Rychlokurz biologie
Rychlokurz biologie (17/18) · 11:50

Bakterie, archea, protisté Jsou staré a divné. Ale jsou to nejrozšířenější organismy na Zemi.

Posledních několik měsíců jsme tady v Rychlokurzu mluvili o zvířatech a hodně také o lidech, protože rádi mluvíme sami o sobě, ale také proto, že zvířata jsou prostě ohromně zajímavá. Ale už je nejvyšší čas začít mluvit o zbytku živých stvoření, protože, nerad vám to říkám, ale většina živých věcí na světě jsou jednobuněčné organismy. Většinou živých věcí myslím, že tyto organismy tvoří dvě ze tří taxonomických domén plus jednu ze čtyř říší. Mluvím o doméně archea, bakteriích a protistech. S výjimkou několika protistů jsou tyto organismy jednobuněčné a na naší planetě nejhojnější a nejrozmanitější. Co je důležitější, právem jsou označovány jako nejstarší a nejpůvodnější rodokmen živých stvoření, datované již od prvního záblesku života na této planetě. Porozuměním těmto třem skupinám začínáte doopravdy rozumět životu na Zemi, jeho vzniku a tomu, jak všechno co přišlo po nich, včetně nás, začalo existovat. A co víc, protože jejich odkaz je tak starodávný, tyto organismy často mívají podivné, zvláštní formy, které nevypadají jako život tak, jak si ho představujeme, a umí ohromující věci. Některé nejen žijí, ale dokonce bují v prostředích, které by zabily mě, vás a všechno co nám je milé, a jiné zase žijí napadáním jiných organismů, včetně nás, a způsobují choroby. A pak jsou tady ti, kteří dělají opak, provádí fixaci dusíku, pomáhají zvířatům trávit potravu. Spousta organismů z těchto skupin mívá názvy jako "Námořníkovo oko" nebo "Psí zvratky" a "Slímáčí plíseň" a mohou mít podobu tyčinek, skvrn, vývrtek nebo spirál. Trochu jako třesoucí se, výstřední příbuzní, se kterými musíte jednou ročně trávit dovolenou, archea, bakterie a protisté jsou našimi nejstaršími, nejpodivnějšími příbuznými a je na čase, abyste se o nich něco dozvěděli. Každý mnohobuněčný organismus na této planetě, ať už to je houba nebo netopýr, se vyvinul z jednobuněčného organismu. Zatímco se některé z těchto jednobuněčných organismů vyvinuly, aby osídlily Zemi jako nosorožci a fíkovníky, ostatní jsou spokojeny jako jednobuněční a za posledních několik miliard let se moc nezměnily. Dnes jsou téměř všechny jednobuněčné organismy buď archea, bakterie nebo protisté. Jistě si vzpomenete, že protisté jsou eukaryotické organismy, které tvoří říši Protista pod doménou Eukaryota. Zatímco bakterie a archea jsou svou vlastní prokaryotickou doménou. Doufám, že jste nezapomněli na to, že obrovský rozdíl mezi prokaryotními a eukaryotními organismy spočívá v tom, že eukaryotní organismy, což jste vy, houby, rostliny a zvířata, která znáte, všichni máte buňky s jádrem, které uchovává vaši genetickou informaci, zatímco prokaryotní buňky nemají jádro nebo žádné organely o kterých by stálo za to mluvit. Skupiny prokaryota a eukaryota mají pár věcí společných, jako třeba to, že mají plazmatické membrány, které jsou naplněny cytoplazmou a ribozomy, které obsahují RNA a syntetizují bílkoviny a obě skupiny mají DNA, které nese instrukce pro fungování buňky. Jenže eukaryotická DNA tvoří vlákna ve formě chromozomů, zatímco prokaryotická DNA je ve formě prstenců nazývaných plazmidy. Protisté jsou většinou jednobuněčné eukaryotické organismy, archea a bakterie jsou jednobuněčné prokaryotické organismy. Prokaryota doslova znamená "před jádrem", což napovídá, že prokaryotní organismy jsou starší formou života. Nemůžeme najít nic staršího než archea. Jejich nejstarší fosílie jsou staré 3,5 miliard let. To je jen miliardu let poté, co byla Země vytvarována a pořád byla bombardována kometami a meteory, nemluvě o smažení UV zářením, ale uprostřed toho archea jen odpočívali. Země se od té doby uklidnila, takže teď archea najdeme v některých z nejextrémnějších podmínek na naší planetě; v hydrotermálních průduších, ropných vrtech, v termálních pramenech, dokonce v kyselých důlních vodách. Archea byly pravděpodobně první živé věci a jejich přizpůsobivost je zřejmě to, co jim dovolilo přežít v dřívějším nehostinném prostředí