ثلاثة فوق ممالك للكائنات الحية

phylogenetic tree of life

فى الفترة الأخيرة نمت نزعة لا سيّما فى علم الميكروبيولوجى لوَضَعَ كلّ الكائنات الحيّة في ثلاثة فوق ممالك. وقد اِقْتَرَحَ العالم كارل ويزى هذا النظام أوّلا في عام 1990 ويُسْتَنَدُ هذا النظام الجديد إلى اكتشاف كائنات تشبه البكتيريا عرفت سابقا تحت اسم بكتيريا البيئات الصعبة Archaebacteria والآن اطلق عليها لفظة Archaea. وقد تبين ان الحامض النووى الربوسومى ribosomal RNA وبعض الفروق الاخرى المميزة لهذه المجموعة وضعتها فى مرتبة مختلفة عن البكتيريا. وقد برهنت دراسات البيولوجيا الجزيئية على ان الثلاثة ممالك الخاصة بالكائنات الحية قد ظهرت مبكرا ( منذ3.5-4 بليون سنة) مع العلم ان البكتيريا كانت اول فروع شجرة الحياة ثم تفرع منها بكتيريا البيئات الصعبة Archaea وحقيقيات النواة فيما بعد Eukarya. وقد اوضحت الدراسات ان بكتيريا البيئات الصعبة لاهوائيةّ التنفس وتتحمل الظروف البيئية مثل درجة الحرارة العالية التى قد تصل إلى 105 درجة مئوية و تركيزات عالية من الملوحة تصل إلى 5.5 مولار من كلوريد الصوديوم. إلا ان بعض الدراسات الحديثة اثبتت ان فوق مملكة بكتيريا البيئات الصعبة لاتستحق جعلها فوق مملكة قائمة بذاتها بل يجب ان تنضم لبدائيات النواة وقد فضلت ان اذكر لكم فى الجدول التالى بعض الصفات الهامة للثلاثة فوق ممالك على ان يتبع نظام التقسيم الذى يتعامل معهم على كونهم فوق مملكتين:

الصفة	البكتيريا الحقيقة	بكتيريا البيئات الصعبة	حقيقيات النواة
نواة محاطة بغلاف نووى	تغيب	تغيب	توجد
الجدار الخلوى	يحتوى على ببتيدوجليكينات	لاتوجد ببتيدوجليكينات توجد جليكوبروتينات	لايوجد (حيوان) أو سيليلوز (نبات) ، كيتين (فطريات)
بناء ضوئى (الكلوروفيل)	يوجد	يغيب	يوجد
تخليق الميثان	لا يوجد	يوجد	لايوجد
حجم الريبوسوم	70 S	70S	80 S
المادة الوراثية	DNA	DNA	DNA
فسفوليبيدات الغشاء	مرتبطة برابطة استر	مرَتبَطَة برابطة أيثر	مرتبطة برابطة استر
انزيم بلمرة ال RNA	واحد (4 تحت وحدات)	عديد (8-12 تحت وحدة)	ثلاثة (12-14 تحت وحدة)

(S= وَحدة سيفدبرج Svedberg؛ وحدة قياس معدل الترسيب بجهاز الطرد المركزى)

1- فوق مملكة البكتيريا

عادة مايطلق على بدائيات النواة لفظة البكتيريا وهى تتضمن البكتيريا الخضراء المزرقة وبكتيريا الكبريت الارجوانيةّ، إلخ. بالإضافة إلى انواع البكتيريا الممرضة أوالبكتيريا الغير ذاتية التغذية أو المحللة أو ذاتيّة التغذية الضوئية.

الصفات العامة

undefined· undefinedأحاديّة الخلية، طليعيات نواة ذاتية التغذية ضوئية أو كيميائية ذاتيّة التغذية، أوغير ذاتية التغذية.

undefined· undefinedيوجد كروموسوم واحد فى صورة حلقية ويسمى نيكلويد Nucleoid.

undefined· undefinedلاتتكاثر جنسيا على الاطلاق.

undefined· undefinedكيميائيّة الجدار الخلوى متباينة.

undefined· undefinedيغيب عنها العضيات المميزة لحقيقيات النواة مثل الجسم المركزى والأسواط، والاهداب والميتوكوندريا، والبلاستيدات.

undefined· undefinedبعض الانواع بها سوط وحيد مميز للحركة ولكن يختلف تركيبه عن اسواط حقيقيات النواة تماما.

undefined· undefinedيوجد فى الأنواع الذاتية التغذية الضوئية كلُورُوفِيل فى أغشية خاصة وليست بلاستيدات.

