المجالات الثلاثة في علم الأحياء (تصنيف WOESE) - مادة الاحياء - 2026

في المجالات الثلاثة لعلم الأحياء أو نظام النطاقات الثلاث هي تصنيف من قبل عالم الأحياء كارل وويس المقترحة في أواخر 1970s، التي قسمت الكائنات العضوية في البكتيريا والعتائق وEukaryota المجالات.

هذا التصنيف إلى "المجالات" يتفوق على نظام التقسيم التقليدي إلى خمس أو ست ممالك ، والتي نعرفها كثيرًا. يتمثل التقسيم الأساسي للمجالات في تقسيم بدائيات النوى إلى مجالين ، حيث ترتبط البدئيات بحقيقيات النوى أكثر من ارتباطها بالمجموعة الأخرى من بدائيات النوى - البكتيريا.

المصدر: Rock 'n Roll، from Wikimedia Commons

هذا الترتيب الوراثي مقبول على نطاق واسع من قبل معظم علماء الأحياء. ومع ذلك ، مع تطوير المعلوماتية الحيوية والأدوات الإحصائية ، اقترح بعض المؤلفين علاقات جديدة بين الكائنات الحية ، الأمر الذي يتحدى تصنيف ووز.

تاريخ التصنيف

التقسيم إلى مملكتين: Animalia و Plantae

قبل نشر أعمال Woese وزملائه ، استخدم علماء الأحياء تصنيفًا "تقليديًا" ، باستخدام تقسيم بسيط وبديهي يفصل النباتات عن الحيوانات - رسميًا Animalia و Plantae.

في هذا التقسيم ، تم اعتبار جميع البكتيريا والفطريات وطلائع التمثيل الضوئي "نباتات" ، بينما تم تجميع الكائنات الأولية مع الحيوانات.

مع تقدم العلم ، وتطور المنهجيات الحديثة والتحليل الأكثر شمولاً للكائنات العضوية ، أصبح من الواضح أن التقسيم إلى نباتات وحيوانات لا يتناسب مع التاريخ التطوري الحقيقي لهؤلاء. في الواقع ، كان تبسيطًا "ريفيًا" وغير متسق للعلاقات بينهما.

التقسيم إلى ثلاث ممالك:

لتصحيح هذا الوضع ، أضاف عالم الأحياء التطوري وعالم الطيور الشهير إرنست هيكل مملكة جديدة إلى القائمة: مملكة بروتيستا.

حقق هذا التصنيف تقسيمًا أوضح للأشكال من الواضح أنه لا ينبغي تجميعها. ومع ذلك ، ظل التصنيف مشكلة مثيرة للقلق.

التقسيم إلى خمس ممالك

في عام 1969 اقترح عالم البيئة الأمريكي روبرت هاردينغ ويتاكر مخطط التقسيم إلى خمس ممالك: Animalia و Plantae و Fungi و Monera و Prostista.

يعتمد هذا النظام بشكل أساسي على أنواع الخلايا التي تتكون منها الكائنات الحية. أعضاء Monera كائنات أحادية الخلية وبدائية النواة ، في حين أن الطلائعيات هي أيضًا أحادية الخلية ، ولكنها حقيقية النواة.

تم تصنيف الممالك الثلاث المتبقية - Animalia و Plantae و Fungi - من حيث طريقة اكتساب المغذيات. تتمتع النباتات بقدرات التمثيل الضوئي ، وتفرز الفطريات الإنزيمات في البيئة ، يليها امتصاص العناصر الغذائية ، وتستهلك الحيوانات طعامها ، مع الهضم الداخلي أو الخارجي.

تم قبول تقسيم الكائنات الحية إلى خمس ممالك على نطاق واسع من قبل النظاميين في ذلك الوقت ، حيث رأوا أن التصنيف تم تعديله بشكل متزايد للعلاقات التطورية الحقيقية للكائنات الحية.

