Arkeler (Eski bakteriler) - Onur Çelikörs

Arkeler (Eski bakteriler)


Archea, Crenarchaeota ve Euryarchaeota adı verilen iki ana alt koldan ve Korarchaeota adı verilen köklere yakın üçüncü bir alt koldan oluşur. Crenarchaeota çoğunlukla bilinen tüm organizmalar içinde en yüksek sıcaklıklarda yaşayan hipertermofilik türleri içerir. Çoğu hipertermofil kemolitotrofik ototroflardır ve yaşam alanları fotosentetik canlılardan yoksun olduğu için, bu canlılar bulundukları çevredeki tek birinci üreticilerdir. Hipertermofilik crenarchaeotlar yaşam ağacında birbirlerine oldukça yakın ve kısa dallanmalar gösterirler. Bu durum da bu organizmaların evrim süreci içinde oldukça az değiştiklerini gösterir. Böylece, dünya üzerinde yaşamın ilk belirdiği zamanlara yönelik çalışmalar için iyi modeller olurlar.

Arkelerin sınıflandırılması

Euryarchaeota grubu fizyolojik açıdan çok çeşitli türleri içine alır. Bu canlılar çeşitli bakımlardan uç noktalardaki yerlerde yaşarlar. Korarchaeota sarı bir kaplıca taşı üzerinde yapılan gen analiziyle keşfedilmiştir fakat şu anda laboratuar kültürlerinde mevcuttur. Archaea ağacının köklerine yakın bir noktadan çıkan bu grubun, biyolojik özellikleri açısından çok eski organizmalar hakkında fikir sahibi olmamızı sağlayacağı düşünülüyor.

Enerji metabolizması açısından ele alındığında, çoğu Archaea'nın kemoorganotrofik olduğu, yani organik maddeleri enerji kaynağı olarak kullandığı görülüyor. Ayrıca ototrofluk da Archaea türleri arasında oldukça yaygındır.

Crenarchaeota

Doğada birbirinden zıt yöndeki iki uç noktada yaşayabilen organizmaları içerir; kaynayan suda ve donmuş suda yaşayabilen organizmalar. Crenarchaeota grubunun yaşam alanları çok sıcak ve çok soğuk ortamlardır. Çoğu hipertermofilik türün kükürtle ilgili metabolik aktiviteleri vardır. Karasal yaşam alanları olan kükürtçe zengin kaplıcalar, kaynayan çamur, ve toprak gibi ortamlar 100°C'nin üzerinde sıcaklığa sahiptir ve kükürtün kullanılması sonucu ortaya çıkan sülfürik asit (H2SO4) asidik özelliktelerdir. Bu tip sıcak ve kükürt içeren ortamlara "solfataras" adı verilir. Karasal yaşam alanlarına ek olarak, deniz altındaki hidrotermal yarıklar, kaplıcalar gibi sucul habitatlarda da bu canlılara rastlanır.

Soğuk yerlerde yaşayan Crenarchaeota türleri, sudan alınan örneklerde yapılan ribozomal RNA analizi sonucunda belirlenmiştir. Bu organizmalar genellikle planktonik olarak tanımlanır; yani suda serbest bir şekilde kendi başlarına ya da bir parçanın üzerine yapışmış olarak asılı dururular.

Sulfolobal'ler ve Thermoproteal'ler: Kükürtçe zengin, sıcak ve asidik kaplıcalarda, yaklaşık 90°C sıcaklıklarda ve 1-5 arasındaki pH değerlerinde yaşarlar. Bu grubun önemli cinsleri; Sulfolobus, Acidianus, Thermoproteus'tur. Sulfolobus aerob ve kemolitotroftur.

Sulfolobus solfataricus

Acidianus, Sulfolobus'a benzeyen fakar fakültatif aerob olan bir türdür. Onu Sulfolobus'tan ayıran en büyük özellik anaerobik olarak büyüyebilmesidir. Her iki grupta da hücrelerin küresel şekilde olduğu gözlenmiştir. 

Desulfurococcus: Bu grubun önemli cinsleri; Pyrodictium, Pyrolobus ve Staphylothermus'tur. Pyrodictium ve Pyrolobus, optimum büyüme sıcaklığı 100°C ve hatta daha yüksel olan çok ilginç canlılardır. Örneğin bu sıcaklık Pyrolobus için 106°C'dir, ki bu sıcaklık suyun kaynama sıcaklığından fazladır! Pyrolobus fumarii, 113°C'de yaşayabildiği için şu anda termofilik canlılar arasında rekoru elinde bulundurmaktadır.

Euryarchaeota

Aşırı Halofilik Archaea: Aşırı halofilik arkeler, çok çeşitli prokaryot türlerini içeren bir gruptur. Doğal tuz gölleri, ya da çok tuzlanmış balık ve et türü yiyeceklerin yüzeyleri gibi yapay olarak ortaya çıkan yüksek derecede tuzlu ortamlar, bu gruptaki canlıların habitatıdır. Bu tip habitatlar genellikle hipersalin (hipertuzlu) olarak adlandırılır. "Aşırı halofilik" terimi bu canlıların tuz ihtiyacının çok yüksek olduğunu belirtmek için kullanılmıştır. Bu tuzluluk oranı, kimi zaman ortamın tuza doyum noktasına yakın olabilir. Bu organizmalar en az 1,5 M (yaklaşık %9) NaCl'ye ihtiyaç duyarlar. Optimal büyüme için bu konsantrasyon 2-4 M (%12-13) olmalıdır. Hemen hemen bütün aşırı halofiller 5.5 M NaCl (%32), yani NaCl'nin doyum noktası olan konsantrasyonda büyüyebilirler, fakat bazı türler için böyle bir ortamda büyüme çok yavaş olabilir.

