3도메인 시스템

Three-domain system
BacteriaArchaeaEukaryotaAquifexThermotogaBacteroides–CytophagaPlanctomyces"Cyanobacteria"ProteobacteriaSpirochetesGram-positivesChloroflexiThermoproteus–PyrodictiumThermococcus celerMethanococcusMethanobacteriumMethanosarcinaHaloarchaeaEntamoebaeSlime moldsAnimalsFungiPlantsCiliatesFlagellatesTrichomonadsMicrosporidiaDiplomonads
Carl Woese, George E가 제안한 박테리아, 고세균 및 진핵 생물의 분리를 강조하는 rRNA 데이터에 기반한 계통수. 1990년 폭스 등

3도메인 시스템은 1990년 칼[1][2] 워즈, 오토 칸들러, 마크 휠리스에 의해 도입된 생물학적 분류로 세포 생명체를 세 개의 영역, 즉 고세균, 진핵생물 또는 진핵생물 또는 진핵생물 영역으로 나눈다.두 개의 제국 체계와 다섯 개의 왕국으로 분류되는 것과 같은 이전의 분류와 중요한 차이점은 고세균이 완전히 다른 유기체로서 박테리아로부터 분리된다는 것이다.진핵생물이 고세균의 [3][4]한 집단으로 간주되기 때문에 유기체를 박테리아와 고세균으로만 나누는 두 개의 영역 체계에 의해 도전을 받아왔다.

배경

Woese는 16S rRNA 유전자의 차이에 기초하여 박테리아, 고세균, 그리고 진핵생물 각각이 종종 자손이라고 불리는 잘 발달되지 않은 유전기구를 가진 조상과는 별도로 발생했다고 주장했다.이러한 주요 혈통을 반영하기 위해, 그는 각 혈통을 여러 개의 다른 왕국으로 나누어 하나의 영역으로 취급했다.원래 그가 원핵생물을 분할한 곳은 에우박테리아(현재의 박테리아)와 고고박테리아(현재의 고고학)였다.Woese는 처음에 "kingdom"이라는 용어를 세 가지 주요 계통 발생 집단을 지칭하기 위해 사용했으며,[2] 이 명명법은 1990년에 "domain"이라는 용어가 채택될 때까지 널리 사용되었다.

Woese의 계통학적으로 유효한 분류의 타당성을 받아들이는 것은 느린 과정이었다.살바도르 루리아와 에른스트 마이어를 포함한 저명한 생물학자들은 그의 원핵생물 [5][6]분할에 반대했다.그에 대한 모든 비판이 과학적 수준에 국한된 것은 아니었다.10년 동안 노동 집약적인 올리고뉴클레오티드 분류는 그에게 "괴짜"라는 평판을 남겼고,[7] Woese는 사이언스지에 실린 뉴스 기사에 의해 "마이크로 생물학의 흉터 있는 혁명가"로 불리게 되었다.점점 더 많은 양의 뒷받침 자료가 과학계를 [8]1980년대 중반까지 고고학을 받아들이게 했다.오늘날, 극소수의 과학자들은 여전히 통일된 원핵의 [9]개념을 받아들인다.

분류

Electron micrograph of Sulfolobus infected with Sulfolobus virus STSV1.
Scanning electron micrograph of S. aureus; false-color added
Australian green tree frog (Litoria caerulea)
3개 영역 체계에는 고세균(Sulfolobus, 왼쪽), 박테리아(S. Aureus, 중간) 및 진핵균(오스트레일리아 청개구리, 오른쪽)이 포함된다.

3도메인 시스템은 이전에 사용된 5왕국 또는 6왕국 체계에 존재하는 왕국 위에 분류 수준을 추가합니다.이 분류 체계는 고세균이 세포핵이 없는 박테리아 같은 유기체보다 진핵생물과 더 밀접한 관련이 있는 것으로 보이는 한 두 원핵생물의 근본적인 분열을 인식한다.시스템은 이전에 알려진 왕국을 다음 세 개의 도메인으로 정렬합니다.고세균, 박테리아, 진핵균.

