DE 3 DOMEINEN IN DE BIOLOGIE (WOESE CLASSIFICATIE) - BIOLOGIE - 2026

De drie domeinen van de biologie of het systeem met drie domeinen is een classificatie die eind jaren zeventig door de bioloog Carl Woese werd voorgesteld en die organische wezens verdeelde in de domeinen Bacteria, Archaea en Eukaryota.

Deze indeling in "domeinen" is superieur aan het traditionele systeem van opdeling in vijf of zes koninkrijken, waarmee we het meest vertrouwd zijn. De fundamentele verdeling van domeinen is om prokaryoten in twee domeinen te verdelen, waarbij archaea meer verwant zijn aan eukaryoten dan aan de andere groep prokaryoten - bacteriën.

Bron: Rock 'n Roll, van Wikimedia Commons

Deze fylogenetische regeling wordt door de meeste biologen algemeen aanvaard. Met de ontwikkeling van bio-informatica en statistische hulpmiddelen hebben sommige auteurs echter nieuwe relaties tussen levende wezens voorgesteld, wat de classificatie van Woese tart.

Classificatie geschiedenis

Verdeling in twee koninkrijken: Animalia en Plantae

Vóór de publicatie van de werken van Woese en zijn collega's, gebruikten biologen een "traditionele" classificatie, gebruikmakend van een eenvoudige en intuïtieve dichotomie die planten van dieren scheidde - formeel Animalia en Plantae.

In deze divisie werden alle bacteriën, schimmels en fotosynthetische protisten als 'planten' beschouwd, terwijl protozoa samen met dieren werden gegroepeerd.

Met de vooruitgang van de wetenschap, de ontwikkeling van moderne methodologieën en een meer grondige analyse van organische wezens, werd het duidelijk dat de indeling in planten en dieren niet paste in de ware evolutionaire geschiedenis hiervan. In feite was het een "rustieke" en inconsistente vereenvoudiging van de onderlinge relaties.

Verdeling in drie koninkrijken:

Om deze situatie te verhelpen, heeft de vermaarde evolutiebioloog en ornitholoog Ernst Haeckel een nieuw koninkrijk aan de lijst toegevoegd: het Protista-koninkrijk.

Deze classificatie leidde tot een duidelijkere indeling van vormen die uiteraard niet gegroepeerd zouden moeten worden. De classificatie bleef echter verontrustend problematisch.

Verdeling in vijf koninkrijken

In 1969 stelde de Amerikaanse ecoloog Robert Harding Whittaker het verdelingsschema voor in vijf koninkrijken: Animalia, Plantae, Fungi, Monera en Prostista.

Dit systeem is voornamelijk gebaseerd op de celtypen waaruit organismen bestaan. De leden van Monera zijn eencellige en prokaryote wezens, terwijl de protisten ook eencellig zijn, maar eukaryoot.

De overige drie koninkrijken - Animalia, Plantae en Fungi - worden geclassificeerd in termen van hun wijze van opname van voedingsstoffen. Planten hebben fotosynthetische vermogens, schimmels scheiden enzymen af ​​in het milieu, gevolgd door opname van voedingsstoffen, en dieren consumeren hun voedsel, met interne of externe vertering.

De indeling van organismen in vijf rijken werd algemeen aanvaard door de systematici van die tijd, aangezien ze van mening waren dat de classificatie in toenemende mate werd aangepast aan de werkelijke evolutionaire relaties van levende wezens.

Verdeling in drie domeinen

In de jaren zeventig begon professor Carl Woese van de Universiteit van Illinois bewijs te vinden voor een bepaalde onbekende groep van zeer opvallende eencellige organismen. Deze leefden in omgevingen met extreme omstandigheden van temperatuur, zoutgehalte en pH, waar men dacht dat het leven niet in stand kon worden gehouden.

Op het eerste gezicht werden deze organismen geclassificeerd als bacteriën en werden ze archaebacteriën genoemd. Door dieper en gedetailleerder naar de archaebacteriën te kijken, werd echter duidelijk dat de verschillen met bacteriën zo opvallend waren dat ze niet in dezelfde groep konden worden ingedeeld. In feite was de gelijkenis slechts oppervlakkig.

