תאים פרוקריוטיים: מה הם ומה המאפיינים שלהם

בטקסונומיה ובפילוגניה, בעלי חיים הם ממלכה של יצורים חיים המפגישה קבוצה רחבה של אורגניזמים. לכל חברי הטקסון הזה יש סדרה של מאפיינים משותפים: הם אוקריוטים (יש להם גרעין מתוחם בתא), הטרוטרופי, רב תאי, בעל ארגון בצורת רקמות ואיברים, יכולת תנועה נרחבת והתפתחות עוברית עם דפוסים מְשׁוּתָף.

כפי שאתה כבר יודע, בני אדם נמצאים בקבוצה הזו, מכיוון שאנו לא מפסיקים להיות בעלי חוליות דו-פדאליים, למרות ההתרחקות יותר ויותר מהברירה הטבעית ומהתהליכים הביולוגיים המאפיינים יצורים אחרים בחיים. מצידנו, האדם מורכב מ-30 מיליון מיליון תאים, 84% מהם הם תאי הדם האדומים או תאי הדם האדומים, האחראים על הובלת החמצן בדם לכל שלנו איברים.

בשורות אלו תיארנו יצורים חיים איקריוטיים רב-תאיים, כלומר חסרי חוליות, דגים, ציפורים, זוחלים, דו-חיים ויונקים. בכל מקרה, אי אפשר לשכוח שיש עולם מיקרוסקופי שאמנם לא ניתן לצפות בו בעין בלתי מזוינת, אך מייצג את אחד הבסיסים החשובים ביותר של כל המערכות האקולוגיות של כדור הארץ. היום אנחנו מספרים לכם הכל על תאים פרוקריוטים והאורגניזמים שמציגים אותם. אל תפספס את זה.

• מאמר קשור: "תא בעלי חיים: סוגים, חלקים ותפקודים המאפיינים אותו"

מהם תאים פרוקריוטים?

התא הפרוקריוטי מוגדר כגוף התא של אורגניזם חד תאי ללא גרעין (פרוקריוט), שהחומר הגנטי שלו נמצא בציטופלזמה., מקובצים באזור הנקרא נוקלואיד. מיקרואורגניזמים פרוקריוטיים הם כמעט ללא יוצא מן הכלל חד-תאיים, ומהווים את הקבוצות הטקסונומיות של חיידקים וארכיאה.

למרות העובדה שקיימים מספר הבדלים חיוניים בין תאים של בעלי חיים, צמחים ופטריות המרכיבים את בגוף של מיקרואורגניזמים רבים, כל תא חייב להציג סדרה של "מרכיבים" בסיסיים כדי להיחשב ככאלה. ביניהם, אנו מוצאים את הדברים הבאים:

• קרום פלזמה: כיסוי חיצוני בעל אופי שומני (דו-שכבתי) התוחם את התא כולו, מבדיל את החוץ-תאי מהסביבה התוך-תאית.
• ציטוסול: המדיום הנוזלי שנמצא בתוך התאים. הוא מורכב מפיזור קולואידי עדין מאוד עם מראה גרגירי.
• DNA (נוקלואיד): החומר הגנטי של התא. בלעדיו, חלוקת תאים ושכפול בלתי אפשריים לחלוטין.
• ריבוזומים: מאפשרים שעתוק של DNA, באמצעות יצירת חלבונים חיוניים לתחזוקת התא ולמטבוליזם.
• תאים אופייניים לפרוקריוטים, כגון כלורוזומים, קרבוקסיזומים, מגנטוזומים ואחרים.

מלבד התאים האופייניים לפרוקריוטים, כל הנקודות שהזכרנו ברשימה זו חיוניות כדי שתא ייחשב ככזה. בשל הגדרה מאוד ספציפית זו, וירוסים יישארו מחוץ לקבוצת המיקרואורגניזמים, ולכן לא יוכלו להיחשב כיצורים חיים להשתמש.

הדילמה הוויראלית

לפני שממשיכים בחקר הפרוקריוטים, מעניין מאוד לשאול את הדילמה הבאה: האם הנגיפים חיים? התשובה, לפחות באופן קפדני, היא לא.