Metanojenler: Bu gruptaki organizmalar, enerji metabolizmalarının bir sonucu olarak metan gazı (CH4) üretirler. Bu tip organizmalara metanojen denir ve metan üretme işlemi de metanojenesis adını alır. Metanojenlerin habitatlarına örnekler; Oksijensiz çökeltiler, bataklıklar ve göllerin dipleri ile hayvanların sindirim yoludur (inek, deve gibi geviş getirenlerin mideleri, insanın kalın bağırsağı vb. gibi). Yapısal olarak metanojenler çok eşitli hücre duvarı kimyasına sahip prokaryotik hücrelerdir. Fizyolojik olarak metanojenler anaeroblardır ve ancak çok katı anoksik (oksijensiz) teknikler kullanılarak laboratuvarda kültürleri elde edilebilir.

Thermoplasma ve Picrophilus: Archaea grubundaki iki termofilik ve aşırı asidofilik prokaryotlardır. Bu organizmalar bilinen tüm prokaryotlar içinde en asidofilik olma özelliğine sahiptir; örneğin Picrophilus 1'in altındaki pH değerlerinde bile yaşayabilir. Thermoplasma, hücre duvarı olmayan bir Archaea'dır. Kemoorganotroftur ve optimal olarak pH 2 ve 55°C sıcaklıkta yaşar. Sadece iki türü tanımlanmıştır; Thermoplasma acidophilum ve Thermoplasma volcanium. Morfolojik olarak hücre duvarına sahip olmamaları bakımından Mycoplasmalara benzerler. Hücre duvarı olmaksızın çevre koşullarına dayanıp yaşamlarını sürdürebilmeleri için Thermoplasma'larda kimyasal olarak kendine özgü yapısı olan bir hücre zarı gelişmiştir.

Thermococcales ve Methanopyrus: Bu organizmalar 80°C'nin üstündeki sıcaklıklarda yaşayabildikleri için hipertermofil olarak adlandırılırlar. Thermococcus, dünya üzerindeki birçok oksijensiz termal sularda bulunan, küresel hipertermofilik bir euryarcaheota'dır. Bu küre şekilli hücreler pek çok kamçıya sahiptir ve oldukça hareketlidir. Thermococcus zorunlu anaerob ve kemoorganotroftur.

Pyrococcus, morfolojik olarak Thermococcus'a benzer. Pyrococcus kelimesi latincede "ateştopu" anlamına gelmektedir. Bu organizmanın bu ismi almasının sebebi, yaşamak için yüksek derece sıcaklığa gereksinimi olmasıdır. Pyrococcus için optimum büyüme sıcaklığı yaklaşık 100°C'dir.

Methanopyrus, çubuk şekilli, hipertermofilik bir metanojendir. Methanopyrus, filogenetik ağaçta kendine özgü bir yerde bulunmaktadır: bu organizma, bilinen bütün hipertermofilik Archaea'lar arasındaki en eski canlıdır ve aynı zamanda hem hipertermofillerle hem de metanojenlerle ortak fenotipik özellikler taşımaktadır.

Archaeoglobales: Archaeogloballer, Euryarchaeota içine kükürtü indirgeyebilen tek gruptur ve bu özellikleriyle yaşam ağacında ayrı bir dal oluştururlar. Küre şekilli hücrelere sahip olan Archaeoglobus, optimal olarak 85°C'de büyür. Hem metanojenlere benzer özellikler taşıması, hem de kükürtü indirgeyebilme özelliği nedeniyle Archaea içinde bir geçiş formudur. Ferroglobus, Archaeoglobus'la bağlantılıdır fakat kükürtü indirgeyemez. Bunun yerine demiri yükseltgeyebilir ve bu işlemden elde ettiği enerjiyi kullanır.

Not: Bu yazının hazırlanmasında Tübitak Bilim ve Teknik dergisinden ve NASA Resim Kitaplığı'ndan yararlanılmıştır.
Yayını paylaş:
author

Hakkımda

Ben Veteriner Hekim Onur Çelikörs, 1989 yılında Ankara'da dünyaya geldim. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi'nden 2011 yılında mezun oldum ve yüksek lisansımı 2014 yılında Zootekni Anabilim Dalı'nda tamamlayarak Ziraat Yüksek Mühendisi unvanı aldım. Askerlik görevimi yerine getirdikten sonra, Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi'nde başladığım Veteriner Hekimliği eğitimimi 2020 yılında tamamladım. Bu web sitesinde hayvan sağlığı ve hayvansal üretim konularında yazılarımı yayınlıyorum.

0 yorum:

Yorum Gönderme