2-فوق مملكة بكتيريا البيئات الصعبة Archaea

تضم هذه المجموعة طليعيات النواة اللاهوائية المحبة لدرجات الحرارة المرتفعة أو درجات الملوحة المرتفعة او المولدة لغاز الميثان (الغاز الحيوى) وهى تشتمل على كائنات ذاتية التغذية أما ضوئية أو كميائية بالإضافة إلى كائنات محللة ولا تشتمل على الكائنات الممرضة أو المحللة هوائية التنفس وهى مثال للمعيشة فى البيئات الصعبة وترسيبات تحت الماء.

الصفات العامة

undefined· undefinedطليعيات نواة مثل البكتيريا الحقيقية، لكن تركيب جدران الخلايا ووجود بروتينات مرتبطة مع الحامض النووي وبعض الممرات الأيْضيّة المُختلفة تميزها عن البكتيريا الحقيقية.

undefined· undefinedمن الناحية الجينية الكثير منها يماثل حقيقيات النواة.

undefined· undefinedتعيش فى بيئات قاسية لاتتحملها البكتيريا الأخرى أو كلّ حقيقيات النواة.

3-فوق مملكة حقيقيات النواة

وهى تشتمل على حيوانات مجهرية أحاديّة الخلية ومُعظم أنواع للطحالب والنباتات والفطريات والحيوانات المعقدة التركيب.

الصفات العامة

undefined· undefinedيوجد غشاء نووى يحيط بالنواة.

undefined· undefinedالكروموسومات معقدة التركيب وتنتظم على خط الاستواء في الانقسام و يحدث بها انقساما اختزالي (التكاثرالجنسيّ).

undefined· undefinedتتميز بوجود سوط له تركيب 9 + 2 في بعض مراحل الحياة، و جهاز جولجى.

undefined· undefinedتوجد أصباغ حقيقيات النواة ذاتية التغذية الضوئية فى تراكيب خاصة تعرف بالبلاستيدات.

فوق مملكة طليعيات النواة PROKARYOTA

تتميز الكائنات طليعية النواة ببعض الصفات التى سوف اوجزها هنا:

undefined· undefinedكائنات مجهرية وحية الخلية غالبا

undefined· undefinedتحاط بجدار خلوى غير سليلوزى يتكون من ببتيدوجليكينات تكسب الجدار صلابة ومتانة ويدخل فى تركيبها N-acetyl muramic acid (NAM) و N-acetylglucose amine (NAG) بالإضافة إلى ان بعض المجموعات تتكون جدرها من جليكوبروتينات.

undefined· undefinedتتميز نواتها بغياب الغلاف النووى والمادة الوراثية مبعثرة فى السيتوبلازم ولاتوجد نوية.

undefined· undefinedلاتوجد عضيات راقية بمعنى ان العضيات الموجودة بها غير محاطة باغشية.

undefined· undefinedيغيب منها التكاثر الجنسى وتتكاثر لاجنسيا عن طريق الانشطار الثنائى البسيط أو بالتفتيت او عن طريق الجراثيم الخارجية.

undefined· undefinedالتغذية بها غالبا ماتكون غير ذاتية وتتغذى معظمها بالترمم او التطفل وبعض الانواع ذاتية التغذية.

Archaebacteriaبكتيريا البيئات الصعبة:

بدأت متابعة هذه الكائنات عندما اُكْتُشِفَت لاوّل مرة في 1977 على يد ويزى وفوكس Woese & Fox وبعدما استخدمت تقنيات البيولوجيا الجزيئية وتم دراسة تتابع الحامض النووى الريبوسومى لهذه المجموعة أَصْبَحَ واضحا أنّها لاتنتمى إلى البكتيريا بل أصبحت اقرب فى الإنتماء إلى حقيقيات النواة وقد اطلق عليها ايضا البكتيريا المحبة للظروف البيئية القاسية Extremophiles نسبة إلي البيئات القاسية الموجودة فيها وهى تضم مجموعة من الكائنات مثلَ:

undefined· undefinedكائنات محبة لدرجات الحرارة Thermophiles.

undefined· undefinedكائنات تعيش فى درجات الحرارة العالية ( تصل حتى 121م) Hyperthermophiles.

undefined· undefinedكائنات تفضل درجة الحرارة المنخفضة ( تصل إلى 4°م) Psychrophiles.

undefined· undefinedكائنات تفضل البيئات ذات درجات الملوحة المرتفعة (مثلَّ البحر الميت) Halophiles.

undefined· undefinedكائنات تعيش فى اس هيدروجينى حمضى (1 pH) (ويَمُوتُ في 7 pH) Acidophiles.

undefined· undefinedكائنات محبة للوسط القاعدى وتَزْدَهِرُ في اس هيدروجينى عالى Alkaliphiles.

