BELANGRIJKSTE VERSCHILLEN TUSSEN ARCHAEA EN BACTERIËN - BIOLOGIE - 2026

De belangrijkste verschillen tussen archaea en bacteriën zijn gebaseerd op moleculair-structurele en metabolische aspecten die we hieronder zullen uitwerken. Het Archaea-domein groepeert taxonomisch eencellige micro-organismen met prokaryote celmorfologie (geen kernmembraan of cytoplasmatische organelmembranen), kenmerken die op bacteriën lijken.

Er zijn echter ook eigenschappen die ze scheiden, aangezien archaea is begiftigd met zeer specifieke aanpassingsmechanismen waardoor ze in omgevingen met extreme omstandigheden kunnen leven.

Figuur 1. Escherichia coli-bacteriën. Bron: NIAID, via Wikimedia Commons

Het bacteriedomein bevat de meest voorkomende bacterievormen die eubacteriën of echte bacteriën worden genoemd. Dit zijn ook eencellige, microscopisch kleine, prokaryote organismen die in elke omgeving met gematigde omstandigheden leven.

Evolutie van de taxonomie van deze groepen

In de 4e eeuw voor Christus werden levende wezens ingedeeld in slechts twee groepen: dieren en planten. Van Leeuwenhoek kon in de zeventiende eeuw met behulp van een microscoop die hij zelf had gebouwd, micro-organismen waarnemen die tot dan toe onzichtbaar waren en beschreef hij protozoa en bacteriën onder de naam "animáculos".

In de 18e eeuw werden "microscopisch kleine dieren" opgenomen in de systematische classificaties van Carlos Linneo. Halverwege de negentiende eeuw groepeerde een nieuw koninkrijk bacteriën: Haeckel postuleerde een systematiek gebaseerd op drie koninkrijken; koninkrijk Plantae, koninkrijk Animalia en koninkrijk Protista, die micro-organismen met een kern (algen, protozoa en schimmels) en organismen zonder een kern (bacteriën) groepeerden.

Sinds deze datum hebben verschillende biologen verschillende classificatiesystemen voorgesteld (Chatton in 1937, Copeland in 1956, Whittaker in 1969) en de criteria om micro-organismen te classificeren, aanvankelijk gebaseerd op morfologische verschillen en verschillen in kleuring (Gramkleuring), ze werden gebaseerd op metabolische en biochemische verschillen.

In 1990 ontdekte Carl Woese, die moleculaire sequentietechnieken toepaste in nucleïnezuren (ribosomaal ribonucleïnezuur, rRNA), dat er onder micro-organismen die als bacteriën werden gegroepeerd, er zeer grote fylogenetische verschillen waren.

Deze ontdekking toonde aan dat prokaryoten geen monofyletische groep zijn (met een gemeenschappelijke voorouder) en Woese stelde vervolgens drie evolutionaire domeinen voor die hij noemde: Archaea, Bacteria en Eukarya (genucleëerde celorganismen).

Differentiële kenmerken van Archaea en bacteriën

Archaea- en Bacteria-organismen hebben gemeenschappelijke kenmerken doordat beide eencellig, vrij of geaggregeerd zijn. Ze hebben geen gedefinieerde kern of organellen, ze hebben gemiddeld een celgrootte tussen 1 en 30 μm.

Ze vertonen significante verschillen met betrekking tot de moleculaire samenstelling van sommige structuren en in de biochemie van hun metabolisme.

Habitat

Bacteriesoorten leven in een breed scala van habitats: ze hebben brak en zoet water, warme en koude omgevingen, moerassige landen, zeesedimenten en rotskloven gekoloniseerd, en ze kunnen ook in atmosferische lucht leven .

Ze kunnen samenleven met andere organismen in de spijsverteringsbuizen van insecten, weekdieren en zoogdieren, mondholtes, luchtwegen en urogenitale kanalen van zoogdieren en bloed van gewervelde dieren.

Figuur 2. Warmwaterbronnen, extreme habitats waar organismen van de Archaea-groep wonen, die ze meestal felle kleuren geven. Bron: CNX OpenStax via wikipedia

Ook de micro-organismen die tot bacteriën behoren, kunnen parasieten, symbionten of commensalen van vissen, wortels en stengels van planten of zoogdieren zijn; ze kunnen worden geassocieerd met korstmosschimmels en protozoa. Ze kunnen ook voedselverontreinigingen zijn (onder andere vlees, eieren, melk, zeevruchten).

De soorten van de Archaea-groep hebben aanpassingsmechanismen die hun leven mogelijk maken in omgevingen met extreme omstandigheden; ze kunnen leven bij temperaturen onder 0 ° C en boven 100 ° C (een temperatuur die bacteriën niet kunnen verdragen), in extreem basische of zure pH-waarden en zoutconcentraties die veel hoger zijn dan die van zeewater.

Methanogene organismen (die methaan produceren, CH ₄ ) behoren ook tot het domein van Archaea.

Plasma membraan

Het omhulsel van prokaryote cellen wordt doorgaans gevormd door het cytoplasmatische membraan, de celwand en de capsule.

