תוֹכֶן
Archaea הוא סיווג חדש יחסית של החיים שהציע לראשונה קרל ווזה, מיקרוביולוג אמריקאי, בשנת 1977.
הוא מצא שאפשר לחלק חיידקים, שהם תאים פרוקריוטיים ללא גרעין, לשתי קבוצות שונות על סמך החומר הגנטי שלהם. גם חיידקים וגם ארכאאה הם אורגניזמים חד-תאיים, אך לארכיאה יש מבנה ממברנה תא שונה לחלוטין המאפשר להם לשרוד בסביבות קיצוניות.
הגדרת Archaea
ווז הציע בתחילה לקבץ את החיים לשלושת התחומים של אוקריה, בקטריה וארכיבקטריה. (יתכן שתראה את שלושת השמות האלה שמתחילים באותיות קטנות, אבל כשמדברים על התחומים הספציפיים, התנאים הם באותיות רישיות.)
כאשר מחקר נוסף גילה כי תאי התחום Archaebacteria היו למעשה שונים למדי מחיידקים, המונח הישן נשמט. שמות הדומיין החדשים הם חיידקים, ארקאהאה ואוקריה, שם אוקריאה מורכבת מאורגניזמים שתאים שלהם יש גרעין.
על עץ החיים, תאים של archaea התחום ממוקמים בין תאי החיידקים לאלה של האוקריה, הכוללים אורגניזמים רב-תאיים ובעלי חיים גבוהים יותר.
ארכאה מתרבה בתכלית לא-מינית באמצעות ביקוע בינארי; התאים מתפצלים לשניים כמו חיידקים. מבחינת הממברנה והמבנה הכימי שלהם, תאי ה- archaea חולקים תכונות עם תאים אוקיארוטים. מאפייני ארכאאה ייחודיים כוללים את יכולתם לחיות בסביבות חמות או אגרסיביות כימית במיוחד, וניתן למצוא אותם ברחבי כדור הארץ, בכל מקום בו חיידקים שורדים.
אותם ארכאיות שחיות בבתי גידול קיצוניים כמו מעיינות חמים ופתחי ים עמוקים נקראים אקסטרים. בגלל הזיהוי האחרון שלהם למדי כתחום נפרד על עץ החיים, עדיין מגלים מידע מרתק על קשתות, התפתחותם, התנהגותם ומבנהם.
מבנה ארכאאה
ארכאאה הוא פרוקריוטות, מה שאומר שלתאים אין גרעין או איברונים קשורים ממברנה בתאים שלהם.
••• דנה חן | מדעכמו חיידקים, לתאים יש טבעת מפותלת של DNA, והציטופלזמה של התא מכילה ריבוזומים לייצור חלבוני תאים וחומרים אחרים שהתא זקוק להם. שלא כמו חיידקים, דופן התא והממברנה יכולים להיות נוקשים ולתת לתא צורה ספציפית כמו שטוחה, בצורת מוט או מעוקב.
מינים של ארכאאה חולקים מאפיינים משותפים כמו צורה ומטבוליזם, והם יכולים להתרבות באמצעות ביקוע בינארי ממש כמו חיידקים. עם זאת, העברת גנים אופקית שכיחה ותאי ארכאאה עשויים לתפוס פלסמידים המכילים DNA מסביבתם או להחליף DNA עם תאים אחרים.
כתוצאה מכך, מינים של ארכאאה יכולים להתפתח ולהשתנות במהירות.
דופן תא
המבנה הבסיסי של דפנות תאי ארכאאה דומה למבנה של חיידקים בכך שהמבנה מבוסס על שרשראות פחמימות.
מכיוון שארכאאה שורדת בסביבות מגוונות יותר מצורות חיים אחרות, על קיר התא שלהם וחילוף החומרים בתאים להיות מגוונים באותה מידה ולהיות מותאמים לסביבתם.
כתוצאה מכך, ישנם קירות תאי ארכאאה המכילים פחמימות השונות מאלו של קירות תאים של חיידקים, וחלקם מכילים חלבונים וליפידים בכדי לתת להם כוח ועמידות לכימיקלים.
קרום תא
חלק מהמאפיינים הייחודיים של תאי ארכאאה נובעים מהתכונות המיוחדות של קרום התא שלהם.
קרום התא שוכן בתוך דופן התא ושולט על חילופי החומרים בין התא לסביבתו. כמו כל התאים החיים האחרים, קרום התא archaea מורכב מפוספוליפידים עם שרשראות חומצות שומן, אך הקשרים בזרחן archaea הם ייחודיים.
לכל התאים יש דו שכבתי פוספוליפיד, אך בתאי ארכאאה, יש את הדו-קרבית אתר קשורה לתאים של חיידקים ואוקריוטים אסתר קשרים.