وقد وجد حوالى 250 نوعا من بكتيريا البيئات الصعبة وقسميت إلى مجموعتين:

undefinedv undefinedالمجموعة الاولى وسميت البكتيريا المنتجة للميثان والمحبة للملوحة ودرجات الحرارة Euryarchaeota وهى تضم تحتها ثلاثة مجموعات:

1-المولدة للميثان Methanogens

وهى توجد فى البيئات اللاهوائيّة مثل:

-البرك والمستقعات وداخل امعاء بعض الحيونات المجترة (حَيْث تعيشَ على الهيدروجين وثانى اكسيد الكربون المُنْتَج بواسطة كائنات أخرى داخل المجترات).

-حمأة المجاري.

-أَمعاء النمل الأبيض.

وهى كائنات كيميائية ذاتية التغذية تَسْتَعْمِلُ الهيدروجين كمصدر إلكترونى لاختزال ثاني أكسيد كربون مكونا مادة عضوية ويُخْرِجُ غاز المِيثان كناتج ايضى.

4H₂ + CO₂ undefinedundefinedundefinedundefined CH₄ + 2H₂O

وقد إستطاع العلماء تحديد التتابع الكامل للمورث الخاص بنوعين من بكتيريا الميثان وهما:

Methanococcus jannaschii

Methanobacterium thermoautotrophicum

2- المحبة للملوحة Halophiles

وهى كائنات تعيش بحرية فى البيئات شديدة الملوحة مثل بحيرة الملح العظمى في الوِلايات المتَّحدة و البحر الميت وذلك عن طريق تمكنهم من تراكم الاملاح داخل خلاياهم حتى تتميز خيالاهم بضغط اسموزى أعلى من البيئة المحيطة.

3- المحبة للحرارة والحموضة Thermoacidophiles

وكما يستدل من اسمهم فهى كائنات تفضل درجات الحرارة والحموضة ولكن درجة الحرارة هنا لاتتشابه مع درجة حرارة مجموعة Crenarchaeota وهى توجد فى عيون المياة الكبريتية الحامضيّة وفى قاع البحارخصوصا فى فوهات الدخان الاسود ("black smokers")..

undefinedv undefinedوالمجموعة الثانية بكتيريا درجات الحرارة الفائقة الارتفاع Crenarchaeota

وكان أول افراد المجموعة إكتشافا قد إستطاع النمو فى درجة حرارة مرتفعة وسميت ايضا Hyperthermophiles. وقد تم عزل أحد هذه الانواع له القدرة على النمو فى 121°م وهى نفس درجة الحرارة المستخدمة فى التعقيم بواسطة الاوتوكلاف. وهناك بعض الانواع التى وجدت فى عيون الكبريت الحامضيّة في اس هيدروجينى منخفض يصل إلى 1 (وهو يساوى تقريبا حمض الكبريتيك المخفف) حيث تِسْتَعْمِلْ هذه الانواع الهيدروجين كمصدر الكترونى لتختزل الكبريت لتحصل على الطاقة التى تحتاجها فى صناعة غذائها (عن طريق تثبيت ثانى اكسيد الكربون). وقد إستطاع العلماء تحديد تتابع المورث الخاص باحد افراد هذه المجموعة وهو Aeropyrum pernix كاملا. ويرى العلماء ان هناك أَعْضاء آخرين من هذه المجموعة يُؤَلِّفُوا مجموعة كبيرة من الهائمات العالقة في مياه البحار الباردة وحتّى الآن لم يعُزِلَ أو يَزْرُع أيا منهم معمليا ولكن تجرى بعض المحاولات فى هذا المجال حاليا.



الاهمية الاقتصادية لبكتيريا البيئات الصعبة:

يعتبر وجود العديد من الانزيمات التى تتحمل درجات الحرارة العالية من اهم مميزات ومآثر بكتيريا البيئات الصعبة أقتصاديا مثل:

• إضافة بعض الانزيمات إلى المنظفات الصناعية التى تستخدم فى درجات حرارة عالية واس هيدروجينى منخفض.
• أنزيم تحويل النشا إلى دكسترين .
• أنزيم بلمرة ال DNA والمَعْزُول من Thermus aquaticus وهو من الانزيمات الهامة للمشتغلين فى مجال الوراثة الجزيئية والتقنية الحيوية.
• وقد تلعب هذه المجموعة من البكتيريا دورا هاما فى عملية مقاومة تلوث مرافق النفط.

تصنيف : التراث,بيولوجيا,فيزياء الكون