ArchaeaDefinizione, Esempi, Vs Batteri, Caratteristiche & Classe

Definizione: Cosa sono gli Archaea?

Gli Archaea sono organismi unicellulari che costituiscono il terzo dominio degli organismi sulla terra. Come tali, sono diversi dagli altri due domini che comprendono i batteri e gli eucarioti.

Come i batteri, però, gli archei sono procarioti che condividono alcune caratteristiche con i batteri (questo è uno dei motivi per cui in passato si pensava che gli archei fossero un tipo di batteri).

Grazie alla loro capacità di sopravvivere a condizioni estreme, possono essere trovati in una varietà di ambienti che vanno dai laghi e dal suolo al Mar Morto e alle parti più profonde dell’oceano (fondali marini).

Alcuni esempi includono:

• Aeropyrum pernix
• Thermosphaera aggregans
• Ignisphaera aggregans
• Sulfolobus tokodaii
• Metallosphaera sedula
• Staphylothermus marinus
• Thermoproteus tenax

Esempi

In base a varie composizioni molecolari e genetiche, il dominio Archaea è suddiviso in cinque (5) phyla che includono:

• Euryarchaeota
• Crenarchaeota
• Korarchaeota
• Thaumarchaeota
• Nanoarchaeota

Phylum Euryarchaeota

Il phylum Euryarchaeota è uno dei phyla megliostudiati del dominio (Archaea). Composto da più di 70 generi, i membri del phylum sono estremamente diversi dal punto di vista fisiologico e hanno la capacità di sopravvivere in alcuni degli ambienti più estremi del mondo.

Le seguenti sono le caratteristiche dei diversi gruppi del phylum Euryarchaeota:

Euryarchaeotae è composto da specie mesofile, termofile e psicotolleranti distribuite in otto (8) classi.

Classe Archaeoglobi – La classe Archaeoglobi è composta da un singolo ordine (Archaeoglobales) e famiglia (Archaeoglobaceae). Archaeoglobaceae è ulteriormente diviso in tre generi che includono Ferroglobus, Geoglobus e Archaeoglobus. Come la classe dei Termococchi, i membri degli Archaeoglobi hanno un aspetto sferico e quindi possono essere descritti come aventi una morfologia coccoide.

Alcune delle caratteristiche principali di questo gruppo includono:

• Si trovano in bocche idrotermali (in acque profonde)mare)
• Anaerobici
• Crescono bene nella salinità marina
• I tre generi del phylum contengono specie che sono mixotrofe (usano diverse fonti di energia) e litoautotrofe (ottengono energia da composti ridotti) in natura
• L’intervallo di temperatura ottimale per i membri di questo phylum è tra 83 e 88 gradi Celsius (la temperatura massima è di circa 95 gradi Celsius)

Classe Protoarchaea – Conosciuta anche come classe Thermococci, Protoarchaea è anche costituito da un singolo ordine (Thermococcales) e famiglia (Thermococcaceae). La famiglia Thermococcaceae è ulteriormente divisa nei generi Pyrococcus, Thermococcus e Paleococcus.

Con l’eccezione di poche specie, la maggior parte delle specie di questi generi hanno le seguenti caratteristiche:

• Obligo anaerobi
• Ipertermofili (prosperano in ambienti estremamente caldi)
• Organotrofi
• Crescono bene in pH neutro e salinità salinità
• Coccoide nella morfologia
• Capace di movimento
• Trovato in bocche idrotermali
• Alcune specie sono capaci di fermentazione
• Sono tutti organo-eterotrofi obbligati (possono ottenere energia/nutrizione da composti organici o da altri organismi)

Classe Thermoplasmata – La classe Thermoplasmata è composta da un ordine (Thermoplasmatales) e tre famiglie.

I membri di questa classe hanno le seguenti caratteristiche:

• Acidofili estremi (prosperano in condizioni acide)
• Di natura aerobica (hanno bisogno di aria per crescere)
• Morfologia sferica/coccoide
• La maggioranza delle specie sono termofili moderati (crescono a temperature moderate, sotto i 40°C)
• Alcune specie (es.g. membri della famiglia Ferroplasmaceae) possono ossidare i composti di ferro per ottenere energia
• Sono incapaci di fermentazione

Classe Halobatteri – Composta da circa 30 generi, la classe Halobatteri è costituita da organismi che sono altamente alofili in natura. Come tali, sono in grado di prosperare bene in ambienti con alte concentrazioni di sale (dal 30 al 36% di cloruro di sodio). Per questo motivo, si possono trovare in ambienti estremi come il Mar Morto.

