自從人類認識細胞,我們就始終確信在這個星球上衹有兩種生命形式——原核生物與真核生物即生物的二分法則,但是在深海的火山口、陸地的熱泉以及????鹼湖等生命無法生存的地方,卻生活着一些鮮為人知的古怪微生物——古細菌,他們代表着這個星球上生命的極限,確定了生物圈的範圍。
那麽什麽是古細菌呢?
古細菌又稱古核生物或稱原細菌,是一些生長在極端特殊環境中的細菌,過去根據其內部構造沒有核膜、具環狀dna結構以及細胞産能、細胞分裂、新陳代謝等生活方式與原核細胞相似,將古細菌歸入原核生物。
烏斯以16srrna這個標志性核酸片斷作標準發現,56%核苷酸序列是從未見過,而另外44%我們所知道的核苷酸序列,表明古細菌與真核生物的親緣關係更近,是一種不同於原核生物與真核生物的新型生命形式——“第三種生命形式” 。1977年烏斯提出古細菌的概念,稱之為第三種生命形式,打破了1937年確立的二分法則,但是因為缺少更多的證據一直不被肯定。
直到1996年運用分子生物學技術對産甲烷球菌這種古細菌進行了基因圖譜的測定,使古細菌是第三種生命形式的假說得到認同。不僅如此,自古細菌提出到1996年的20年間,生物學家對古細菌展開了係統的研究。
1.細胞壁 原核生物的細胞壁由含壁酸地肽聚糖構成,但古細菌的細胞壁卻完全不含上述的成分。因此抑製壁酸形成的鏈黴素、抑製肽聚糖前體形成的環絲氨酸、抑製肽聚糖形成的青黴素和萬古黴素等對真細菌有強的抑製生長作用的物質,對古細菌卻沒有作用。
2.dna 古細菌與原核生物都是環狀dna,但是在dna內部構造上看,原核生物沒有重複序列且無內含子,但是古細菌有重複序列和內含子,這一點與真核生物極為相似。
3.核小體 古細菌具有組蛋白,並且形成了類似核小體的構造,但與真核生物的典型核小體不完全相同。
核小體於20世紀70年代被發現,是構成染色質的基本單位,由組蛋白八聚體為核心,外部環繞200bpdna與一分子的組蛋白h1構成。在組蛋白h1的介導下形成染色質串珠構造,這就是染色質的一級結構。
4.核糖體 核糖體是蛋白質製造工廠,是真核生物、原核生物和古細菌都具備的。但是存在一定區別,真核生物的核糖體為80s,由70到84種蛋白質構成。原核生物的核糖體為70s,由55種蛋白質構成。而古細菌有66種以上的蛋白質,介於兩者之間。一些通過抑製原核生物核糖體大小亞基的結合,從而抑製蛋白質合成,進而達到抑製細菌的目的。但是,這些抑製劑卻無法抑製核糖體為80s的真核生物和古細菌。可見,古細菌與原核生物存在着極大的差距。
核糖體中都存在5srrna,而且僅有120個核苷酸,是鑒定生物物種進化親緣關係的主要手段。在對5srrna序列的分析中我們發現,古細菌與真核生物的親緣關係更接近。
綜上所述,古細菌內部構造上沒有核膜、具環狀dna、細胞産能、細胞分裂、新陳代謝等與原核生物接近。但是,古細菌的dna有重複序列和內含子,在轉錄、翻譯、復製上更接近真核生物。而且,存在類似核小體的構造以及核糖體,更顯示了古細菌與真核生物具有更近的親緣關係。
古細菌就像一座坐落在真核生物與原核生物之間的橋梁,在進化上古細菌較原核生物更接近真核生物。也就是說一個在深海火山口生活的古細菌與人有着更為相似的遺傳信息,而非在人體內生活的細菌。
古細菌的種類不多,現在發現的約一百種,大多生活在極特殊的高溫、缺氧環境中,如産甲烷球菌、嗜????菌、嗜熱菌、嗜酸菌、嗜鹼菌、硫氧化菌等。
一直被認為”幹幹淨淨”的飽和????水(飽和????水都被認為是生命物質無法生存的環境),但是,嗜????細菌卻可以在飽和????水中自由生活。
生活在深海高溫熱泉口的嗜熱細菌,極其耐熱。一般病原微生物在六、七十度的條件下持續處理二十分鐘(巴氏消毒法),基本都會被消滅。但是,嗜熱細菌在80攝氏度上卻會着涼,失去活性。迄今發現最耐熱的是被稱作121菌的古細菌,因為它可以在121攝氏度下”愉快”的生活,可謂一副金剛之身。這自然讓我們聯想到地球早期嚴酷的自然環境,進一步體現出古細菌在進化史上的地位,所以人們提出將古細菌從原核生物中分出,成為與原核生物(即真細菌)、真核生物並列的一類,而真核細菌極有可能就起源於古細菌
古細菌特殊的”性格”藴藏了多少鮮為人知的秘密,顯然下一個震驚世界的科學發現,必定會出現在他們的身上。 |
|
|