Biológiai domén: definíció és a háromdoménes rendszertan áttekintése
Fedezze fel a biológiai domén lényegét és Carl Woese háromdoménes rendszerét: Archaea, Bacteria és Eukaryota evolúciós és rendszertani áttekintése.
A biológiai rendszertanban a domén (más néven szuperregnum, szuperkirályság vagy birodalom) az élőlények legmagasabb, a királyságnál magasabb rendű taxonja.
A domén (vagy annak szinonimái) a legátfogóbb e biológiai csoportosítások közül. A taxonok elrendezése a genomok alapvető evolúciós különbségeit tükrözi. Az életnek több modern alternatív doménosztályozása létezik. Ezek közé tartoznak a következők:
- A "kétbirodalmi" rendszer, a Prokaryota (vagy Monera) és az Eukaryota birodalmak legfelső szintű csoportosításával.
- A hat királyságból álló rendszer a Protista, Archaebacteria, Eubacteria, Fungi, Plantae és Animalia legfelső szintű csoportosítással.
- Carl Woese 1990-ben bevezetett háromdoménes rendszere, amely az Archaea, Bacteria és Eukaryota domének legfelső szintű csoportosítását tartalmazza.
Az Archaea új területként való meghatározása után Woese átrajzolta a rendszertani fát. Három tartományból álló rendszere genetikai kapcsolatokon alapul. Az életet három tartományban 23 fő részre osztja: Baktériumok, Archaea és Eukarya. Az archaea sem nem baktérium, sem nem eukarióta. Másképp fogalmazva, ezek olyan prokarióták, amelyek nem baktériumok.
Mit jelent pontosan a domén fogalma?
A domén a biológiai rendszertan legmagasabb rangja, amely elsősorban az élőlények alapvető evolúciós vonalait különíti el egymástól. A domének elkülönítésének alapja ma leginkább az örökítőanyag (különösen a riboszóma RNS-ek, pl. 16S/18S rRNS) összehasonlító elemzése, továbbá a teljes genomok és kulcsfontosságú sejtbiológiai jellemzők különbségei.
A háromdoménes rendszer fő jellemzői
- Bacteria (baktériumok): általában sejtfalban peptidoglikánt tartalmaznak, jellegzetes membránfehérjéik és riboszomális jellemzőik vannak. Sok faj szabadon élő, köztük jól ismert modellek, pl. Escherichia coli.
- Archaea (arkhék/ősbaktériumok): szerkezetükben és biokémiájukban különböznek a baktériumoktól (pl. membránlipidek éterkötéssel, több típusú RNA-polimeráz, egyedi metabolikus útvonalak). Gyakran szélsőséges környezetekben találták őket, de sok archaea mérsékelt körülmények között is él. Nem tartoznak a hagyományos baktériumok közé.
- Eukaryota (eukarióták): sejtmagnál és membránnal körülvett sejtorganellumoknál (mitokondrium, esetenként kloroplasztisz) jellemzőek. Ide tartoznak az egysejtű eukarióták, gombák, növények és állatok.
Tudománytörténet: hogyan alakult ki a háromdoménes elképzelés?
Carl Woese és munkatársai az 1970-es évek végétől kezdve a riboszómális RNS-ek összehasonlító vizsgálatával fedezték fel, hogy a prokarióták két alapvetően különböző csoportba sorolhatók. Ez vezetett az Carl Woese által népszerűsített háromdoménes felosztáshoz (Archaea, Bacteria, Eukaryota), amely jelentősen átalakította a biológiai rendszertant és az evolúciós elképzeléseket.
Módszerek és bizonyítékok
Az elkülönítés fő bizonyítékai közé tartoznak:
- 16S/18S rRNS-filogenetika és teljes genomok összehasonlítása;
- sejtbiológiai különbségek (membránszerkezet, sejtfal, transzlációs/transzkripciós gépezetek);
- metabolikus és biokémiai eltérések (pl. peptidoglikán jelenléte vagy hiánya, lipidkémia).
Vita és alternatív nézetek
Bár a háromdoménes rendszer széles körben elfogadott, vannak alternatív javaslatok és vita tárgyai:
- a hagyományos "kétbirodalmi" felosztás (Prokaryota vs. Eukaryota) egyszerűsített, de némely szempontból hasznos;
- a hat királyságos rendszerek más rendezést javasolnak;
- újabb felfedezések, például az Asgard-archaeák csoportja, utalnak arra, hogy az eukarióták egyes komponensei archaea-szerű őstől származhatnak, ami finomítja a domének közötti kapcsolatokról alkotott képet;
- a horizontális géntranszfer mértéke megnehezíti a "fa" tiszta, elágazó képét, ezért sok kutató inkább hálózati jellegű evolúciós modelleket is alkalmaz.
Miért fontos a doménfogalom?
A doménszintű osztályozás segít megérteni az élet legmélyebb evolúciós elágazódásait, eligazít a mikrobiólógiai, ökológiai és biotechnológiai kutatásokban, valamint befolyásolja az orvostudományt (pl. antibiotikumok célpontjai, patogének rendszertani besorolása). Emellett az evolúciós biológia alapvető kérdéseire ad keretet: hogyan alakultak ki a sejttípusok, miként történt a sejtkompartmentalizáció (mag kialakulása, mitokondrium eredete), és hogyan terjedtek a gének a különböző vonalak között.
Rövid összegzés
A domén a biológiai rendszertan legmagasabb, evolúciós alapú egysége, amelyet leginkább a Bacteria, Archaea és Eukaryota hármasa jellemez a mai modern értelmezés szerint. A háromdoménes rendszer forradalmasította a biológiai megértést, de a pontos határok és eredetmagyarázatok továbbra is aktív kutatás tárgyát képezik.
A három terület
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Mi a biológiai taxonómiában a tartomány?
V: A biológiai rendszertanban a domén az élőlények legmagasabb, a királyságnál magasabb rendű taxonja. Ez a biológiai csoportosítások közül a legátfogóbb, és a genomok alapvető evolúciós különbségeit tükrözi.
K: Hány modern alternatív doménosztályozás létezik?
V: Az életnek számos modern alternatív tartományi osztályozása létezik, köztük a kétbirodalmi, a hatbirodalmi és a hárombirodalmi rendszerek.
K: Mi az a két birodalmi rendszer?
V: A kétbirodalmi rendszerben a Prokaryota (vagy Monera) és az Eukaryota birodalmak felső szintű csoportosítása létezik.
K: Mi a hat királyságból álló rendszer?
V: A hatbirodalmi rendszerben a legfelső szintű csoportosítások a Protista, Archaebacteria, Eubacteria, Fungi, Plantae és Animalia.
K: Mi Carl Woese háromdominális rendszere?
V: Carl Woese háromdoménes rendszere az életet 23 fő osztályra osztja három doménre - Baktériumok, Archaea és Eukarya - a genetikai kapcsolatok alapján. Miután az Archaea-t új tartományként definiálta, átrajzolta a rendszertani fát.
K: Az archaea baktériumok vagy eukarióták?
V: Az archaea nem baktérium és nem is eukarióta; olyan prokarióták, amelyek nem baktériumok.
Keres