도메인 고고학

고세균은 핵막은 없지만 박테리아와는 다른 생화학 및 RNA 표지를 가진 원핵생물이다.고대인들은 독특하고, 고대 진화의 역사를 가지고 있으며, 그들은 지구상에서 가장 오래된 생물 종들 중 하나로 여겨지는데, 가장 주목할 만한 것은 다양하고 이국적인 신진대사이다.

고대 유기체의 예는 다음과 같습니다.

도메인 박테리아

박테리아는 또한 원핵생물이다; 그들의 영역은 박테리아 rRNA를 가진 세포들로 구성되어 있고, 핵막은 주로 디아실 글리세린 디에스터 지질을 가지고 있다.전통적으로 박테리아로 분류되는, 많은 것들이 인간이 선호하는 같은 환경에서 번성하며, 최초로 발견된 원핵생물이었다; 그들은 고세균이 처음 구별되는 분지로 인식되었을 때 잠깐 동안 유박테리아 또는 "진정한" 박테리아로 불렸다.

대부분의[10] 알려진 병원성 원핵 생물은 박테리아에 속한다.이러한 이유로, 그리고 고세균은 전형적으로 실험실에서 자라기 어렵기 때문에, 현재 고세균보다 더 광범위하게 연구되고 있다.

세균의 예는 다음과 같습니다.

도메인 진핵

진핵은 세포에 막 결합 핵이 있는 유기체이다.그것들은 많은 큰 단세포 유기체와 알려진 모든 비현미경 유기체를 포함한다.진핵생물 목록에는 다음이 포함된다.

킹덤 균류
킹덤 플랜태 또는 식물
킹덤 애니멀리아 또는 동물
원생동물 또는 원생동물

니체스

세 가지 세포 유형 각각은 반복적인 전문성 또는 역할에 적합한 경향이 있습니다.박테리아는 적어도 적당한 환경에서 가장 번식력이 높은 경향이 있다.고고학자들은 고온, 고산, 고황 등과 같은 극한 환경에 빠르게 적응하는 경향이 있다.이것은 다양한 음식 자원을 사용하기 위한 적응을 포함한다.진핵생물은 인간을 포함한 다세포 생물에서와 같이 협동 집락을 형성하는데 있어 가장 유연하다.사실, 진핵 생물의 구조는 다른 종류의 세포들의 결합에서 파생되어 유기체를 형성했을 가능성이 있다.

Parakaryon myojinensis는 독특한 예로 알려진 단세포 생물이다."이 유기체는 원핵생물이나 진핵생물과는 다른 생명체로 보이며 둘 다 특징을 가지고 있다."[11]

대체 수단

생명 계통 발생의 세 가지 영역 대체 버전

3도메인 이론의 일부는 에른스트 메이어, 토마스 카발리에 스미스, 래디 S를 포함한 과학자들에 의해 이의를 제기되어 왔다. 굽타.[12][13][14] 특히, 굽타는 원핵생물 내의 1차 분열은 그램 양성 박테리아와 고세균을 포함한 단일 막(단층)으로 둘러싸인 것과 그램 음성 박테리아를 포함한 내측과 외측 세포막을 가진 것 사이에 있어야 한다고 주장한다.그는 일부 고도로 보존된 단백질에서 나오는 특징과 계통 발생의 배열은 3개의 영역 이론과 일치하지 않으며, 널리 받아들여지고 있음에도 불구하고 버려져야 한다고 주장한다.

