单细胞生物(生物的三域系统)

单细胞生物
1
原核生物
细菌、放线菌、支原体、衣原体、蓝藻、立克次氏体
其中关于蓝藻类,包括颤藻、念珠藻、发菜,蓝藻是单细胞生物,但其中的颤藻和念珠藻是多细胞生物,发菜待定,网上也是各执一词。
2
真核生物
a.藻类:衣藻、小球藻、水绵、硅藻等
b.真菌:酵母菌
c.动物:草履虫、变形虫、太阳虫、喇叭虫、疟原虫、眼虫
生物的三域系统
生物是指称类生命的个体。在生物学和生态学中,地球上约有870万种物种(±130万),其中650万种物种在陆地上,220万种则生活在水中。
生物最重要和基本的特征在生物会进行新陈代谢及遗传两点,前者说明所有生物一定会具备合成代谢以及分解代谢(两个是完全相反的两个生理反应过程),并且可以将遗传物质复制,通过自我分裂生殖(无性生殖)或有性生殖,交由下一代繁殖下去以避免灭绝,这是类生命现象的基础。
虽然知道生物源自演化,但生命的起源和确切演化史仍有许多待解决的细节。生物学分类在近代受到分子生物学的挑战。一般而言,我们将生物分为三个域:细菌、古菌、以及真核生物。
三域系统是由美国微生物学家和生物物理学家卡尔·乌斯等人在1977年提出的细胞生命形式的分类,是古菌域、细菌域和真核域。
乌斯依据16S 核糖体RNA序列上的差别,将原核生物分成两大类,起初称为真细菌和古细菌,认为这两类生物和真核生物一起从一个具有原始遗传机制的祖先(最后共同祖先)分别演化而来,因此将三者各置为一个“域”,作为比“界”高一级的分类系统。
生物三域六界
古菌域下有古细菌界,细菌域下有细菌界,真核生物域下有四个界:原生生物界、真菌界、植物界和动物界。加上其他未专属域下有病毒和亚病毒因子两个界。
在生物分类学中,域是三域系统中最高的分类单元,该系统中,生命之树包含细菌、古菌与真核生物等三个域,其中前两者为原核生物,不具有细胞核,后者则具有细胞核。
1.古菌域
古菌又称古细菌、古生菌或太古生物、古核生物,是单细胞微生物,构成生物分类的一个域,或一个界。这些微生物1970年前的分类属于原核生物,它们与细菌有很多相似之处,即它们没有细胞核与任何其他膜状胞器,同时另一些特征相似于真核生物,比如存在重复序列与核小体。
环境微生物之古细菌
过去曾经将古菌和细菌一同归为原核生物,并将其命名为“古细菌”,但这种分类方式已过时。事实上古菌有其独特的进化历程,并与其它生命形式有显著的生化差异,所以现在将其列为三域系统中的一个域。在这个系统中,古菌、细菌与真核生物各为一个域,并进一步划分为界与门。到目前为止,古菌已被划分为公认的四个门,随着进一步研究,还可能建立更多的门类。在这些类群中,研究最深入的是泉古菌门与广古菌门。但对古菌进行分类仍然是困难的,因为绝大多数的古菌都无法在实验室中纯化培养,只能通过环境宏基因组检测来分析。
古菌和细菌的大小和形状非常相似,但少数古菌有不寻常的形状,如嗜盐古菌窝氏盐方扁平古菌拥有平面正方形的细胞。尽管看起来与细菌更相似,但古菌与真核生物的亲缘关系更为密切,特别是在一些代谢途径(如转录和转译)有关酶的相似性上。古菌还有一些性状是独一无二的,比如由依赖醚键构成的细胞膜。与真核生物相比,古菌有更多的能量来源,从熟悉的有机物糖类到氨到金属离子直到氢气。嗜盐菌,如嗜卤盐菌可以以太阳光为能源,其它一些种类的古菌能进行固碳反应;没有一种古菌能像蓝藻与植物进行光合作用。古菌通过分裂、出芽、断裂来进行无性生殖,但没有发现能产生孢子的种类。
一开始,古菌被认为都是一些生活在温泉、盐湖之类极端环境的嗜极生物,但近来发现它们的栖息地其实十分广泛,从土壤、海洋、到河流湿地。它们也被发现在人类的大肠、口腔、与皮肤[7]。尤其是在海洋中古菌特别多,一些浮游生物中的古菌可能是这个星球上数量最大的生物群体。现在,古菌被认为是地球生命的一个重要组成部分,在碳循环和氮循环中可能扮演重要的角色。目前没有已知的作为病原体或寄生虫的古菌,他们往往是偏利共生或互利共生。一个例子是产甲烷菌,生活在人和反刍动物的肠道中帮助消化,产甲烷菌还被用于沼气生产和污水处理。嗜极生物古菌中的酶能承受高温和有机溶剂,常被生物技术所利用。
2.细菌域
细菌是生物的主要类群之一,也是所有生物中数量最多的一类,据估计,其总数约有5×1030个。细菌是非常古老的生物,大约出现于37亿年前。真核生物细胞中的两种细胞器:线粒体和叶绿体,通常被认为是来源于内共生细菌。微生物无处不在,只要是有生命的地方,都会有微生物的存在。它们存在于人类呼吸的空气中,喝的水中,吃的食物中。细菌可以被气流从一个地方带到另一个地方。人体是大量细菌的栖息地;可以在皮肤表面、肠道、口腔、鼻子和其他身体部位找到。
细菌的个体非常小,目前已知最小的细菌只有0.2微米长,因此大多只能在显微镜下看到它们;而世界上最大的细菌可以用肉眼直接看见,有0.2-0.6毫米大,是一种叫纳米比亚嗜硫珠菌的细菌。细菌一般是单细胞,细胞结构简单,缺乏细胞核以及膜状胞器,例如线粒体和叶绿体。基于这些特征,细菌属于原核生物。原核生物中还有另一类生物称做古细菌,是科学家依据演化关系而另辟的类别。为了区别,本类生物也被称做真细菌。古细菌与真细菌在生活环境、营养方式以及遗传上有所不同。细菌的形状相当多样,主要有球状、杆状,以及螺旋状。

