HAUPTUNTERSCHIEDE ZWISCHEN ARCHAEEN UND BAKTERIEN - BIOLOGIE - 2025

Die Hauptunterschiede zwischen Archaeen und Bakterien beruhen auf molekularstrukturellen und metabolischen Aspekten, die wir im Folgenden entwickeln werden. Die Archaea-Domäne gruppiert taxonomisch einzellige Mikroorganismen mit prokaryotischer Zellmorphologie (ohne Kernmembran oder zytoplasmatische Organellenmembranen), Eigenschaften, die Bakterien ähneln.

Es gibt jedoch auch Merkmale, die sie voneinander trennen, da Archaeen mit ganz besonderen Anpassungsmechanismen ausgestattet sind, die es ihnen ermöglichen, in Umgebungen mit extremen Bedingungen zu leben.

Abbildung 1. Escherichia coli-Bakterien. Quelle: NIAID, über Wikimedia Commons

Die Bakteriendomäne enthält die am häufigsten vorkommenden Formen von Bakterien, die als Eubakterien oder echte Bakterien bezeichnet werden. Dies sind auch einzellige, mikroskopisch kleine, prokaryotische Organismen, die in jeder Umgebung mit gemäßigten Bedingungen leben.

Entwicklung der Taxonomie dieser Gruppen

Im 4. Jahrhundert v. Chr. Wurden Lebewesen nur in zwei Gruppen eingeteilt: Tiere und Pflanzen. Van Leeuwenhoek konnte im 17. Jahrhundert mit einem von ihm selbst gebauten Mikroskop Mikroorganismen beobachten, die bis dahin unsichtbar waren, und Protozoen und Bakterien unter dem Namen "animáculos" beschreiben.

Im 18. Jahrhundert wurden "mikroskopische Tiere" in die systematischen Klassifikationen von Carlos Linneo aufgenommen. Mitte des neunzehnten Jahrhunderts gruppiert ein neues Königreich Bakterien: Haeckel postulierte eine Systematik, die auf drei Königreichen basiert; Königreich Plantae, Königreich Animalia und Königreich Protista, die Mikroorganismen mit einem Kern (Algen, Protozoen und Pilze) und Organismen ohne Kern (Bakterien) gruppierten.

Seit diesem Datum haben mehrere Biologen unterschiedliche Klassifizierungssysteme (Chatton 1937, Copeland 1956, Whittaker 1969) und die Kriterien für die Klassifizierung von Mikroorganismen vorgeschlagen, die zunächst auf morphologischen Unterschieden und Unterschieden in der Färbung (Gram-Färbung) beruhen. Sie basierten auf metabolischen und biochemischen Unterschieden.

Im Jahr 1990 entdeckte Carl Woese unter Anwendung molekularer Sequenzierungstechniken in Nukleinsäuren (ribosomale Ribonukleinsäure, rRNA), dass es unter den als Bakterien gruppierten Mikroorganismen sehr große phylogenetische Unterschiede gab.

Diese Entdeckung zeigte, dass Prokaryoten keine monophyletische Gruppe (mit einem gemeinsamen Vorfahren) sind, und Woese schlug dann drei von ihm benannte Evolutionsdomänen vor: Archaea, Bacteria und Eukarya (kernhaltige Zellorganismen).

Unterschiedliche Eigenschaften von Archaea und Bakterien

Archaea- und Bakterienorganismen haben gemeinsame Merkmale, da beide einzellig, frei oder aggregiert sind. Sie haben keinen definierten Kern oder Organellen, sie haben durchschnittlich eine Zellgröße zwischen 1 und 30 μm.

Sie weisen signifikante Unterschiede hinsichtlich der molekularen Zusammensetzung einiger Strukturen und der Biochemie ihres Stoffwechsels auf.

Lebensraum

Bakterienarten leben in einer Vielzahl von Lebensräumen: Sie haben Brack- und Süßwasser, heiße und kalte Umgebungen, sumpfige Gebiete, marine Sedimente und Felsspalten besiedelt und können auch in atmosphärischer Luft leben .

Sie können mit anderen Organismen in den Verdauungsröhrchen von Insekten, Mollusken und Säugetieren, Mundhöhlen, Atem- und Urogenitaltrakt von Säugetieren und Blut von Wirbeltieren leben.

Abbildung 2. Heiße Quellen, extreme Lebensräume, in denen Organismen der Archaea-Gruppe leben, die ihnen normalerweise leuchtende Farben verleihen. Quelle: CNX OpenStax über Wikipedia

Auch die zu Bakterien gehörenden Mikroorganismen können Parasiten, Symbionten oder Kommensale von Fischen, Wurzeln und Stängeln von Pflanzen, von Säugetieren sein; Sie können mit Flechtenpilzen und Protozoen in Verbindung gebracht werden. Sie können auch Lebensmittelkontaminanten sein (unter anderem Fleisch, Eier, Milch, Meeresfrüchte).