יחידת החיים הבסיסית היא התא., וזה צריך להציג את כל המרכיבים הנ"ל. למרות שלנגיף יש מעין "ממברנה" שתוחמת אותו מהסביבה (קפסיד חלבון) ומידע גנטי בצורת DNA או RNA, אין לו ציטוזול, ריבוזומים או אברונים אחרים. אין לו ריבוזומים, הוא אינו מסוגל לסנתז חלבונים בעצמו, ולכן, הוא אינו יכול להתרבות באופן אוטונומי: זה המקום שבו וירוסים נכשלים כיצורים חיים.

בשל המנגנון המאוד פרימיטיבי הזה, כל הוירוסים הם טפילים. אלה חייבים להיכנס לתא מארח, לנצל את מנגנון השכפול שלו ולהתרבות הודות למנגנון המורכב שלו. ללא הריבוזומים של המארח שלהם ואברונים אחרים, וירוסים לא יכלו להתקיים ברמה אבולוציונית.

• אולי יעניין אותך: "תיאוריה אנדוסימיוטית: מקורם של סוגי תאים"

מאפיינים נוספים של תאים פרוקריוטים

כפי שאמרנו בעבר, ישנם כמה אברונים שהם בלעדיים לסוגי תאים אלה. דוגמה לכך הם פיקוביליזומים, קומפלקסים של פיגמנטים מסיסים במים המשמשים בעיקר כאנטנות קולטות אור בציאנובקטריה ובאצות אדומות. גַם מגנטוזומים, גבישי מגנט תוך-תאיים המאפשרים לחיידקים להתארגן בסביבה, בולטים בעניין שלהם. לפי קוטביות מגנטית.

ידועים יותר הם הפלגלה, הפימבריה והפילי, תוספי חלבון בעלי קשיות, עובי ואורך משתנים המאפשרים למיקרואורגניזמים לנוע בסביבה ולקיים אינטראקציה זה עם זה. ללא מבנים אלה, חיידקים רבים, פרוטוזואה ויצורים מיקרוסקופיים אחרים לא יכלו לקיים אינטראקציה עם סביבתם.

בעלי חיים רב-תאיים יכולים "לאפשר" לעצמנו לארגן את הרקמות שלנו על סמך הפונקציונליות שלהם, ומסיבה זו יש לנו רגליים, איברי חישה ומבנים מתקדמים מבחינה אבולוציונית המאפשרים לנו להתפתח בסביבה תלת ממד. מכיוון שמיקרואורגניזמים הם חד-תאיים, הברירה הטבעית חייבת "להצליח" לצבור את המספר המרבי האפשרי של הסתגלות בסביבה מוגבלת ביותר., כמו גם כיסוי התא והציטוזול שלו. האברונים והמבנים שנקראו בעבר מדגימים זאת.

חשיבותם של פרוקריוטים בכדור הארץ

נראה כי פרוקריוטים אינם ממלאים תפקיד חיוני במערכות אקולוגיות, מכיוון שהם בלתי נראים לעין האנושית, וככאלה, יש להידחק לעבודות שימור קלות. שום דבר לא יכול להיות רחוק יותר מהאמת: אנו מראים לכם את החשיבות של תאים פרוקריוטים עם סדרה של נתונים שקל מאוד להבין.

ההערכה היא ש על כדור הארץ יש כ-550,000 מיליון טון (550 ג'יגה-טון או Gt) של פחמן, יסוד כימי המייצג את כמות הביומסה (חומר האורגני) הזמינה לקיומם של יצורים חיים. כפי שאתה יכול לדמיין, רוב החומר האורגני הזה מאוחסן בצמחים, שתורמים 450 Gt של פחמן, או 80% מהסך הכולל.

הדבר הנובע מכך יהיה לחשוב שהאדם ושאר החיות יופיעו במקום השני, נכון? ובכן לא. זה מזעזע לגלות שהתורמים השני בגודלו הם חיידקים, מכיוון שהם מספקים לכדור הארץ 70 ג'יגה-טון של פחמן (15% מהכלל). בעלי חיים, למרבה הצער, בקושי תורמים יותר מ-2 Gt של חומר אורגני למערכות אקולוגיות.