Het plasmamembraan van organismen van de bacteriegroep bevat geen cholesterol of andere steroïden, maar eerder lineaire vetzuren die via estertype-bindingen aan glycerol zijn gekoppeld.

Het membraan van de leden van Archaea kan worden gevormd door een dubbellaag of door een lipide monolaag, die nooit cholesterol bevat. Membraanfosfolipiden bestaan ​​uit vertakte koolwaterstoffen met een lange keten die door middel van etherachtige bindingen aan glycerol zijn gekoppeld.

Cellulaire muur

Bij organismen van de bacteriegroep bestaat de celwand uit peptidoglycanen of mureïne. Archaea-organismen bezitten celwanden die pseudopeptidoglycaan, glycoproteïnen of eiwitten bevatten, als aanpassingen aan extreme omgevingsomstandigheden.

Bovendien kunnen ze een buitenste laag van eiwitten en glycoproteïnen presenteren die de wand bedekken.

Ribosomaal ribonucleïnezuur (rRNA)

RRNA is een nucleïnezuur dat deelneemt aan de eiwitsynthese -productie van de eiwitten die de cel nodig heeft om zijn functies en zijn ontwikkeling te vervullen-, en stuurt de tussenstappen van dit proces.

De nucleotidesequenties in ribosomale ribonucleïnezuren zijn verschillend in Archaea- en Bacteria-organismen. Dit feit werd ontdekt door Carl Woese in zijn studies uit 1990, wat resulteerde in de scheiding van deze organismen in twee verschillende groepen.

Endospore-productie

Sommige leden van de bacteriegroep kunnen overlevingsstructuren produceren die endosporen worden genoemd. Wanneer de omgevingsomstandigheden zeer ongunstig zijn, kunnen endosporen hun levensvatbaarheid jarenlang behouden, met praktisch nul metabolisme.

Deze sporen zijn zeer goed bestand tegen hitte, zuren, straling en verschillende chemische middelen. In de Archaea-groep zijn geen soorten gerapporteerd die endosporen vormen .

Beweging

Sommige bacteriën hebben flagellen die zorgen voor mobiliteit; spirocheten hebben een axiaal filament waarmee ze kunnen bewegen in vloeibare, stroperige media zoals modder en humus.

Sommige paarse en groene bacteriën, cyanobacteriën en Archaea bezitten gasblaasjes waardoor ze kunnen bewegen door te zweven. De bekende Archaea-soorten hebben geen aanhangsels zoals flagella of filamenten.

Figuur 3. Río Tinto, een extreme omgeving in Huelva, Spanje waar de gebieden van de geslachten Metallosphaera en Sulfolobus zich ontwikkelen. Bron: Riotinto2006, van Wikimedia Commons

Fotosynthese

Binnen het domein Bacteriën zijn er soorten cyanobacteriën die zuurstofrijke fotosynthese (die zuurstof produceert) kunnen uitvoeren, aangezien ze chlorofyl en fycobilinen als aanvullende pigmenten hebben, verbindingen die zonlicht opvangen.

Deze groep bevat ook organismen die anoxygene fotosynthese uitvoeren (die geen zuurstof produceren) door middel van bacteriochlorofylen die zonlicht absorberen, zoals: rode of paarse zwavel en rode niet-zwavelbacteriën, groene zwavel en groene niet-zwavelbacteriën.

In het Archaea-domein zijn fotosynthetische soorten niet gerapporteerd, maar het geslacht Halobacterium, van extreme halofyten, is in staat adenosinetrifosfaat (ATP) te produceren, met behulp van zonlicht zonder chlorofyl. Ze hebben het paarse pigment van het netvlies, dat zich bindt aan membraaneiwitten en een complex vormt dat bacteriorodopsine wordt genoemd.

Het bacteriorodopsinecomplex absorbeert energie uit zonlicht en kan bij het vrijkomen H ⁺ -ionen naar de buitenkant van de cel pompen en de fosforylering van ADP (adenosinedifosfaat) naar ATP (adenosinetrifosfaat) bevorderen, waaruit het micro-organisme energie haalt.

Referenties

1. Barraclough TG en Nee, S. (2001). Fylogenetica en soortvorming. Trends in ecologie en evolutie. 16: 391-399.
2. Doolittle, WF (1999). Fylogenetische classificatie en de universele boom. Wetenschap. 284: 2124-2128.
3. Keshri, V., Panda, A., Levasseur, A., Rolain, J., Pontarotti, P. en Raoult, D. (2018). Fylogenomische analyse van β-lactamase in archaea en bacteriën maakt de identificatie van vermeende nieuwe leden mogelijk. Genoombiologie en evolutie. 10 (4): 1106-1114. Genoombiologie en evolutie. 10 (4): 1106-1114. doi: 10.1093 / gbe / evy028
4. Whittaker, RH (1969). Nieuwe concepten van koninkrijken van organismen. Wetenschap. 163: 150-161.
5. Woese, CR, Kandler, O. en Wheelis, ML (1990). Naar een natuurlijk systeem van organismen: voorstel voor de domeinen Archaea, Bacteria en Eukarya. Proceedings of Natural Sciences Academy. TOEPASSINGEN. 87: 45-76.