קשרי אתר עמידים יותר לפעילות כימית ומאפשרים לתאי ארכאאה לשרוד בסביבות קיצוניות אשר יהרגו צורות חיים אחרות. בעוד שקשר האתרים הוא מאפיין המבדיל את המאפיין של תאי ארכאאה, קרום התא שונה גם מזה של תאים אחרים בפרטי מבנהו ושימושו ארוך איזופרנואיד שרשראות לייצור פוספוליפידים ייחודיים עם חומצות שומן.
ההבדלים בממברנות התא מצביעים על קשר אבולוציוני בו חיידקים ואוקריוטים התפתחו בעקבות או ארקאה, או בנפרד.
גנים ומידע גנטי
כמו כל התאים החיים, ארכאאה מסתמך על שכפול ה- DNA כדי להבטיח שתאי הבת זהים לתא ההורה. מבנה ה- DNA של ארכאאה הוא פשוט יותר מזה של איקריוטות ודומה למבנה הגן החיידקי. ה- DNA נמצא בפלסמידות מעגליות בודדות אשר מפותלות בתחילה ומתיישרות לפני חלוקת התא.
בעוד שתהליך זה והבקיעה הבינארית שלאחר מכן של התאים הוא כמו זה של חיידקים, שכפול ותרגום של רצפי DNA מתרחש כפי שהוא מתרחש באוקריוטות.
לאחר הוצאת ה- DNA של התא, האנזים RNA פולימראז המשמש להעתקת הגנים דומה יותר לפולימראז ה- RNA האוקריוט מאשר לאנזים החיידקי המקביל. יצירת עותק ה- DNA שונה גם מתהליך החיידק.
שכפול ותרגום של DNA הוא אחת הדרכים בהן ארכיאה דומות יותר לתאים של בעלי חיים מאשר אלה של חיידקים.
פלאגלה
בדומה לחיידקים, הפלאלה מאפשרת לארכאה לנוע.
המבנה ומנגנון ההפעלה שלהם דומים בארכאה ובחיידקים, אך האופן בו הם התפתחו ואיך הם בנויים שונים זה מזה. הבדלים אלה מצביעים שוב כי ארכאאה וחיידקים התפתחו בנפרד, עם נקודת מבדלה בשלב מוקדם במונחים אבולוציוניים.
קווי הדמיון בין חברי שני התחומים ניתן לייחס לחילופי DNA אופקיים מאוחרים יותר בין תאים.
המגן בארכאה הוא גבעול ארוך עם בסיס שיכול לפתח פעולה סיבובית בשילוב עם קרום התא. הפעולה הסיבובית מביאה לתנועה דומה בשוט שיכולה להניע את התא קדימה. בארכאה, הגבעול בנוי על ידי הוספת חומר בבסיס, ואילו בחיידקים, הגבעול החלול בנוי על ידי הזזת חומר במעלה החלול ומפקידו בחלקו העליון.
דגלים מועילים בהעברת תאים לעבר מזון ובהתפשטותם לאחר חלוקת התאים.
איפה Archaea לשרוד?
המאפיין המבדיל העיקרי של ארכאאה הוא יכולתם לשרוד בסביבות רעילות ובבתי גידול קיצוניים.
תלוי בסביבתם, ארכיאאה מותאמת ביחס לדופן התא שלהם, קרום התא וחילוף החומרים שלהם. Archaea יכול להשתמש במגוון מקורות אנרגיה, כולל אור שמש, אלכוהול, חומצה אצטית, אמוניה, גופרית וקיבוע פחמן מפחמן דו חמצני באטמוספרה.
מוצרי הפסולת כוללים מתאן, וארכיאאה מתנוגנית הם התאים היחידים המסוגלים לייצר כימיקלים אלה.
ניתן לסווג את תאי ארכאאה המסוגלים לחיות בסביבות קיצוניות בהתאם ליכולתם לחיות בתנאים ספציפיים. ארבע סיווגים כאלה הם:
כמה מהסביבות העוינות ביותר בכדור הארץ הן פתחי האוויר ההידרותרמיים בים העמוק בתחתית האוקיאנוס השקט ומעיינות חמים כמו אלו הנמצאים בפארק הלאומי ילוסטון. טמפרטורות גבוהות בשילוב עם כימיקלים מאכלים בדרך כלל עוינות לכל החיים, אך ארכאיות כמו איגיקוקוס לא מתקשות עם אותם מיקומים.
ההתנגדות של ארכאאה לתנאים כאלה הביאה את המדענים לחקור האם ארכיאה או אורגניזמים דומים יכולים לשרוד בחלל או בכוכבי לכת עוינים אחרים כמו מאדים.
עם המאפיינים הייחודיים שלהם עם הופעתם האחרונה יחסית של בולטות, תחום Archaea מבטיח לחשוף מאפיינים ויכולות מעניינים יותר של תאים אלה, והוא עשוי להציע גילויים מפתיעים בעתיד.