Op deze manier stelde het moleculaire bewijs deze groep onderzoekers in staat een classificatiesysteem op te zetten van drie domeinen: Bacteria, Archaea en Eukaryota.

Het voorstellen van nieuwe genealogische relaties tussen organismen was een gebeurtenis van groot belang in de moderne biologie. Deze belangrijke ontdekking bracht Woese ertoe de National Medal of Science in 2000 te winnen.

De drie domeinen van het leven

De door Carl Woese voorgestelde levensboom legt de mogelijke genealogische relaties tussen organische wezens vast en suggereert het bestaan ​​van drie domeinen van het leven.

Deze hypothese werd voorgesteld dankzij de analyse van 16S ribosomaal RNA - afgekort als 16S rRNA.

Deze marker is een onderdeel van de 30S-subeenheid van het prokaryotische ribosoom. In navolging van Woese's werk is het op grote schaal gebruikt voor fylogenetische gevolgtrekkingen. Tegenwoordig is het erg handig om de classificatie en identificatie van bacteriën vast te stellen.

Hieronder zullen we de meest opvallende kenmerken beschrijven van elk van de leden die deel uitmaken van de drie domeinen van het leven:

Archaea-domein

Archaea

Archaea zijn organismen die voornamelijk worden gekenmerkt door leefomgevingen met extreme omstandigheden van temperatuur, zuurgraad, pH, onder andere.

Op deze manier zijn ze gevonden in wateren met significant hoge zoutconcentraties, zure omgevingen en warmwaterbronnen. Bovendien bewonen sommige archaea ook gebieden met "gemiddelde" omstandigheden, zoals de bodem of het spijsverteringskanaal van sommige dieren.

Vanuit cellulair en structureel oogpunt worden archaea gekenmerkt door: ze hebben geen kernmembraan, de lipiden van de membranen zijn verbonden door etherbindingen, ze presenteren een celwand - maar deze is niet samengesteld uit peptidoglycaan, en de structuur van de genen is vergelijkbaar met eukaryoten op cirkelvormige chromosomen.

De reproductie van deze prokaryoten is aseksueel en horizontale genoverdracht is aangetoond.

Classificatie van archaea

Ze zijn geclassificeerd als methanogeen, halofiel en thermoacidofiel. De eerste groep gebruikt kooldioxide, waterstof en stikstof om energie te produceren, waarbij methaangas als afvalproduct wordt geproduceerd. De eerste boog die moet worden gesequenced, behoort tot deze groep.

De tweede groep, de halofielen, zijn "liefhebbers van zout". Voor de ontwikkeling ervan is het noodzakelijk dat het milieu een zoutconcentratie heeft die ongeveer 10 keer groter is dan die van de oceaan. Sommige soorten kunnen concentraties tot 30 keer hoger verdragen. Deze micro-organismen komen voor in de Dode Zee en in verdampte vijvers.

Ten slotte zijn thermoacidofielen bestand tegen extreme temperaturen: meer dan 60 graden (sommige kunnen meer dan 100 graden verdragen) en minder dan het vriespunt van water.

Het is noodzakelijk om duidelijk te maken dat dit de optimale omstandigheden zijn voor het leven van deze micro-organismen - als we ze aan kamertemperatuur blootstellen, is het heel goed mogelijk dat ze zullen sterven.

Bacteriedomein

Mycobacterium tuberculosis-bacteriën

Het bacteriedomein omvat een grote groep prokaryote micro-organismen. Over het algemeen associëren we ze meestal met ziekten. Niets is minder werkelijkheid dan dit misverstand.

Hoewel het waar is dat bepaalde bacteriën dodelijke ziekten veroorzaken, zijn veel van hen heilzaam of leven ze in ons lichaam en vormen ze commensale relaties, die deel uitmaken van onze normale flora.

Bacteriën hebben geen kernmembraan, ze missen zelf organellen, hun celmembraan bestaat uit lipiden met ester-achtige bindingen en de wand bestaat uit peptidoglycaan.

