzelliger organischer Wesen, von denen die meisten über die Fähigkeit zur Bewegung und Verschiebung verfügen. Sie sind in zwei große Gruppen unterteilt: Wirbellose und Wirbellose.

Wirbellose Tiere bestehen aus Poriferen, Nesseltieren, Nematoden, Weichtieren, Arthropoden, Stachelhäutern und anderen kleinen Gruppen. Ebenso sind Wirbeltiere Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere.

Tiere haben es geschafft, praktisch alle Umgebungen, einschließlich Ozeane und Luftumgebungen, zu kolonisieren und für jede eine komplexe Reihe von Anpassungen aufzuweisen.

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