Die Arten der Archaea-Gruppe verfügen über Anpassungsmechanismen, die ihr Leben in Umgebungen mit extremen Bedingungen ermöglichen. Sie können bei Temperaturen unter 0 ° C und über 100 ° C (eine Temperatur, die Bakterien nicht unterstützen können) bei extrem alkalischen oder sauren pH-Werten und Salzkonzentrationen leben, die viel höher sind als die von Meerwasser.

Methanogene Organismen (die Methan, CH _{4 produzieren} ) gehören ebenfalls zur Archaea-Domäne.

Plasma Membran

Die Hülle prokaryotischer Zellen wird im Allgemeinen von der cytoplasmatischen Membran, der Zellwand und der Kapsel gebildet.

Die Plasmamembran von Organismen der Bakteriengruppe enthält kein Cholesterin oder andere Steroide, sondern lineare Fettsäuren, die über Esterbindungen an Glycerin gebunden sind.

Die Membran der Mitglieder von Archaea kann aus einer Doppelschicht oder einer Lipidmonoschicht bestehen, die niemals Cholesterin enthält. Membranphospholipide bestehen aus langkettigen, verzweigten Kohlenwasserstoffen, die über Etherbindungen an Glycerin gebunden sind.

Zellwand

In Organismen der Bakteriengruppe besteht die Zellwand aus Peptidoglykanen oder Murein. Archaea-Organismen besitzen Zellwände, die Pseudopeptidoglycan, Glykoproteine ​​oder Proteine ​​enthalten, als Anpassung an extreme Umweltbedingungen.

Zusätzlich können sie eine äußere Schicht aus Proteinen und Glykoproteinen präsentieren, die die Wand bedeckt.

Ribosomale Ribonukleinsäure (rRNA)

RRNA ist eine Nukleinsäure, die an der Proteinsynthese beteiligt ist - der Produktion der Proteine, die die Zelle benötigt, um ihre Funktionen zu erfüllen und für ihre Entwicklung - und die Zwischenschritte dieses Prozesses steuert.

Die Nukleotidsequenzen in ribosomalen Ribonukleinsäuren unterscheiden sich in Archaea- und Bacteria-Organismen. Diese Tatsache wurde von Carl Woese in seinen Studien von 1990 entdeckt, die zur Trennung dieser Organismen in zwei verschiedene Gruppen führten.

Endosporenproduktion

Einige Mitglieder der Bakteriengruppe können Überlebensstrukturen produzieren, die als Endosporen bezeichnet werden. Wenn die Umweltbedingungen sehr ungünstig sind, können Endosporen ihre Lebensfähigkeit über Jahre hinweg aufrechterhalten, wobei der Stoffwechsel praktisch Null ist.

Diese Sporen sind extrem beständig gegen Hitze, Säuren, Strahlung und verschiedene chemische Mittel. In der Archaea-Gruppe wurden keine Arten gemeldet, die Endosporen bilden .

Bewegung

Einige Bakterien haben Flagellen, die Mobilität bieten; Spirochäten haben ein axiales Filament, mit dem sie sich in flüssigen, viskosen Medien wie Schlamm und Humus bewegen können.

Einige lila und grüne Bakterien, Cyanobakterien und Archaea besitzen Gasvesikel, die es ihnen ermöglichen, sich durch Schweben zu bewegen. Die bekannten Archaea-Arten haben keine Anhänge wie Flagellen oder Filamente.

Abbildung 3. Río Tinto, eine extreme Umgebung in Huelva, Spanien, in der sich die Arqueas der Gattungen Metallosphaera und Sulfolobus entwickeln. Quelle: Riotinto2006, aus Wikimedia Commons

Photosynthese

Innerhalb der Bakteriendomäne gibt es Arten von Cyanobakterien, die eine sauerstoffhaltige Photosynthese durchführen können (die Sauerstoff produziert), da sie Chlorophyll und Phycobiline als akzessorische Pigmente enthalten, Verbindungen, die das Sonnenlicht einfangen.

Diese Gruppe enthält auch Organismen, die eine anoxygene Photosynthese (die keinen Sauerstoff produziert) durch Bakteriochlorophylle durchführen, die Sonnenlicht absorbieren, wie z. B.: Roter oder violetter Schwefel und rote schwefelfreie Bakterien, grüner Schwefel und grüne schwefelfreie Bakterien.

In der Archaea-Domäne wurden keine photosynthetischen Spezies beschrieben, aber die Gattung Halobacterium mit extremen Halophyten kann unter Verwendung von Sonnenlicht ohne Chlorophyll Adenosintriphosphat (ATP) produzieren. Sie haben das retinale Purpurpigment, das an Membranproteine ​​bindet und einen Komplex namens Bakteriorhodopsin bildet.

Der Bakteriorhodopsin-Komplex absorbiert Energie aus dem Sonnenlicht und kann bei Freisetzung H ⁺ -Ionen nach außen pumpen und die Phosphorylierung von ADP (Adenosindiphosphat) zu ATP (Adenosintriphosphat) fördern, aus dem der Mikroorganismus Energie gewinnt.

Verweise

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