细菌广泛分布于土壤和水中,或者与其他生物共生。人体身上也带有相当多的细菌。此外,也有部分种类分布在极端的环境中,例如温泉,甚至是放射性废弃物中,它们被归类为嗜极生物,其中最著名的种类之一是海栖热袍菌,科学家是在意大利的一座海底火山中发现这种细菌的。甚至在航天飞机上也能生长。然而,细菌种类是如此多,科学家研究过并命名的种类只占其中的小部分。细菌域下所有门中,只有约一半能在实验室培养的种类。
细菌的营养方式有自养及异养,其中异养的腐生细菌是生态系统中重要的分解者,使碳循环能顺利进行。部分细菌会进行固氮作用,使氮元素得以转换为生物能利用的形式。细菌也对人类活动有很大的影响。一方面,细菌是许多疾病的病原体,包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由细菌所引发。然而,人类也时常利用细菌,例如乳酪及酸奶和酒酿的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等,都与细菌有关。在生物科技领域中,细菌有也著广泛的运用。
总的来说,这世界上约有5×1030 只细菌。其生物量远大于世界上所有动植物体内细胞数量的总和。细菌还在营养素循环上扮演相当重要的角色,像是微生物造成的腐败作用,就与氮循环相关。而在海底火山和在冷泉中,细菌则是靠硫化氢和甲烷来产生能量。2013年3月17日,研究者在深约11公里的马里亚纳海沟中发现了细菌。其他研究则指出,在美国西北边离岸2600米的海床下580米深处,仍有许多的微生物,根据这些研究人员的说法:“你可以在任何地方找到他们,他们的适应力远比你想像的还要强,可以在任何地方存活。
3.真核生物域
真核生物是其细胞具有细胞核的单细胞生物和多细胞生物的总称,它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物,而不包括细菌和古菌,因它们的细胞器无膜包裹。
真核生物与原核生物的根本性区别是前者的细胞内含有细胞核,因此以真核来命名这一类细胞。许多真核细胞中还含有其它细胞器,如线粒体、叶绿体、高尔基体等。
由于具有细胞核,因此真核细胞的细胞分裂过程与没有细胞核的原核生物也大不相同。
真核生物在演化上是单源性的,都属于生物分类三域系统中的真核域,另外两个域为同属于原核生物的细菌和古菌。但由于真核生物与古菌在一些生化性质和基因上具有一定相似性,因此有时也将这两者共同归于新壁总域演化支。
科学家相信,从基因证据上来看,真核生物是细菌与古菌的基因融合体,它是某种古菌与细菌共生,异种结合的产物。
多种多样的真核生物
真核细胞之所以可以发展出有质膜包围的细胞核和细胞器,被认为有两个过程:膜内折和内共生。
膜内折指始祖古核生物细胞的质膜内折成为真核细胞的膜系统。经过第二次内折,内质网膜形成高尔基体等细胞器。
内共生学说指,古核生物吞入了需氧的、较小的、始祖原核生物(需氧真细菌,如变形细菌)和由寄生过渡到共生变为线粒体。通过类似的过程,古核生物细胞与较小的、始祖光合原核生物(如蓝细菌)共生,产生绿藻和红藻,第二次被古核生物吞入成为共生者,并演变为叶绿体。膜内折产生的原始的内质网膜系统,限制了吞入细菌的活动,避免了细胞成分被其“吃掉”。

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