최근의 연구는 진핵아가 실제로 고세균 영역으로부터 갈라졌을지도 모른다는 것을 암시했다.스팡 등에 따르면로키카르카이오타는 계통학 분석에서 진핵생물과 단통군을 형성한다.연관된 게놈은 또한 정교한 막 리모듈링 [15]능력을 암시하는 진핵생물 시그니처 단백질의 확장된 레퍼토리를 인코딩합니다.이 연구는 거의 보편적으로 채택되고 있는 3도메인 [3][4]시스템과 달리 2도메인 시스템을 제안한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Woese CR, Fox GE (November 1977). "Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 74 (11): 5088–90. Bibcode:1977PNAS...74.5088W. doi:10.1073/pnas.74.11.5088. PMC 432104. PMID 270744.
  2. ^ a b Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (June 1990). "Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87 (12): 4576–9. Bibcode:1990PNAS...87.4576W. doi:10.1073/pnas.87.12.4576. PMC 54159. PMID 2112744.
  3. ^ a b Nobs, Stephanie-Jane; MacLeod, Fraser I.; Wong, Hon Lun; Burns, Brendan P. (2022). "Eukarya the chimera: eukaryotes, a secondary innovation of the two domains of life?". Trends in Microbiology. 30 (5): 421–431. doi:10.1016/j.tim.2021.11.003.
  4. ^ a b Doolittle, W. Ford (2020). "Evolution: Two Domains of Life or Three?". Current Biology. 30 (4): R177–R179. doi:10.1016/j.cub.2020.01.010. PMID 32097647.
  5. ^ Mayr, Ernst (1998). "Two empires or three?". Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (17): 9720–9723. Bibcode:1998PNAS...95.9720M. doi:10.1073/pnas.95.17.9720. PMC 33883. PMID 9707542.
  6. ^ Sapp, Jan A. (December 2007). "The structure of microbial evolutionary theory". Studies in History and Philosophy of Science Part C: Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences. 38 (4): 780–95. doi:10.1016/j.shpsc.2007.09.011. PMID 18053933.
  7. ^ Morell, V. (1997-05-02). "Microbiology's scarred revolutionary". Science. 276 (5313): 699–702. doi:10.1126/science.276.5313.699. ISSN 0036-8075. PMID 9157549. S2CID 84866217.
  8. ^ Sapp, Jan A. (2009). The new foundations of evolution: on the tree of life. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-199-73438-2.
  9. ^ Koonin, Eugene (2014). "Carl Woese's vision of cellular evolution and the domains of life". RNA Biology. RNA Biol. 11 (3): 197–204. doi:10.4161/rna.27673. PMC 4008548. PMID 24572480.
  10. ^ Eckburg, Paul B.; Lepp, Paul W.; Relman, David A. (2003). "Archaea and their potential role in human disease". Infection and Immunity. 71 (2): 591–596. doi:10.1128/IAI.71.2.591-596.2003. PMC 145348. PMID 12540534.
  11. ^ Yamaguchi M, Mori Y, Kozuka Y, Okada H, Uematsu K, Tame A, Furukawa H, Maruyama T, Worman CO, Yokoyama K (2012). "Prokaryote or eukaryote? A unique microorganism from the deep sea". Journal of Electron Microscopy. 61 (6): 423–31. doi:10.1093/jmicro/dfs062. PMID 23024290.
  12. ^ Gupta, Radhey S. (1998). "Life's Third Domain (Archaea): An Established Fact or an Endangered Paradigm?: A New Proposal for Classification of Organisms Based on Protein Sequences and Cell Structure". Theoretical Population Biology. 54 (2): 91–104. doi:10.1006/tpbi.1998.1376. PMID 9733652.
  13. ^ Mayr, E. (1998). "Two empires or three?". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95 (17): 9720–9723. Bibcode:1998PNAS...95.9720M. doi:10.1073/pnas.95.17.9720. PMC 33883. PMID 9707542.
  14. ^ Cavalier-Smith, Thomas (2002). "The neomuran origin of archaebacteria, the negibacterial root of the universal tree and bacterial megaclassification". Int J Syst Evol Microbiol. 52 (1): 7–76. doi:10.1099/00207713-52-1-7. PMID 11837318.
  15. ^ Spang, Anja (2015). "Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes". Nature. 521 (7551): 173–179. Bibcode:2015Natur.521..173S. doi:10.1038/nature14447. PMC 4444528. PMID 25945739.