3 DOMÉNY V BIOLOGII (KLASIFIKACE WOESE) - BIOLOGIE - 2025

Tyto tři oblasti biologie nebo tři-systém domény je klasifikace navržené biolog Carl Woese v pozdní 1970, který dělí organické bytosti do bakterií, Archaea a eukaryota domén.

Tato klasifikace do „domén“ je nadřazená tradičnímu systému rozdělení do pěti nebo šesti království, s nimiž jsme nejznámější. Základní dělení domén spočívá v rozdělení prokaryot na dvě domény, kde archaea souvisí spíše s eukaryoty, než s jinou skupinou prokaryot - bakterií.

Zdroj: Rock 'n Roll, z Wikimedia Commons

Toto fylogenetické uspořádání je široce přijímáno většinou biologů. S vývojem bioinformatiky a statistických nástrojů však někteří autoři navrhli nové vztahy mezi živými bytostmi, což odporuje Woeseově klasifikaci.

Historie klasifikace

Rozdělení do dvou království: Animalia a Plantae

Před zveřejněním prací Woese a jeho kolegů použili biologové „tradiční“ klasifikaci pomocí jednoduché a intuitivní dichotomie, která odděluje rostliny od zvířat - formálně Animalia a Plantae.

V této divizi byly všechny bakterie, houby a fotosyntetičtí protisté považováni za „rostliny“, zatímco prvoky byly seskupeny společně se zvířaty.

S rozvojem vědy, vývojem moderních metodik a důkladnější analýzou organických bytostí vyšlo najevo, že rozdělení na rostliny a zvířata neodpovídá jejich skutečné evoluční historii. Ve skutečnosti šlo o „rustikální“ a nekonzistentní zjednodušení vztahů mezi nimi.

Rozdělení do tří království:

K nápravě této situace přidal renomovaný evoluční biolog a ornitolog Ernst Haeckel do seznamu nové království: Protista Kingdom.

Tato klasifikace dosáhla jasnějšího rozdělení forem, které by samozřejmě neměly být seskupeny. Klasifikace však zůstala znepokojivě problematická.

Rozdělení do pěti království

V roce 1969 navrhl americký ekolog Robert Harding Whittaker schéma rozdělení do pěti království: Animalia, Plantae, Fungi, Monera a Prostista.

Tento systém je založen hlavně na typech buněk, které tvoří organismy. Členové Monery jsou jednobuněčné a prokaryotické bytosti, zatímco protisté jsou jednobuněční, ale eukaryotičtí.

Zbývající tři království - Animalia, Plantae a Fungi - jsou klasifikována podle způsobu získávání živin. Rostliny mají fotosyntetické schopnosti, houby vylučují enzymy do životního prostředí, následuje vstřebávání živin a zvířata konzumují potravu s vnitřním nebo vnějším trávením.

Rozdělení organismů do pěti království bylo systematicky akceptováno systematiky času, protože se domnívali, že klasifikace byla stále více přizpůsobována skutečným evolučním vztahům živých bytostí.

Rozdělení do tří domén

V 70. letech 20. století začal profesor Carl Woese University of Illinois hledat důkazy pro určitou neznámou skupinu velmi nápadných jednobuněčných organismů. Bydleli v prostředí s extrémními podmínkami teploty, slanosti a pH, kde se předpokládalo, že život nelze udržet.

Na první pohled byly tyto organismy klasifikovány jako bakterie a nazývaly se archaebakterie. Hlubší a podrobnější pohled na archaebakterie však ukázal, že rozdíly s bakteriemi byly tak nápadné, že nemohly být zařazeny do stejné skupiny. Ve skutečnosti byla podobnost pouze povrchní.

Tímto způsobem umožnil molekulární důkaz této skupině vědců vytvořit klasifikační systém tří domén: Bakterie, Archaea a Eukaryota.

Navrhování nových genealogických vztahů mezi organismy znamenalo v moderní biologii událost velmi důležitou. Tento důležitý objev vedl Woese k získání Národní medaile vědy v roce 2000.

Tři oblasti života

Strom života, který navrhl Carl Woese, vytváří možné genealogické vztahy mezi organickými bytostmi a naznačuje existenci tří oblastí života.

Tato hypotéza byla navržena díky analýze 16S ribozomální RNA - zkráceně 16S rRNA.

Tento marker je součástí 30S podjednotky prokaryotického ribozomu. Po Woeseově práci se široce používá pro fylogenetickou inferenci. Dnes je velmi užitečné stanovit klasifikaci a identifikaci bakterií.

Níže popíšeme nejvýznamnější charakteristiky každého z členů, kteří tvoří tři oblasti života:

Archaea doména

Archaea

Archaea jsou organismy, které se mimo jiné vyznačují zejména obývaným prostředím s extrémními podmínkami teploty, kyselosti, pH.

Tímto způsobem byly nalezeny ve vodách s výrazně vysokou koncentrací solného roztoku, kyselém prostředí a horkých pramenech. Kromě toho některé archaea také obývají regiony s „průměrnými“ podmínkami, jako je půda nebo zažívací trakt některých zvířat.

Z buněčného a strukturálního hlediska jsou archaea charakterizovány: nemají jadernou membránu, lipidy membrán jsou spojeny etherovými vazbami, představují buněčnou zeď - ale toto není složeno z peptidoglykanu a struktura genů je podobné eukaryotům na kruhových chromozomech.

Reprodukce těchto prokaryot je asexuální a byl prokázán horizontální přenos genů.

