ארכאונים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
(הופנה מהדף חיידקים קדומים)
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Information-silk.svgארכאונים
Halobacteria
מיון מדעי
על־ממלכה: ארכאונים
שם מדעי
Wikispecies-logo.svg Archaea

ארכאונים (שם מדעי: Archaea, נקראו בעבר גם בשם חיידקים קדומים) הם יצורים המהווים את אחת משלוש העל-ממלכות הטקסונומיות בביולוגיה (לצד איקריוטים וחיידקים).

הארכאונים הם מיקרואורגניזמים פרוקריוטיים (חסרי גרעין ואברונים). הם הופרדו מהחיידקים רק בשנות ה-70 של המאה הקודמת; הרכבם ותנאי החיים הייחודיים של חלק מהם מעוררים עניין רב במחקר הביולוגי. הארכאונים אלמוניים יחסית לחיידקים, וזאת משלוש סיבות:

  • מספר המינים המוכרים של הארכאונים מצומצם בהרבה מזה של החיידקים;
  • לא נתגלו עדיין ארכאונים הגורמים למחלות; חיידקים, לעומת זאת, גורמים למספר רב של מחלות;
  • חלק מהארכאונים חיים בסביבות קיצוניות הנמצאות הרחק מסביבת האדם.

בין הארכאונים והחיידקים קיימים הבדלים ניכרים ומהותיים בהרכב התא (ובמיוחד בהרכב הממברנה) ובחומר התורשתי. בעבר ראו בארכאונים קבוצה של חיידקים והם נקראו archaebacteria, אולם הבדלים גנטיים (ב-DNA הריבוזומי) הביאו לפיצול החיידקים לשתי על-ממלכות, וכן להסקת מסקנה מרחיקת לכת (שיש כאלה החולקים עליה): הארכאונים קרובים יותר מבחינה אבולוציונית אל האיקריוטים (ובכללם האדם) מאשר לחיידקים. הפרדת החיידקים לשתי על-ממלכות יצרה את החלוקה המקובלת היום של שלוש על-ממלכות שאותה הציע לראשונה קרל ווז: ארכאונים, איקריוטיים וחיידקים.

מיון[עריכת קוד מקור | עריכה]

מושבות ארכאונים תרמופיליים צבעוניים בפארק ילוסטון

קיימות מספר מערכות (לעתים מסווג כממלכות[1]) של ארכאונים:

ניתן לחלק את הארכאונים גם על פי סוג סביבת המחיה שאימצו להם. הרבה ארכאונים חיים בסביבות קיצוניות. חלקם תרמופיליים וחיים במעיינות מים חמים ובאזורים געשיים במעמקי האוקיינוסים. אחרים הם הלופיליים (אוהבי מלח) וחיים בימות מלוחות. ויש כאלו החיים בסביבה חומצית.

מורפולוגיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

ארכאונים שונים בגודלם וקוטרם נע מ-0.1 מיקרומטר (μm) ועד 15 מיקרומטר. הם מופיעים במגוון צורות שהנפוצות שבהן הן נקדים (ספרות), מתגים וספירלות, אולם ייתכנו גם צורות אחרות בהן ריבועים כבמין Haloquadra walsbyi, או מתגים מלבניים כבסוג Thermoproteus או Pyrobaculum. הצורות המיוחדות מוחזקות ככל הנראה על ידי דופן התא הפרוקריוטי. חלבונים הקשורים למרכיבי שלד התא באורגניזמים אחרים מופיעים גם בארכאונים, ובתוך התאים נוצרים סיבים, אך בשונה מאורגניזמים אחרים מבנים תאיים אלו לא מובנים היטב למדע בארכאונים.

מינים מסוימים של ארכאונים מתאגדים יחדיו לגושים או סיבים של תאים היכולים להגיע לאורך של 200μm, ואלו יכולים להיות חלק המרכיב ביופילם. דוגמה לכך הוא המין Thermococcus coalescens, שפרטים ממין זה יכולים להתמזג יחד בתרבית וליצור תאים ענקיים בודדים. דוגמה נוספת להתקבצות של ארכאונים היא בסוג Pyrodictium, שארכאונים השייכים אליו יכולים ליצור מעיין צינורות חלולים ארוכים ודקים הידועים כ-cannulae העשויים מתאים שנדבקו יחד. תפקידה של צורת ה-cannulae איננו ברור, אולם ייתכן שבצורה זו יכולים התאים לשתף חומרי מזון עם התאים השכנים. נצפו התקבצויות של ארכאונים גם ממינים שונים.

גנטיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערכים מורחבים – גנום, פלסמיד

לארכאונים יש לרוב כרומוזום מעגלי יחיד. הכרומוזום עשוי להגיע בגודלו עד ל-5,751,492 זוגות בסיסים במין Methanosarcina acetivorans, שהגנום שלו הוא הארוך ביותר שרוצף בין הארכאונים. כעשירית מאורך זה הוא אורכו של הגנום של Nanoarchaeum equitans, שאורכו 490,885 זוגות בסיסים בלבד, והוא הגנום הארכאוני הקטן ביותר שרוצף; מוערך כי בגנום זה יש רק 537 גנים המקודדים לחלבונים. חתיכות קטנות יותר של DNA, הנקראות פלסמידים, מופיעות גם כן בארכאונים. פלסמידים יכולים לעבור בין תאים שונים במגע פיזי, בתהליך הדומה לקוניוגציה בחיידקים.

ארכאון Sulfolobus שהודבק בנגיף DNA דו גדילי, STSV1.

ארכאונים יכולים להידבק בנגיפי DNA דו גדילי, השונים משאר הנגיפים ויכולים להופיע במגוון צורות. עיקר המחקר של נגיפים אלו נעשה בנגיפים הפוגעים בארכאונים תרמופילים, ובפרט בסדרות Sulfolobales ו-Thermoproteales. לארכאונים מנגנוני הגנה נגד נגיפים אלו, בהם RNAi.

מבחינה גנטית שונים הארכאונים מהאיקריוטיים, ועד 15% מן החלבונים המקודדים בגנום של כל ארכאון ייחודיים לארכאונים, אף על פי שלא ידוע תפקידם של חלבונים אלו. מבין הגנים הייחודים לארכאונים שתפקידם ידוע, רובם קשורים למתאנוגנזה (ייצור מתאן). הגנים המשותפים לארכאונים ואיקריוטיים אחראיים לעיקר התפקוד של התא, ובהם גנים הקשורים לשעתוק ותרגום. מאפיינים נוספים של הגנום הארכאוני הם ארגון הגנים הקשורים לתפקיד מסוים באופרונים (כדוגמת אנזימים המזרזים שלבים שונים באותו מסלול מטבולי), ושינויים רבים בגנים של tRNA ובאנזימי האמינו-אציל tRNA סינתתאזות.

שעתוק ותרגום בארכאונים דומים יותר לתהליכים המקבילים באיקריוטיים מאשר בחיידקים, וה-RNA פולימרז והריבוזומים של הארכאונים קרובים מאוד לאלו של האיקריוטים. אף על פי שלארכאונים סוג אחד בלבד של RNA פולימרז, מבנהו ותפקידו דומים לRNA פולימרז II האיקריוטי, עם הרכבים דומים של חלבונים (פקטורי שעתוק כללים; general transcription factors) המנחים את קשירת ה-RNA פולימרז לפרומוטור. פקטורי שעתוק אחרים של ארכאונים דומים יותר לאלו של חיידקים. מודפיקציה אחר שעתוק פשוטה יותר מזו של איקריוטים, מאחר שמרבית הגנים חסרי אינטרונים, אולם בגנים של tRNA ושל rRNA יש אינטרונים רבים, ואינטרונים מופיעים גם במספר גנים אחרים המקודדים לחלבונים.

מטבוליזם ופליטת מתאן[עריכת קוד מקור | עריכה]

ארכאונים רבים מפיקים אנרגיה במסלולים ייחודיים; בחלק מהמקרים מדובר בנשימה תאית בה קולט האלקטרונים הסופי אינו חמצן (כפי שמתרחש ביצורים אווירניים).

קבוצה מיוחדת של ארכאונים אל-אווירניים, שאינם שורדים באטמוספירה המכילה חמצן, מכונים ארכאונים מתאנוגניים. הם משתמשים במימן מולקולרי, H2, לחיזור מקור פחמן, למשל פחמן דו-חמצני (CO2) או חומצה אצטית (CH3COOH). תוצר החיזור הוא הגז מתאן (CH4). והתהליך בכללותו מכונה מתאנוגנזה (methanogenesis).

CO2 + 4H2 ⇒ CH4 + 2H2O

2CH3COOH + 2H2 ⇒ 2CH4 + 2CO2

המרבצים התת-קרקעיים של מתאן, אותם מנצל האדם להפקת גז טבעי, נוצרו כתוצאה מפירוק בן אלפי שנים של יצורים שמתו, וכל זאת על ידי הארכאונים המתאנוגנים.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]