Домен (таксономия) — най-висок биологичен таксон: Археи, Бактерии, Еукариоти

Домейн в таксономията: трите главни клона на живота — Археи, Бактерии и Еукариоти. Еволюция, геномни различия и съвременни класификации в едно ясно обяснение.

В биологичната таксономия домейнът (познат и като суперред, суперколечество или империя) е таксон от най-висок ранг на организмите, стоящ над нивото на царство. Домейнът (или неговите синоними) е най-обхватната от традиционните биологични групи и служи за групиране на големи еволюционни линии въз основа на фундаментални генетични и клетъчни разлики.

Определение и значение

Домейнът разделя живота на големи, филогенетично обосновани групи, чиито общи характеристики отразяват дълбоки еволюционни разклонения в геномите. Съществуват няколко различни системи за класификация, които предлагат алтернативни начини за подреждане на тези групи на най-високо ниво — всяка със свои аргументи и критерии.

Критерии за разделяне

Основните критерии за разграничаване на домейните включват:

• филогенетични анализи, основани главно на консервативни генни маркери (например 16S/18S рРНК и други молекули);
• структурни различия в клетъчната организация (наличие на ядро, органели, тип мембранни липиди, клетъчни стени и т.н.);
• биохимични особености (например видове РНК-полимерази, синтез на протеини и наличие/липса на пептидогликан);
• фундаментални геномни различия, видими при сравнителна геномика.

Основни системи за класификация

Сред ползваните и исторически важни системи са:

• Системата на "две империи" с групи от най-високо ниво на Prokaryota (или Monera) и Eukaryota.
• Системата от шест царства с групи на най-високо ниво: Protista, Archaebacteria, Eubacteria, Fungi, Plantae и Animalia.
• Системата от три домейна на Карл Уес, въведена през 1990 г., с групиране на най-високо ниво на домейните Archaea, Bacteria и Eukaryota.

Трите домейна — основни характеристики

Системата на три домейна, която спечели широко приемане, разделя живота на:

• Archaea — прокариотни организми, които се различават от бактериите по молекулярни и биохимични характеристики: липиди с етерни връзки в мембраните, липса на пептидогликан в стените при повечето групи, РНК-полимерази и механизъм на транскрипция/транслация, по-близки до еукариотните в някои отношения. Примери: метаногени, халофили и екстремофилни термофили.
• Bacteria — традиционните "бактерии": прокариоти с характерни бактериални особености като клетъчни стени, съдържащи пептидогликан (при много видове), и собствен набор от метаболитни пътища. Примери: Proteobacteria, Cyanobacteria, Firmicutes.
• Eukaryota (Eukarya) — организми с клетъчно ядро и мембранообразувани органели (митохондрии, при растенията — хлоропласти), често с по-сложна клетъчна организация, ленейна ДНК, митоза и мейоза. Тук влизат животни, растения, гъби и голямо разнообразие от едноклетъчни протозои.

История и значение на идеята

След като дефинира Archaea като отделна група, Woese и колегите му преначертаха таксономичното дърво на живота. Неговата система от три домейна се основава на генетични връзки и предлага разделение на живота на големи основни линии, видно при сравнението на рРНК последователности. Системата ясно показва, че археите не са нито класически бактерии, нито еукариоти — те представляват отделна еволюционна линия. От друга гледна точка, археите са прокариоти, които не са бактерии.

Алтернативи и съвременни дебати

Въпреки широкото приемане на тридомейновата система, съществуват и други подходи:

• „Двуимперийна“ класификация, която съчетава всички прокариоти в един блок (Prokaryota/Monera) срещу отделните еукариоти;
• системи с повече от три големи групи (напр. предложения за допълнителни разделения в бактериите или сред еукариотите);
• молекулярни открития през последните десетилетия (например описанието на асгард археи — Asgard archaea) доведоха до модели, при които еукариотите могат да възникнат от вътрешността на архейна линия, което поражда дискусии за двудомен спрямо тридомен модел.

Нови геномни данни и метагеномни проучвания непрекъснато обогатяват представата ни за еволюционните връзки и понякога налагат корекции в таксономичните рамки.

Практически бележки

• Терминът „прокариот“ е удобен описателен термин, но не представлява монофилетична група (не отразява една единствена еволюционна линия), поради което много таксономи предпочитат да подчертават различието между Bacteria и Archaea.
• Прилагането на категорията „домейн“ помага за систематизиране на биологичното разнообразие на най-високо ниво, но конкретните граници между групите могат да бъдат предмет на промяна с напредване на науката.

Примери за илюстрация на йерархията

Един опростен пример за йерархия (от по-широко към по-специфично): домейн > царство > тип > клас > разред > семейство > род > вид. В рамките на тридомейновата система: Bacteria (домейн) могат да включват царство/фили като Proteobacteria; Archaea съдържат групи като Euryarchaeota; Eukaryota включват царства като Plantae, Fungi и Animalia.

Класификациите се развиват с научния прогрес. Разбирането за домейните е ключово за изучаването на еволюцията, биохимията и екологията на организмите на Земята.

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво е домейн в биологичната таксономия?

В: Колко съвременни алтернативни класификации на домейни съществуват?

В: Какво представлява системата с две империи?

В: Какво представлява системата на шестте царства?

В: Каква е тридоменната система на Карл Уес?

Въпрос: Бактерии или еукариоти са археите?

Търсене по буква