Země. Jednou důležitou skupinou archea jsou metanogenní. Tito chlapíci dávají přednost levnějším prostředím, jako třeba bahnu, močálům a vašim střevům, a čerpají energii z vodíku a oxidu uhličitého, a vylučují methan jako vedlejší produkt. Methanogenní, generátory methanu. Jejich odpad také nazýváme bioplyn. Další skupinou jsou extrémofilové, kteří nejen snáší, ale dokonce upřednostňují opravdu špatná prostředí. Nejznámější z nich jsou termofilové, kteří žijí v podmínkách, ve kterých byste se vypařili. Pyrobulus fumaris, druh ze skupiny archea, objeven v devadesátých letech v hydrotermálním průduchu žije v teplotách okolo 113°C... NE FARENHEITA! CELSIA! Významně nad bodem varu vody! Většina organismů takovou teplotu nesnese, protože rozvazuje řetězce jejich DNA, způsobuje denaturaci jejich bílkovin, nebo nevratně mění jejich tvar, ale termofilové si vyvinuli úpravy, díky kterým vydrží i takto vysoké teploty. Další o kom si povíme jsou halofilové, "milovníci soli". Žijí například v Mrtvém moři, nebo ve Velkém solném jezeře, nebo možná v ústech Daniela Toshe. Většina halofilů dýchá kyslík a jsou heterotrofní, ale existují i bizarní výjimky, jako třeba druhy, které ke tvorbě energie používají sluneční energii, ale ne tak, jako rostliny. V membránách mají pigmenty pohlcující světlo, které reagují se světlem a umožňují buňce vytvářet ATP ke tvorbě energie. JÁ VÍM! JE TO ŠÍLENÉ! Navzdory jejich mimozemsky znějícím způsobům života archea nejsou nijak moc odlišní od bakterií, které jsou také prokaryotní organizmy. Vlastně po většinu 20. století byly archea a bakterie klasifikovány dohromady. Až poté, co si vědci uvědomili, že jsou mezi nimi jisté důležité genetické rozdíly, jako např. v pořadí jejich ribozomální DNA a uspořádání jejich RNA, rozdělili je na dvě domény. Bakterie nejsou ani zdaleka tak staré jako archea. Fosílie dokazují, že byly rozšířené před 1,5 miliardami let, ale můžeme nalézt důkazy o jejich existenci staré 3 miliardy let. Dnes tvoří převážnou většinu prokaryotních organismů na Zemi a jsou výjimečné když přijde na rychlou adaptaci. Spoustu bakterií je parazitických; děkujeme vám za zánět nosohltanu, stafylokokové infekce a za všechno na co bereme antibiotika. Bakterie odrazí antibiotika a bojovníky vašeho imunitního systému zkomolením svých DNA z generace na generaci. Mohou nahodile zapínat a vypínat své geny, aby vytvořili unikátní genetickou kombinaci jak se jejich populace násobí, aby udrželi imunitní systém svého hostitele a výrobce léků zaneprázdněné. Jako archea, bakterie se nerozmnožují sexuálně, ale vymyslely si způsob jak předat svůj genetický materiál jejich kámošům, malý trik jménem "Horizontální přenos genetické informace". Například, slyšeli jste už o odolnosti antibiotikům, že? No, horizontální přenos genetické informace je jeden z jejich důvodů. Kmen bakterie s genetickou odolností antibiotikům může předat část své DNA a tak předat odolnost léčivům dalšímu kmeni bakterie. A to je důvod proč s bakteriemi vždy vedeme jakýsi závod ve zbrojení. A samozřejmě, bakterie jsou neuvěřitelně rozmanité a spadá pod ně více než dva tucty kmenů Jeden ze způsobů jak je klasifikovat je podle různých druhů buněčných membrán, které reagují různě na barvící techniku, která se nazývá "Gramovo barvení". Bakterie pozitivní na toto barvení mají tlusté buněčné membrány a tvoří velkou skupinu zahrnující druhy, které žijí jednotlivě (například stafylokok nebo streptokok), a stejně tak i druhy žijící v koloniích, které jsou zodpovědné za nemoci jako lepra nebo tuberkulóza. Existuje také mnoho gram-negativních bakterií které mají tenčí membrány. Zde tvoří nejpočetnější skupinu proteobacteria pojmenována po Proteovi, protože mají mnoho forem. Ta zahrnuje bakterie umožňující náš život, protože přeměňují dusík v atmosféře na sloučeniny použitelné pro rostliny; stejně tak jako bakterie způsobující otravu jídlem nebo legionářskou nemoc. Sinice jsou jediné prokaryotní organismy používající fotosyntézu k výrobě potravy a patří mezi nejdůležitější členy vodního potravního řetězce, protože zajišťují mikroskopickou