Ze planten zich ongeslachtelijk voort, en horizontale genoverdrachtsgebeurtenissen zijn aangetoond.

Classificatie van bacteriën

Hoewel de classificatie van bacteriën erg complex is, zullen we hier de fundamentele indelingen van het domein, cyanobacteriën en eubacteriën, bespreken.

De leden van cyanobacteriën zijn blauwgroene fotosynthetische bacteriën die zuurstof produceren. Volgens het fossielenbestand verschenen ze ongeveer 3,2 miljard jaar geleden en waren ze verantwoordelijk voor de drastische verandering van een anaërobe omgeving naar een aërobe omgeving (rijk aan zuurstof).

Eubacteriën zijn op hun beurt de echte bacteriën. Deze verschijnen in verschillende morfologieën (onder andere kokken, bacillen, vibrios, helix) en hebben aangepaste structuren voor hun mobiliteit, zoals trilharen en flagella.

Eukarya-domein

Eukaryotische weergave van menselijke cellen. Je kunt de kern zien

Eukaryoten zijn organismen die zich voornamelijk onderscheiden door de aanwezigheid van een goed gedefinieerde kern, begrensd door een complex biologisch membraan.

In vergelijking met de andere domeinen heeft het membraan een verscheidenheid aan structuur en vertonen de lipiden esterachtige bindingen. Ze presenteren echte organellen, begrensd door membranen, de structuur van het genoom is vergelijkbaar met archaea, en het is georganiseerd in lineaire chromosomen.

Groepsreproductie is buitengewoon gevarieerd, vertoont zowel seksuele als aseksuele modaliteiten, en veel groepsleden zijn in staat zich op beide manieren te reproduceren - ze sluiten elkaar niet uit.

Classificatie van eukaryoten

Het omvat vier koninkrijken met zeer gevarieerde en heterogene vormen: de protisten, schimmels, panta's en dieren.

Protisten zijn eencellige eukaryoten, zoals euglena en paremecia. De organismen die we gewoonlijk kennen als schimmels, zijn de leden van het Fungi-koninkrijk. Er zijn uni- en meercellige vormen. Het zijn sleutelelementen in ecosystemen om dood organisch materiaal af te breken.

Planten bestaan ​​uit fotosynthetische organismen met een celwand die voornamelijk uit cellulose bestaat. Het meest opvallende kenmerk is de aanwezigheid van het fotosynthetische pigment: chlorofyl.

Het omvat varens, mossen, varens, gymnospermen en angiospermen.

Dieren vormen een groep heterotrofe meercellige organische wezens, waarvan de meeste in staat zijn tot beweging en verplaatsing. Ze zijn verdeeld in twee grote groepen: ongewervelde dieren en ongewervelde dieren.

Ongewervelde dieren bestaan ​​uit poriferen, cnidarians, nematoden, weekdieren, geleedpotigen, stekelhuidigen en andere kleine groepen. Evenzo zijn gewervelde dieren vissen, amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren.

Dieren zijn erin geslaagd om vrijwel alle omgevingen te koloniseren, inclusief oceanen en luchtomgevingen, met een complexe reeks aanpassingen voor elk.

Referenties

1. Forterre P. (2015). De universele levensboom: een update. Frontiers in microbiology, 6, 717.
2. Koonin EV (2014). Carl Woese's visie op cellulaire evolutie en de domeinen van het leven. RNA biology, 11 (3), 197-204.
3. Margulis, L., en Chapman, MJ (2009). Koninkrijken en domeinen: een geïllustreerde gids voor de phyla van het leven op aarde. Academische pers.
4. Sapp, J. (2009). De nieuwe fundamenten van evolutie: op de boom des levens. Oxford Universiteit krant.
5. Sapp, J., en Fox, GE (2013). De bijzondere zoektocht naar een universele levensboom. Microbiologie en moleculaire biologie beoordelingen: MMBR, 77 (4), 541-50.
6. Staley JT (2017). Domain Cell Theory ondersteunt de onafhankelijke evolutie van de hypothese van de Eukarya, Bacteria en Archaea en de nucleaire compartiment Commonality. Open biologie, 7 (6), 170041.