Alcune altre importanti caratteristiche dei membri di questa classe includono:

• organismi aerobici (hanno bisogno di aria per crescere)
• Molte delle specie hanno anche bisogno di sali di magnesio per il loro sviluppo
• La maggior parte delle specie sono pleomorfe nella morfologia che è causata dagli alti minerali nei loro ambienti
• La maggioranza delle specie sono Gram-negativi e solo alcune sono Gram-variabili
• Mesofili
• Chemo-organotrofi – Ossidano i legami chimici di composti organici complessi (peptone ecc.) per ottenere energia
• La maggior parte delle specie si trova in ambienti salati come laghi di soda e sorgenti marine contenenti zolfo e solfuro tra gli altri

Metanogeni

I metanogeni comprendono quattro classi del Phylum Euryarchaeota che sono caratterizzati dalla loro capacità di produrre metano. Questi includono Metanotherma, Methanobacteria, Methanopyri, e Methanomicrobia.

A parte la capacità di produrre metano, tutti i membri di questo gruppo sono anaerobi obbligati che usano l’anidride carbonica per accettare elettroni. Come tali, non possono tollerare la presenza di ossigeno.

Alcune altre caratteristiche dei metanogeni includono:

• Si possono trovare nel sistema digestivo degli animali ruminanti (es.Ad esempio capre e yak domestici) – Nel rumine di questi animali, i metanogeni sono coinvolti nel processo di fermentazione
• Si trovano nelle profondità marine e negli ambienti salini (ad es. membri della classe Methanopyri e Methanothermea)
• Variano da cocchi e bastoncini curvi a lunghi e corti nella morfologia
• Crescono bene in ambienti neutri (o leggermente alcalini)

Phylum Crenarchaeota

A parte il Phylum Euryarchaeotae, il Phylum Crenarchaeota è l’altro gruppo di organismi che ha ricevuto molta attenzione nel corso degli anni.

Anche se questo phylum contiene meno generi rispetto al primo, consiste in una grande diversità di organismi che possono essere trovati in vari tipi di ambienti. Per esempio, mentre alcune specie si trovano nel suolo, altre si trovano in ambienti ad alta temperatura (termofili).

Rispetto al phylum Euryarchaeotae, una sola classe (Crenarchaeota) del phylum Crenarchaeota è stata finora identificata.

Crenarchaeota è ulteriormente diviso in cinque ordini che includono:

Ordine Acidolobales – I membri di questo ordine sono acidofili che usano lo zolfo durante la respirazione (come accettore di elettroni). Sono di forma sferica (cocchi) e comprendono membri di due grandi famiglie, Acidilobaceae e Caldispheraceae.

Ordine Desulfurococcales – Questo ordine è diviso nella famiglia Pyrodictiaceae e nella famiglia Desulfurococcaceae. Mentre alcuni sono cocchi nella loro morfologia (la maggior parte delle Desulfurococcaceae), altri sono a forma di bastoncello.

Alcune altre caratteristiche dell’ordine Desulfurococcales includono:

• Alcuni sono anaerobi obbligati in natura (Desulfurococcaceae)
• Organismi leggermente acidofili o neutrofili che possono essere trovati in alcuni ambienti marini (Desulfurococcaceae)
• Alcuni membri sono fermentatori
• Alcuni membri della famiglia Pyrodictiaceae sono termofili e possono sopravvivere a temperature estremamente elevate
• Il contenuto di G+C varia da un gruppo all’altro

Ordine Sulfolobales – L’ordine Sulfolobales consiste in una sola famiglia (Sulfolobaceae) che è a sua volta composta da organismi ipertermofili e acidofili sparsi in sei generi.

Le caratteristiche dell’ordine Sulfolobaceae variano da un gruppo di organismi all’altro. Per esempio, mentre il genere Sulfurisphera è composto da un organismo strettamente organotrofo anaerobio facoltativo, i membri di Acidianus e Sulfolobus, tra gli altri, hanno dimostrato di utilizzare un metabolismo litoautotrofo e organotrofo.