potravu pro všechny druhy sladkých vod a mořské ekosystémy. Spirochéty jsou spirálovité bakterie, o kterých jste už určitě slyšeli. Většina z nich je neškodná, ale pár parazitických druhů stojí za nemocemi jako lymská borelióza nebo syfilis. A co se sexuálně přenosných nemocí týče, poslední velká skupina bakterií stojící za zmínku jsou.... Chlamýdie, které jsou striktně parazitické a žijí jen ve zvířecích buňkách. Jsou doopravdy zlí a jsou nejčastější infekční příčinou oslepnutí ve světě, stejně tak jako infekce močové trubice. To mě nutí zkřížit nohy jen na to pomyslím. Takže archea zvládli přežít pěkných pár miliard let na těch nejpodivnějších místech a bakterie vyvinuly způsob přenosu DNA bez sexuálního rozmnožování ALE... Víte, kdo jsou opravdoví frajeři? PROTISTÉ! Evolučně jsou nejmladší z těchto tří a vyvinuli se z bakterií asi před 1,7 miliardami let. Ve spoustě věcí jsou ještě rafinovanější. Pro začátek; jsou eukaryotičtí, ale někteří jsou mnohobuněční a několik druhů se rozmnožuje sexuálně. Jejich doména je ale jeden velký cirkus, protože někteří protisté vypadají více příbuzní rostlinám, zvířatům nebo houbám než jiní protisté. Vědci mají sklon o nich mluvit na základě toho, co připomínají. Například protozoa, ti připomínají zvířata, řasy, ty jsou podobny rostlinám, a fungi, zahrnující například chutně pojmenovanou "Slimáčí plíseň". Jednu věc však mají společnou; potřebují žít ve vlhkém prostředí, v bažině, vašem těle, kupě sněhu, kdekoliv. Protozoa jsou fakt drsní, protože jsou jako malá zvířátka. Jsou to heterotrofové, jako my, takže musí pojídat jiné věci aby přežili, a protože musí jíst, mají části nahrazující ústa, a mohou se pohybovat díky různým druhům opravdu skvělých struktur. Někteří mají bičíky, ocásky připomínající biče, k mrskání s nimi ve vodě, nebo řasinky, malé vlásky sloužící jako vesla, a někteří se pohybují měňavkovitým způsobem. Řekl jsem měňavkovitým, protože protozoa pohybující se tímto způsobem se nazývá měňavka. A když je řeč o měňavkách, některé organismy skupiny protozoa jsou parazitické. Už jste nejspíš slyšeli o úplavici, tak tu způsobuje měňavka. Malárie je způsobena tímhle chlapíkem, Plasmodium Vivax, zatímco africkou spavou nemoc způsobuje Trypanosoma brucei. Přesuneme se k protistům připomínajícím rostliny, řasám. Všechny řasy fotosyntetizují jako rostliny, i přestože to nejsou rostliny, neboť využívají jiné molekuly chlorofylu. Některé jsou jednobuněčné, jako rozsivky, které mají tvrdou skořápku z křemene. Skvělá věc na jednobuněčných řasách je ta, že mohou být opravdu velké. Například, dámy a pánové, pohleďte na "Námořníkovo oko", největší jednobuněčný organismus na Zemi, jinak nazývaný "Mořská perla". Žije na dně tropických oceánů a může dorůst až 5 centimetrů v průměru. Jak to může být jediná buňka? Nicméně, již znáte mnohobuněčné druhy řas, chaluhy, jsou úzce příbuzné pozemním rostlinám, to poznáte jíž při pohledu. Vyskytují se v hnědých, zelených, nebo červených (ruduchy) odrůdách. Všechny mají také jednobuněčnou formu. Zelené řasy jsou nejspíš to, co dalo vzniknout rostlinám před 475 miliony let. Jsou nejhojnější a nejrozmanitější a mají chloroplast hodně podobný pozemním rostlinám, takže mohou žít jen v mělkých vodách, protože potřebují hodně světla. Červené řasy mohou žít ve větších hloubkách a mají pigment navíc jménem fykoerythrin, který podporuje funkci chlorofylu v hloubkách. Hnědé řasy jsou většina řas, které vidíte v mořích. Například kelp. Jsou nějvětší a nejkomplikovanější z mnohobuněčných řas. Konečně se dostáváme k houbo-protistům, mezi které patří i lahodná "Slimáčí plíseň". Vstřebávají živiny z jejich okolí a vytváří těla podobné tělům hub. Ale i přestože vypadají jako zvratky, mohou se pohybovat jako měňavka a "pojídat" bakterie fagocytózou. Slimáčí plísně může být jednoduché najít, protože často mívají zářivé barvy, jako tento kouzelný druh, který se doopravdy nazývá "Psí zvratky". Slyšeli jste. Tyto organismy jsou tak divné že vědci nemohli přijít na lepší název než "Psí zvratky". Jak jsem řekl, jsou staří, jsou divní. Zvykněte si.
video