שלושת התחומים בביולוגיה (סיווג WOESE) - ביולוגיה - 2025

שלושה תחומים של ביולוגיה או במערכת תלת תחום הוא הסיווג המוצע על ידי הביולוג קרל Woese בשנות ה -1970 המאוחרות, אשר מחולק יצורים אורגניים לתוך חיידקים, תחומים קדומים ואת Eukaryota.

סיווג זה ל"תחומים "עדיף על מערכת החלוקה המסורתית לחמש או שש ממלכות, שאנו הכי מוכרים לנו. החלוקה הבסיסית של תחומים היא חלוקת פרוקריוטות לשני תחומים, בהם ארכאאה קשורה יותר לאוקריוטות, מאשר לקבוצה האחרת של פרוקריוטות - חיידקים.

מקור: Rock 'n Roll, מתוך ויקימדיה Commons

הסדר הפילוגנטי הזה מקובל על רוב הביולוגים. עם זאת, עם התפתחות ביו-אינפורמטיקה וכלים סטטיסטיים, כמה מחברים הציעו קשרים חדשים בין יצורים חיים, העומדים בקנה אחד עם סיווגו של ווז.

היסטוריית הסיווג

חלוקה לשתי ממלכות: Animalia ו- Plantae

לפני פרסום עבודותיהם של ווז וחבריו השתמשו הביולוגים בסיווג "מסורתי", תוך שימוש בדיכוטומיה פשוטה ואינטואיטיבית שחילקה צמחים מבעלי חיים - פורמלית Animalia ו- Plantae.

בחלוקה זו, כל החיידקים, הפטריות והפרוטסינטים הפוטוסינתטיים נחשבו ל"צמחים ", בעוד פרוטוזואה קיבצו יחד עם בעלי חיים.

עם התקדמות המדע, פיתוח מתודולוגיות מודרניות וניתוח מעמיק יותר של יצורים אורגניים, התברר כי החלוקה לצמחים ובעלי חיים אינה מתאימה להיסטוריה האבולוציונית האמיתית של אלה. למעשה, מדובר היה בפשט "כפרי" ולא עקבי של מערכות היחסים ביניהם.

חלוקה לשלוש ממלכות:

כדי לתקן מצב זה הוסיף הביולוג האבולוציוני והנודולוגי הנודע ארנסט האקל לממלכה חדשה לרשימה: ממלכת פרוטיסטה.

סיווג זה השיג חלוקה ברורה יותר של צורות שברור שאסור לקבץ. עם זאת, המיון נותר בעייתי באופן מדאיג.

חלוקה לחמש ממלכות

בשנת 1969 הציע האקולוג האמריקני רוברט הרדינג וויטאקר את תוכנית החלוקה לחמש ממלכות: Animalia, Plantae, Fungi, Monera ו- Prostista.

מערכת זו מבוססת בעיקר על סוגי התאים המרכיבים אורגניזמים. חברי מונרה הם יצורים חד-תאיים ופרוקריוטים, ואילו המפגינים הם גם חד-תאיים, אך אקוקרטיים.

שלוש הממלכות הנותרות - Animalia, Plantae ו- Fungi - מסווגות מבחינת אופן רכישתן התזונה. לצמחים יכולות פוטוסינתטיות, פטריות מפרישות אנזימים לסביבה, ואחריה ספיגת חומרים מזינים ובעלי חיים צורכים את מזונם בעזרת עיכול פנימי או חיצוני.

חלוקת האורגניזמים לחמש ממלכות התקבלה באופן נרחב על ידי המערכתיות של אותה תקופה, מכיוון שהם חשבו שהסיווג הותאם יותר ויותר ליחסים האבולוציוניים האמיתיים של יצורים חיים.

חלוקה לשלושה תחומים

בשנות השבעים החל פרופסור קארל ווז מאוניברסיטת אילינוי למצוא עדויות לקבוצה לא ידועה מסוימת של אורגניזמים חד-תאיים מכים. אלה חיו בסביבות עם תנאים קיצוניים של טמפרטורה, מליחות וחומציות pH, שם חשבו שלא ניתן יהיה לשמור על החיים.

במבט ראשון, אורגניזמים אלו סווגו כחיידקים, וכונו "ארכיבקטריה". עם זאת, מבט מעמיק ומפורט יותר על הארכיבקטריה הבהיר כי ההבדלים עם החיידקים היו כה בולטים עד שלא ניתן היה לסווג אותם באותה קבוצה. למעשה, הדמיון היה שטחי בלבד.