הפונקציונליות של תאים פרוקריוטים (חיידקים וארכיאה) אינה מוגבלת רק להצטברות ביומסה. חלקם מסוגלים להפוך חומר אורגני לא-אורגני (ולהיפך), אחרים מבצעים תהליכי תסיסה, נמצאים ב מחזורים של פחמן, זרחן, חנקן ואפילו מסנתזים חמצן, בין הרבה דברים אחרים: בקיצור, בלי חיידקים, החיים לא היו אפשרי.

בכל מקרה, וגם אין צורך ללכת לג'ונגל כדי להבין את מהותם של מיקרואורגניזמים פרוקריוטיים: פשוט תסתכל במראה. ההערכה היא ש-39 מיליארד חיידקים חיים בתוך בני אדם ועל פני השטח, רבים מהם קומנסלים, חלקם סימביונים שעלולים להיות פתוגניים ואחרים, המאפשרים לנו לתפוס את המין שלנו כפי שהוא היום. יְוֹם.

הריכוז הגבוה ביותר של חיידקים בבני אדם נמצא במערכת העיכול, שם הם מבצעים מספר פונקציות שלא יסולא בפז. ביניהם, נוכל להדגיש שהם "מנחים" את מערכת החיסון שלנו בלידה, מאפשרים לנו לבצע חילוף חומרים ממקור צמחי שלא יכולנו לעכל על ידי את עצמנו ומגנים עלינו מפני גורמים פתוגניים, מפרישים קוטלי חיידקים ותופסים ביעילות גבוהה את הנישה האקולוגית שהם החללים שלנו פְּנִימִי. ללא חיידקים, מערכות אקולוגיות לא היו קיימות, אבל גם הגוף שלנו לא יתקיים כפי שאנו הוגים אותו..

סיכום

תאים פרוקריוטיים הם ה"פשוטים" ביותר מנקודת מבט אבולוציונית, אבל האורגניזמים ההווה (חיידקים וארכיאה) חשובים כמו היצור החי המורכב ביותר שאתה יכול לחשוב עליו, אפילו נוסף. הם הראשונים ליישב כל סביבה, הם יוצרים איתם קשרים ביוכימיים מורכבים ביותר רכיבים אנאורגניים של מערכות אקולוגיות ומאפשרים כניסה, בטווח הארוך, של ישויות מתקדמות יותר בקנה מידה אֵבוֹלוּצִיוֹנִי.

אם אנחנו רוצים שתשאיר מושג על כל מה שנחשף עד כה, זה הדבר הבא: תאים פרוקריוטיים שונים מתאי אוקריוטים בעיקר בכך שלראשונים אין מעטפת גרעינית בציטופלזמה שלהם.כלומר, המידע הגנטי הוא "חופשי" בצורה של נוקלואיד. למרות שהם נחשבים לפשוטים יותר מגופי התא האוקריוטיים שמרכיבים אותנו חולייתנים וחסרי חוליות, חשובים לא פחות מכל אלמנט אורגני אחר הקיים ב ארץ.

הפניות ביבליוגרפיות:

• כך מופצת הביומסה של כדור הארץ. מחברת תרבות מדעית. נאסף ב-27 בפברואר ב https://culturacientifica.com/2018/08/26/asi-se-distribuye-la-biomasa-de-la-tierra/.
• Berlanga, M., & Guerrero, R. (2017). המורכבות של הפשוט: תא החיידק. כימיה חיה, 16(2), 11-19.
• בונילה אוסמה, א. ו. (2012). תאים פרוקריוטים ווירוסים. ביולוגיה.
• קאריזו, א. (2014). תאים פרוקריוטים: ארכיאה וחיידקים.
• קסטילו, ב. M. ו. ד. הבדלים בין תאים פרוקריוטים לאאוקריוטים.
• סילי אמזקיטה, א. ל. (2009). פרוקריוטים ווירוסים. ביולוגיה.
• Educativa, I., De Belén, N. S., & De Cúcuta, M. ס. י. מטרות למידה של תאים פרוקריוטיים ואוקריוטים.
• הררה לופז, א. C., Zapata Ramos, D. A., & Villa Hurtado, L. י. (2016). הוראת תאים איקריוטים ופרוקריוטיים באמצעות רצף של מצבים ניסויים המכוונים בתורת השדות המושגיים.
• אורטגה סאנצ'ז, מ. ד. ג. (2009). התא.
• רוסלו-מורה, ר. (2005). מושג המינים בפרוקריוטים. מגזין אקולוגיות, 14(2).