Бактерії-прокаріоти – живі «цеглинки» еволюції

Зміст

  • Представники царства прокариотов
  • Характеристика і будова
  • Постачальники кисню та азоту
  • Віруси – жива чи нежива матерія?
  • Царство грибів
  • Горизонтальний перенос генів

Перші живі організми (прокаріоти), які послужили вихідним матеріалом для еволюції життя на Землі, мали дуже примітивну будову. Бактерії відносять до прокариотам, оскільки у них немає ядра та інших органел, притаманних більш розвиненим формам життя.

Різноманітність мікробів

Представники царства прокариотов
Назва «прокаріоти» походить від давньогрецьких слів «перед» і «ядро», т. Е. Це організми, що існували ще до появи в клітинах ядер. Це своєрідні предки еукаріотів – видів, які мають оформлене клітинне ядро.

Прокаріоти – це одноклітинні бактерії, в яких немає чітко оформленого ядра клітини, обмеженого ядерною оболонкою, і додаткових мембранних органоїдів. Замість цього прокаріоти використовують структуру, що складається з ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти), білків і РНК (рибонуклеїнової кислоти).

Будова бактеріальної клітини: плазміди

Виняток становлять фотосинтезуючі організми, наприклад, ціанобактерії (синьо-зелені водорості), які мають плоскі цистерни – мембранна структура, що забезпечує процес життєдіяльності клітини. Ця група бактерій містить зелені й сині пігменти і бере участь у процесі фотосинтезу, насичуючи атмосферу киснем.

Ще один представник царства прокариотов – археї (лат. «Древній, первозданний»). Ці одноклітинні бактерії цікаві не тільки тим, що у них немає ядра, але й особливостями харчування. Так, вони можуть існувати і знаходити їжу в самих екстремальних умовах – в гарячих джерелах і солоних озерах. Археї широко поширені в океанах, ґрунті, болотах, навіть в організмі людини. Ці бактерії відіграють одну з провідних ролей у круговороті вуглецю та азоту на нашій планеті.

Архебактерії

Отже, до прокаріотів ставляться всі бактерії, включаючи синьо-зелені водорості і археї. Деякі вчені відносять до царства прокариотов і віруси, але спільної думки на їх рахунок поки не існує, так як деякі біологи не вважають віруси живими організмами.

Вважається, що прокаріоти з’явилися близько 3,5 млрд років тому, і тільки через 2500000000 років після них виникли перші еукаріотні клітини. Всі мікроорганізми, що входять в царство прокариотов, так чи інакше сприяли створенню та підтриманню життя на Землі.

Характеристика і будова
В середньому розмір клітини-прокаріоти від 1 до 10 мкм. Ми вже знаємо, що бактерії – це прокаріоти, у яких немає клітинного ядра. Замість нього в клітці знаходиться єдина велика кільцева або лінійна молекула ДНК. Ця молекула містить основну частину генетичного матеріалу клітини і називається нуклеоїд («подібний ядру»). Прокаріоти вважають предками мітохондрій і пластид – енергетичних станцій клітин еукаріотів.

Будова бактерільной клітини

Нитки ДНК і білки (гістони) в прокаріотичних клітинах не взаємодіють, на відміну від клітин еукаріот. Однак, за аналогією, комплекс ДНК і білків називають хромосомою. Хромосома прокаріоти кріпиться до мембрани клітини, як правило, в одній точці. При подвоєнні хромосоми копії розходяться в різні боки, утворюючи нові клітини, тобто розмножуються простим поділом.

На відміну від еукаріотів в цих мікроорганізмах немає мітохондрій, ендоплазматичної мережі та інших органоїдів. Тобто як більш примітивні організми прокаріоти не містять тих мембранних структур, які упорядковують будова еукаріотів.

Навколишнє середовище прокариотов практично нічим не обмежена. Виживати в будь-яких умовах бактеріям допомагають особливості їх способів отримання їжі:

Осмотрофное – харчування без захоплення твердих частинок, тобто поглинання поживних речовин, розчинених у навколишньому середовищі, безпосередньо через поверхню клітини.
Автотрофний – синтез органіки з неорганічних речовин, здійснюваний фотосинтезом (енергія світла) або хемосинтезом (енергія хімічних реакцій). Характерні представники – синьо-зелені водорості.
синьо-зелені водорості

Клітини прокаріотів можуть мати різну форму: прямі або зігнуті палички, кульки. Часто їх клітини утворюють колонії у вигляді нитки або грона, можуть бути нерухомими або пересуватися за допомогою джгутиків.