Klasifikace archaea

Jsou klasifikovány jako methanogenní, halofilní a termoacidofilní. První skupina používá k výrobě energie oxid uhličitý, vodík a dusík a produkuje metan jako odpadní produkt. První oblouk, který má být sekvenován, patří do této skupiny.

Druhá skupina, halophiles, jsou „milovníci soli“. Pro jeho vývoj je nezbytné, aby prostředí mělo koncentraci solného roztoku asi 10krát vyšší než je koncentrace v oceánu. Některé druhy mohou tolerovat koncentrace až 30krát vyšší. Tyto mikroorganismy se nacházejí v Mrtvém moři a ve vypařených rybnících.

Konečně, termoacidofily jsou schopné odolávat extrémním teplotám: větší než 60 stupňů (některé mohou tolerovat více než 100 stupňů) a nižší než bod tuhnutí vody.

Je nutné objasnit, že se jedná o optimální podmínky pro život těchto mikroorganismů - pokud je vystavíme teplotě místnosti, je možné, že zemřou.

Bakteriální doména

Bakterie Mycobacterium tuberculosis

Bakteriální doména obsahuje velkou skupinu prokaryotických mikroorganismů. Obecně je obvykle spojujeme s nemocemi. Nic není dále od reality, než toto nedorozumění.

I když je pravda, že některé bakterie způsobují fatální onemocnění, mnoho z nich je prospěšných nebo žije v našem těle a vytváří si vzájemné vztahy, které jsou součástí naší normální flóry.

Bakterie nemají jadernou membránu, chybí jim samotné organely, jejich buněčná membrána je tvořena lipidy s vazbami esterového typu a stěna je tvořena peptidoglykanem.

Reprodukují se asexuálně a byly prokázány horizontální přenosy genů.

Klasifikace bakterií

Přestože je klasifikace bakterií opravdu složitá, budeme zde hovořit o základních rozděleních domény, cyanobakterií a eubakterií.

Členy sinic jsou modrozelené fotosyntetické bakterie, které produkují kyslík. Podle fosilních záznamů se objevily asi před 3,2 miliardami let a byly zodpovědné za drastickou změnu z anaerobního prostředí na aerobní (na kyslík bohaté) prostředí.

Eubakterie jsou pravými bakteriemi. Vyskytují se v různých morfologiích (koky, bacily, vibrace, helikální, mimo jiné) a představují modifikované struktury pro jejich mobilitu, jako je řasenka a bičíky.

Eukarya doména

Reprezentace eukaryotických lidských buněk. Můžete vidět jádro

Eukaryoty jsou organismy, které se vyznačují především přítomností dobře definovaného jádra, které je vymezeno komplexní biologickou membránou.

Ve srovnání s ostatními doménami má membrána různou strukturu a lipidy vykazují esterové vazby. Představují skutečné organely, ohraničené membránami, struktura genomu je podobná archaea a je uspořádána do lineárních chromozomů.

Skupinová reprodukce je mimořádně rozmanitá a vykazuje sexuální i asexuální modality a mnoho členů skupiny je schopno reprodukovat oběma způsoby - vzájemně se nevylučují.

Klasifikace eukaryot

Zahrnuje čtyři království s velmi rozmanitými a heterogenními formami: protisty, houby, panty a zvířata.

Protistové jsou jednobuněčné eukaryoty, jako je euglena a paremecie. Organismy, které běžně známe jako houby, jsou členy království Fungi. Existují uni a mnohobuněčné formy. Jsou klíčovými prvky v ekosystémech, které degradují mrtvé organické látky.

Rostliny jsou tvořeny fotosyntetickými organismy s buněčnou stěnou hlavně z celulózy. Jeho nejvýraznější charakteristikou je přítomnost fotosyntetického pigmentu: chlorofyl.

Zahrnuje kapradiny, mechy, kapradiny, gymnospermy a angiospermy.

Zvířata zahrnují skupinu heterotrofních vícebuněčných organických bytostí, z nichž většina je schopna pohybu a přemístění. Jsou rozděleny do dvou velkých skupin: bezobratlí a bezobratlí.

Bezobratlí jsou tvořeni porifery, cnidariány, hlístami, měkkýši, členovci, ostnokožci a dalšími malými skupinami. Podobně jsou obratlovci ryby, obojživelníci, plazi, ptáci a savci.

Zvířata dokázala kolonizovat prakticky všechna prostředí, včetně oceánů a ovzduší, a vykazovala pro každé z nich komplexní sadu adaptací.

Reference

1. Forterre P. (2015). Univerzální strom života: aktualizace. Frontiers in microbiology, 6, 717.
2. Koonin EV (2014). Vize Carla Woese o buněčné evoluci a oblasti života. RNA biologie, 11 (3), 197-204.
3. Margulis, L., & Chapman, MJ (2009). Království a domény: ilustrovaný průvodce fylou života na Zemi. Academic Press.
4. Sapp, J. (2009). Nové základy evoluce: na stromě života. Oxford University Press.
5. Sapp, J., & Fox, GE (2013). Jedinečné hledání univerzálního stromu života. Recenze mikrobiologie a molekulární biologie: MMBR, 77 (4), 541-50.
6. Staley JT (2017). Teorie buněčných buněk podporuje nezávislý vývoj hypotézy Eukarya, Bakterie a Archaea a teorie společného jaderného prostoru. Otevřená biologie, 7 (6), 170041.