Vi khuẩn cổ (Archaea) và Sinh vật ưa cực (Extremophiles)

Vi khuẩn cổ (Archaea) tạo thành một lĩnh vực riêng biệt của sự sống tiền nhân (prokaryotic) với hóa sinh độc đáo, và nhiều trong số chúng, cùng với một số vi khuẩn, là những sinh vật ưa cực phát triển mạnh trong những điều kiện từng được cho là không tương thích với sự sống.

Definition

Vi khuẩn cổ (Archaea) là một lĩnh vực vi sinh vật tiền nhân (prokaryotic) khác biệt với vi khuẩn, và sinh vật ưa cực (extremophiles) là những sinh vật, nhiều trong số đó là vi khuẩn cổ, phát triển tối ưu trong điều kiện vật lý hoặc hóa học khắc nghiệt.

Scope

Chủ đề này bao gồm các đặc điểm phân biệt của vi khuẩn cổ, bao gồm lipid màng và thành tế bào cũng như bộ máy xử lý thông tin của chúng; các nhóm vi khuẩn cổ chính; các loại sinh vật ưa cực, chẳng hạn như sinh vật ưa nhiệt, sinh vật ưa mặn, sinh vật ưa axit và các loại khác; các thích nghi phân tử cho phép tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt; và ý nghĩa sinh thái và ứng dụng của các sinh vật này.

Core questions

• Những đặc điểm nào phân biệt vi khuẩn cổ với vi khuẩn?
• Những loại môi trường khắc nghiệt nào mà sinh vật ưa cực sinh sống?
• Những thích nghi phân tử nào cho phép sự sống tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt?
• Tại sao vi khuẩn cổ và sinh vật ưa cực lại quan trọng về mặt khoa học và thực tiễn?

Key concepts

• Lipid màng và thành tế bào của vi khuẩn cổ
• Các nhóm vi khuẩn cổ chính
• Sinh vật ưa nhiệt và siêu ưa nhiệt
• Sinh vật ưa mặn và sinh vật ưa axit
• Thích nghi phân tử với điều kiện khắc nghiệt

Key theories

Vi khuẩn cổ là một lĩnh vực thứ ba

Các nghiên cứu phân tử đã xác lập vi khuẩn cổ là một lĩnh vực riêng biệt với vi khuẩn, với hóa học màng và hệ thống xử lý thông tin đặc trưng, định hình lại sự hiểu biết về sự đa dạng của sinh vật tiền nhân.

Mechanisms

Vi khuẩn cổ khác với vi khuẩn ở những điểm cơ bản, bao gồm lipid màng liên kết ether, thành tế bào không có peptidoglycan, và bộ máy phiên mã và dịch mã có những đặc điểm giống sinh vật nhân chuẩn (eukaryote). Sinh vật ưa cực sở hữu các protein, màng và hệ thống điều hòa chuyên biệt, chẳng hạn như enzyme bền nhiệt hoặc các chiến lược chất tan cho độ mặn cao, duy trì cấu trúc và chức năng dưới nhiệt độ, độ pH, độ mặn hoặc áp suất cực đoan.

Clinical relevance

Sinh vật ưa cực là nguồn cung cấp enzyme bền nhiệt và các phân tử sinh học khác được sử dụng trong công nghệ sinh học, bao gồm các enzyme trung tâm trong sinh học phân tử, và việc nghiên cứu vi khuẩn cổ và môi trường khắc nghiệt cung cấp thông tin cho các câu hỏi về giới hạn của sự sống và các điều kiện mà sự sống có thể tồn tại ở những nơi khác.

History

Công trình phân tử của Carl Woese vào những năm 1970 đã tiết lộ vi khuẩn cổ là một lĩnh vực riêng biệt, trong khi nghiên cứu trước đó của Thomas Brock về sự sống vi sinh vật trong các suối nước nóng đã chứng minh rằng các sinh vật phát triển mạnh ở nhiệt độ cao, công trình này cuối cùng đã tạo ra các enzyme bền nhiệt có giá trị thực tiễn lớn.

Key figures

• Carl Woese
• Thomas Brock

Seminal works

• woese1977
• madigan2018

Frequently asked questions

Vi khuẩn cổ có giống vi khuẩn không?

Không. Mặc dù cả hai đều là sinh vật tiền nhân không có nhân, vi khuẩn cổ tạo thành một lĩnh vực riêng biệt với lipid màng, hóa học thành tế bào và bộ máy phân tử khác biệt. Một số đặc điểm của chúng giống với sinh vật nhân chuẩn hơn là vi khuẩn.