Ordine Thermoproteales – Questo ordine è composto da due famiglie (Thermofilaceae e Thermoproteaceae) che hanno le seguenti caratteristiche:

• Neutrofili o organismi leggermente acidofili che possono trovarsi in ambienti ad alta temperatura (ipertermofili)
• A forma di roccaAlcuni sono fermentatori (Thermoproteus)
• Alcuni possono crescere su composti contenenti idrogeno e tiosolfati ecc
• Organo-eterotrofi

Ordine Fervidicoccales – Questo ordine consiste in una sola famiglia e specie che si possono trovare nelle sorgenti calde.

Gli altri tre phyla di Archaea non sono completamente compresi e nessun rappresentante valido è stato concordato.

Queste sono alcune delle caratteristiche dei tre gruppi:

Korarchaeota – Questo phylum è stato scoperto in ambienti caldi sia marini che terrestri suggerendo così che i membri del phylum sono ipertermofili. Per determinare la diversità e l’abbondanza del gruppo in natura, sono stati condotti studi in vari ambienti e in diversi paesi.

Attraverso questi studi, è diventato evidente che i membri del phylum crescono in ambienti che vanno da 70 a 97 gradi Celsius di temperatura, e 2,5 e 6,5 di pH. Attualmente, pochissimi organismi sono stati identificati come appartenenti al phylum. Un esempio è il Candidatus Korarchaeum cryptofilum che è stato isolato da una coltura contenente sedimenti della Obsidian Pool.

In base agli studi sull’organismo, sono state identificate le seguenti caratteristiche:

• Capace di degradare peptidi attraverso la fermentazione
• Non può sintetizzare cofattori come le vitamine

Nanoarchaeota – Come il phylum Korarchaeota, solo un membro (Nanoarchaeum equitans) del phylum Nanoarchaeota è stato attualmente identificato.

N. equitans ha dimostrato di crescere attaccato (in una relazione simbiotica) alla superficie di varie specie di Ignicoccus e ha le seguenti caratteristiche:

• Organismi ipertermofili
• Possono essere trovati su rocce calde, ambienti termali marini e sorgenti
• Sono strettamente anaerobi
• Contengono una sequenza 16S rDNA divergente
• Mancano i geni responsabili della sintesi di lipidi, aminoacidi e nucleotidi
• Crescono bene a temperature elevate (circa 90 gradi Celsius) e con un range di pH compreso tra 2.5 e 3.0

Thaumarchaeota – Rispetto a Korarchaeota e Nanoarchaeota, Thaumarchaeota è meglio compreso con il gruppo che costituisce circa il cinque (5%) per cento di tutti i procarioti nei sistemi del suolo. Possono anche essere trovati in sorgenti calde e acque marine e consistono in organismi che ossidano l’ammoniaca.

Alcune delle caratteristiche principali dei Thaumarchaeota includono:

• La maggior parte degli organismi può fissare l’anidride carbonica in condizioni autotrofiche
• Ossidano l’ammoniaca in modo aerobico

Gruppi di Archei

Oltre alla divisione in phylum degli Archei, il dominio è anche diviso nei seguenti tre gruppi:

Alofili estremi

Gli alofili estremi includono una varietà di organismi che prosperano in un ambiente che contiene alte concentrazioni di sale. Per una crescita ottimale, è stato dimostrato che gli alofili estremi richiedono almeno 1,5 mol l-1 di cloruro di sodio. Quindi, mentre molti possono tollerare condizioni saline elevate, un buon numero ha dimostrato di dipendere effettivamente da tali condizioni per la crescita.

Esempi di alofili estremi includono:

• Haloadaptus
• Halobaculum
• Methanohalobium

Metanogeni

I metanogeni sono caratterizzati dall’incapacità di tollerare l’ossigeno e dalla capacità di produrre metano.

Il gas metano viene quindi prodotto in condizioni anaerobiche e in assenza di ioni come gli ioni ferrici e i nitrati. Nei casi in cui i metanogeni vivono in terreni anossici o in ambienti in cui altri organismi producono ossigeno, essi producono metano a un tasso elevato per creare condizioni anossiche.