Еукаріоти і прокаріоти розрізняються настільки сильно, що вчені-систематики відносять їх до найбільшим підрозділам живої природи – царствам.
Постачальники кисню та азоту
Одним з яскравих представників царства прокариотов є ціанобактерії (синьо-зелені водорості). Ці бактерії вважають найбільш близькими до перших копалиною мікроорганізмам, знайденим вченими. Вік предків синьо-зелених водоростей становить приблизно 3500000000 років.

Синьо-зелені водорості – це єдині бактерії, здатні виділяти кисень. Правда, для самих водоростей це побічний продукт, але для існування життя на нашій планеті це одна з основних умов.

водорості
Ціанобактерії

Синьо-зелені водорості дуже складно організовані й мають різні форми та розміри. Ці мікроорганізми здатні навіть змінювати свій колір від темно-синього до світло-зеленого залежно від спектрального складу світла.

Крім здатності виділяти кисень, синьо-зелені водорості мають ще одну дуже корисну рису – вони можуть зв’язувати атмосферний азот і робити його доступним для інших живих організмів. Ця остання здатність робить синьо-зелені водорості незамінними для всіх рослин, які не можуть самостійно добувати азот з навколишнього середовища.

Віруси – жива чи нежива матерія?
Віруси вражають всі типи живих організмів: рослини, тварин, бактерії, навіть самі віруси. Віруси бактерій називають бактеріофагами, а віруси інших вірусів – віруси-сателіти (вибачте за тавтологію).

Віруси в крові

Віруси відносять до неклеточной формі життя. Вони займають положення між живою та неживою матерією. У вірусів немає цитоплазми і інших клітинних органоїдів. Відсутність власного обміну речовин ріднить віруси з неживою природою.

Разом з тим віруси відмінно живуть і розмножуються всередині клітин інших організмів, що робить їх схожими з живими істотами. Але поза клітини-хазяїна вірус існує тільки в кристалічній формі.

При вивченні особливостей будови і поведінки вірусів стає зрозуміло, чому наука ніяк не визначиться з їх приналежністю.

Царство грибів
Гриби в систематиці живої природи стоять окремо. Довгий час вважалося, що гриби відносяться до рослин, що не містить хлорофіл. Однак сучасна наука виділяє гриби в окреме царство, що поєднує ознаки рослин і тварин. Дослідження показали, що гриби поділяються на кілька великих груп, деякі з них навіть не є спорідненими.

Мікроскопічні грибки

Відсутність хлорофілу ріднить гриби з тваринами, оскільки вони використовують гетеротрофний спосіб харчування. Тобто гриби поглинають готові органічні сполуки, розчинені в навколишньому середовищі, і виділяють сечовину, як тварини. У цьому їхня відмінність від рослин, які виробляють їжу за допомогою процесу фотосинтезу.

У той же час гриби мають клітинні стінки, можливість необмеженого зростання і не здатні пересуватися, як і рослини.

Гриби відносять до еукаріотів, але за розміром геному вони наближаються до прокариотам. Тобто у клітинах грибів є ядро ​​з ДНК-структурою, але процес передачі генної інформації може відбуватися і за допомогою вірусів. Розмір генома грибів і розмір хромосом значно менше, ніж у інших видів еукаріотів.
гриби

Точне визначення царства грибів відсутня, але їх вивчення необхідно для розуміння еволюції життя на Землі.

Горизонтальний перенос генів
Вперше цей процес був описаний в Японії в 1959 р Горизонтальний перенос генів має широке поширення в царстві прокариотов і навіть у деяких еукаріотних клітин. На відміну від звичного нам вертикального переносу генів (від пращура до нащадка) сенс горизонтального процесу полягає в передачі генного матеріалу організму, яка не є нащадком вихідної клітини. Саме такий принцип використовує сучасна генна інженерія.

молекула ДНК

Відкриття такого обміну генним матеріалом вплинуло на вчення про еволюцію життя. Раніше вчені вважали, що види не можуть обмінюватися спадковою інформацією між собою. Однак прокаріоти передають генну інформацію як самостійно, так і за допомогою вірусів-бактеріофагів. Тобто в минулому нашої планети, населеної стародавніми мікроорганізмами, існував масований перенесення генетичної інформації, що не могло не вплинути на те, яким шляхом пішов процес еволюції на Землі.

Посилання на основну публікацію