באופן זה, הראיות המולקולריות אפשרו לקבוצת חוקרים זו להקים מערכת סיווג של שלושה תחומים: חיידקים, ארכאה ואוקריוטה.

הצעת קשרים גנאלוגיים חדשים בין אורגניזמים סימנה אירוע בעל חשיבות רבה בביולוגיה המודרנית. תגלית חשובה זו הובילה את ווזי לזכות במדליה הלאומית למדע בשנת 2000.

שלושת תחומי החיים

עץ החיים שהוצע על ידי קרל ווזה קובע את הקשרים הגנאלוגיים האפשריים בין יצורים אורגניים, מה שמרמז על קיומם של שלושה תחומי חיים.

השערה זו הוצעה בזכות הניתוח של RNA ריבוליסומי 16S - מקוצר כ- 16S rRNA.

סמן זה מהווה מרכיב בתת-יחידת ה- 30S של הריבוזום הפרוקריוטי. בעקבות עבודתו של ווזה, נעשה בו שימוש נרחב בהפרעות פילוגנטיות. כיום כדאי מאוד לבסס את המיון והזיהוי של חיידקים.

להלן נתאר את המאפיינים הבולטים ביותר של כל אחד מהחברים המרכיבים את שלושת תחומי החיים:

תחום Archaea

ארצ'אה

ארכאאה הם אורגניזמים המאופיינים בעיקר בסביבות מאוכלסות עם תנאים קיצוניים של טמפרטורה, חומציות, pH, בין היתר.

בדרך זו הם נמצאו במים עם ריכוזי מלוחים גבוהים משמעותית, סביבות חומציות ומעיינות חמים. בנוסף, חלק מהארכאיות מאכלסות גם אזורים עם תנאים "ממוצעים", כמו האדמה או דרכי העיכול של בעלי חיים מסוימים.

מנקודת המבט התאית והמבנית, ארכאאה מאופיינת על ידי: אין להם קרום גרעיני, השומנים של הממברנות מקושרים על ידי קשרי אתר, הם מציגים קיר תא - אך זה אינו מורכב מפפטידוגליק, ומבנה הגנים הוא בדומה לאיקריוטות בכרומוזומים מעגליים.

ההתרבות של פרוקריוטים אלה אינה מינית, והוכחה העברת גנים אופקית.

סיווג הארכאהאה

הם מסווגים כמתנוגניים, הלופיליים ותרמואסידופיליים. הקבוצה הראשונה משתמשת בפחמן דו חמצני, מימן וחנקן בכדי לייצר אנרגיה, מייצרת גז מתאן כמוצר פסולת. הקשת הראשונה שרצף היא שייכת לקבוצה זו.

הקבוצה השנייה, ההלופילים הם "אוהבי מלח." לצורך התפתחותו יש צורך בסביבה בריכוז מלוחים גדול פי 10 מזה של האוקיאנוס. מינים מסוימים יכולים לסבול ריכוזים גבוהים פי 30. מיקרו-אורגניזמים אלה נמצאים בים המלח ובבריכות אידוי.

לבסוף, תרמו-זידופילים מסוגלים לעמוד בטמפרטורות קיצוניות: יותר מ -60 מעלות (חלקם יכולים לסבול יותר ממאה מעלות) ופחות מנקודת הקפאה של מים.

יש להבהיר כי מדובר בתנאים האופטימליים לחיי המיקרואורגניזמים הללו - אם נחשוף אותם לטמפרטורת החדר בהחלט יתכן שהם ימותו.

תחום חיידקים

חיידקי שחפת Mycobacterium

תחום החיידק כולל קבוצה גדולה של מיקרואורגניזמים פרוקריוטיים. באופן כללי, אנו בדרך כלל מקשרים אותם למחלות. אין דבר רחוק יותר מהמציאות מאשר אי הבנה זו.

אף על פי שנכון שחיידקים מסוימים גורמים למחלות קטלניות, רבים מהם מועילים או חיים בגופנו ויוצרים קשרים קבועים המהווים חלק מהפלורה הרגילה שלנו.

לחיידקים אין קרום גרעיני, הם חסרים עצמם אורגנים, קרום התא שלהם מורכב משומנים בעלי קשרים מסוג אסטר והקיר מורכב מפפטידוגליקן.

הם מתרבים באופן לא-מיני, ואכן הוכחו אירועי העברת גנים אופקיים.