A causa della loro capacità di produrre metano, sono stati utilizzati in alcune industrie per produrre il gas.

Esempi di metanogeni includono:

• Methanopyrus kandleri
• Methanocaldococcus
• Methanobrevibacter
• Methanosphera

Ipertermofili

Ipertermofili sono anche comunemente chiamati procarioti amanti del calore. Questo perché sono un gruppo di Archaea che sono capaci di crescere a temperature superiori agli 80 gradi Celsius.

Si trovano comunemente in ambienti con temperature molto alte come le sorgenti acide calde, nelle centrali geotermiche e negli habitat vulcanici sottomarini e nelle aree con terreno riscaldato.

Oltre alle alte temperature, alcuni ipertermofili hanno anche dimostrato di tollerare l’acidità estrema nei loro ambienti. Tuttavia, la maggior parte, che sono anaerobi obbligati, crescono bene in ambienti che sono neutri o leggermente acidi.

Esempi di ipertermofili includono:

• Geoglobus
• Archaeoglobus
• Ferroglobus

Caratteristiche principali degli Archaea (Vs. Batteri)

A causa della loro diversità, le cellule degli archei mostrano una significativa variazione nella morfologia. Mentre alcune sono a forma di asta, come molti batteri, altre sono a spirale, a forma di disco o sferiche. D’altra parte, è stato dimostrato che alcune hanno varie forme irregolari.

Anche se gli Archaea sono un dominio distinto, condividono una serie di caratteristiche con i batteri e gli eucarioti. Per esempio, come i batteri, la maggior parte degli archaea hanno una parete cellulare che regola l’osmosi e mantiene la forma della cellula.

Tuttavia, a differenza dei batteri, gli archaea non hanno il peptidoglicano. Piuttosto, contengono pseudopeptidoglicano costituito da acido N-acetiltalosamina uronico (NAT) mentre altri hanno una parete cellulare composta da proteine o polisaccaridi.

Entrambi (batteri e archei) sono anche capaci di muoversi in ambienti umidi o liquidi. Ciò è reso possibile dalla presenza di flagelli. A seconda della specie, gli archaea possono possedere uno o più flagelli che gli permettono di spostarsi da un punto all’altro.

Anche se entrambi possiedono flagelli che permettono la locomozione, la proteina del flagello e la struttura dei flagelli è diversa tra i due.

L’altra differenza tra archaea e batteri riguarda la loro membrana cellulare. Mentre entrambi hanno una membrana cellulare, c’è una differenza nel modo in cui i vari componenti della membrana cellulare sono disposti negli archaea. Per esempio, negli archaea, le code dei lipidi idrofobici sono attaccate al glicerolo da legami eterei. Questo è diverso dal legame estere presente nei batteri e negli eucarioti.

Poiché sia i batteri che gli archei sono procarioti, la regione cromosomica è composta da corpi noti come nucleoidi. Rispetto agli eucarioti, queste masse diffuse mancano di un involucro di membrana e risiedono quindi nel citoplasma come aggregati di DNA.

Sia i batteri che gli archaea contengono anche plasmidi (piccole molecole di DNA). Queste molecole extracromosomiche di DNA sono tipicamente di forma circolare con geni che vanno da circa 5 a 100.

* Come gli eucarioti, i batteri e gli archaea hanno anche dimostrato di avere un citoscheletro che regola la divisione cellulare.

Guarda anche gli Eucarioti e i Batteri

Ritorna alla comprensione del Regno Monera

Ritorna alla pagina principale degli Organismi Unicellulari Pagina

Ritorna alla pagina principale dei procarioti

Ritorna da Archaea a MicroscopeMaster Home

riporta questo annuncio

Elena V. Pikuta. (2014). Panoramica di Archaea. ResearchGate.

Jeffrey C. (1994). Struttura e funzione delle cellule nei batteri e negli archaea. Fondamenti di microbiologia – Pommerville 9a edizione.

Jet McLain. (2004). Archaea. Encyclopedia of Soils in the Environ., Elsevier Ltd., Oxford, UK, pp. 88-94, 2004..

Jose Berenguer. (2011). Termofilo. Enciclopedia di Astrobiologia.