סיווג חיידקים

למרות שהסיווג של חיידקים הוא באמת מורכב, כאן נדון בחלוקה הבסיסית של התחום, ציאנובקטריה ואיבקטריה.

חברי הציאנובקטריה הם חיידקים פוטוסינתטיים כחולים-ירוקים המייצרים חמצן. על פי התיעוד המאובנים, הם הופיעו לפני כ -3.2 מיליארד שנה והיו אחראים לשינוי הדרסטי מסביבה אנאירובית לסביבה אירובית (עשירה בחמצן).

האובקטריה, מצדם, הם החיידקים האמיתיים. אלה מופיעים במורפולוגיות מגוונות (קוקסי, בסלים, ויברציות, סליליות, בין השאר) ומציגים מבנים מותאמים לניידות שלהם, כמו cilia ו flagella.

תחום אוקריה

ייצוג תא אנושי אוקריוטי. אתה יכול לראות את הליבה

אאוקריוטות הם אורגניזמים המובחנים בעיקר על ידי נוכחות של גרעין מוגדר היטב, המופרד על ידי קרום ביולוגי מורכב.

בהשוואה לתחומים האחרים, לממברנה מגוון מבנים והליפידים מראים קשרים דמויי אסטר. הם מציגים אברונים אמיתיים, המופרדים על ידי ממברנות, מבנה הגנום דומה לארכאה, והוא מאורגן בכרומוזומים ליניאריים.

ההתרבות הקבוצתית מגוונת בצורה יוצאת מן הכלל, ומציגה צורות מיניות וגם א-מיניות, וחברי קבוצות רבים מסוגלים להתרבות בשני אופנים - הם אינם בלעדיים זה מזה.

סיווג אוקריוטות

היא כוללת ארבע ממלכות בעלות צורות מגוונות והטרוגניות מאוד: הפרוטוטיסטים, הפטריות, הפנטות ובעלי החיים.

פרוטסטים הם אאוקריוטים חד-תאיים, כמו אאוגלנה ופרמציה. האורגניזמים שאנו מכירים בדרך כלל כפטריות הם בני ממלכת הפונגי. ישנן צורות חד-תאיות. הם אלמנטים מרכזיים במערכות אקולוגיות כדי להשפיל חומר אורגני מת.

צמחים מורכבים מאורגניזמים פוטוסינתטיים עם קיר תא בעיקר עשוי תאית. המאפיין הבולט ביותר שלו הוא נוכחותו של הפיגמנט הפוטוסינתטי: כלורופיל.

הוא כולל שרכים, טחבים, שרכים, התעמלות ו angiosperms.

בעלי חיים מהווים קבוצה של יצורים אורגניים רב תאיים הטרוטרופיים, רובם בעלי יכולת תנועה ועקירה. הם מחולקים לשתי קבוצות גדולות: חסרי חוליות וחסרי חוליות.

חסרי חוליות מורכבים מחליקים, צנידרים, נמטודות, רכיכות, פרוקי רגליים, מפזרים וקבוצות קטנות אחרות. באופן דומה, בעלי חוליות הם דגים, דו-חיים, זוחלים, ציפורים ויונקים.

בעלי חיים הצליחו ליישב כמעט את כל הסביבות, כולל אוקיינוסים וסביבות אוויר, ומציגים מערכת הסתגלות מורכבת לכל אחת מהן.

הפניות

1. פורטרר פ '(2015). עץ החיים האוניברסלי: עדכון. גבולות במיקרוביולוגיה, 6, 717.
2. Koonin EV (2014). החזון של קרל ווז לגבי האבולוציה הסלולרית ותחומי החיים. ביולוגיה של RNA, 11 (3), 197-204.
3. מרגוליס, ל., וצ'פמן, MJ (2009). ממלכות ותחומים: מדריך מאויר לתפילת החיים על כדור הארץ. עיתונות אקדמית.
4. Sapp, J. (2009). יסודות האבולוציה החדשים: על עץ החיים. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד.
5. סאפ, ג'. ופוקס, GE (2013). המסע היחיד אחר עץ חיים אוניברסלי. ביקורות על מיקרוביולוגיה וביולוגיה מולקולרית: MMBR, 77 (4), 541-50.
6. סטאלי JT (2017). תאוריית תאי התחום תומכת בהתפתחות העצמאית של ההשערה Eukarya, Bacteria and Archaea ושל תא הגרעין. ביולוגיה פתוחה, 7 (6), 170041.