تقسيم إلى ثلاثة مجالات

في سبعينيات القرن الماضي ، بدأ الأستاذ بجامعة إلينوي كارل ووز في العثور على دليل لمجموعة غير معروفة من الكائنات وحيدة الخلية المذهلة. عاش هؤلاء في بيئات ذات ظروف قاسية من درجة الحرارة والملوحة ودرجة الحموضة ، حيث كان يُعتقد أنه لا يمكن الحفاظ على الحياة.

للوهلة الأولى ، تم تصنيف هذه الكائنات على أنها بكتيريا ، وسميت بالبكتيريا الأثرية. ومع ذلك ، فإن نظرة أعمق وأكثر تفصيلاً للبكتيريا الأثرية أوضحت أن الاختلافات مع البكتيريا كانت مذهلة لدرجة أنه لا يمكن تصنيفها ضمن نفس المجموعة. في الواقع ، كان التشابه سطحيًا فقط.

بهذه الطريقة ، سمح الدليل الجزيئي لهذه المجموعة من الباحثين بإنشاء نظام تصنيف من ثلاثة مجالات: البكتيريا ، والعتائق و Eukaryota.

يمثل اقتراح علاقات أنساب جديدة بين الكائنات الحية حدثًا ذا أهمية كبيرة في علم الأحياء الحديث. قاد هذا الاكتشاف المهم Woese للفوز بالميدالية الوطنية للعلوم في عام 2000.

مجالات الحياة الثلاثة

تحدد شجرة الحياة التي اقترحها كارل ووز علاقات الأنساب المحتملة بين الكائنات العضوية ، مما يشير إلى وجود ثلاثة مجالات للحياة.

تم اقتراح هذه الفرضية بفضل تحليل 16S ribosomal RNA - والمختصر كـ 16S rRNA.

هذه العلامة هي أحد مكونات الوحدة 30S للريبوسوم بدائية النواة. بعد عمل Woese ، تم استخدامه على نطاق واسع للاستدلال النشوء والتطور. اليوم من المفيد جدًا تحديد تصنيف البكتيريا وتحديدها.

سنصف أدناه أبرز الخصائص لكل من الأعضاء الذين يشكلون مجالات الحياة الثلاثة:

المجال Archaea

العتيقة

العتائق هي كائنات حية تتميز أساسًا بالسكنى في البيئات ذات الظروف القاسية من درجات الحرارة والحموضة ودرجة الحموضة وغيرها.

وبهذه الطريقة ، تم العثور عليها في المياه ذات التركيزات الملحية العالية ، والبيئات الحمضية والينابيع الساخنة. بالإضافة إلى ذلك ، تسكن بعض الأركيا أيضًا مناطق ذات ظروف "متوسطة" ، مثل التربة أو الجهاز الهضمي لبعض الحيوانات.

من وجهة النظر الخلوية والهيكلية ، تتميز العتائق بما يلي: لا تحتوي على غشاء نووي ، وترتبط دهون الأغشية بروابط إيثرية ، وتقدم جدارًا خلويًا - لكن هذا لا يتكون من الببتيدوغليكان ، وبنية الجينات هي على غرار حقيقيات النوى على الكروموسومات الدائرية.

إن تكاثر بدائيات النوى هذه لا جنسي ، وقد تم إثبات نقل الجينات الأفقي.

تصنيف العتائق

يتم تصنيفها على أنها ميثانوجين ، وملح ، ومحب للحرارة. تستخدم المجموعة الأولى ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين والنيتروجين لإنتاج الطاقة ، وإنتاج غاز الميثان كمنتج نفايات. ينتمي القوس الأول الذي يتم تسلسله إلى هذه المجموعة.

المجموعة الثانية ، الهالوفيل ، هم "عشاق الملح". لتطويرها ، من الضروري أن يكون للبيئة تركيز ملحي أكبر بحوالي 10 مرات من تركيز المحيط. يمكن لبعض الأنواع تحمل تركيزات تصل إلى 30 مرة أعلى. تم العثور على هذه الكائنات الدقيقة في البحر الميت والبرك المتبخرة.

أخيرًا ، يمكن للحمضيات الحرارية تحمل درجات الحرارة القصوى: أعلى من 60 درجة (يمكن للبعض تحمل أكثر من 100 درجة) وأقل من نقطة تجمد الماء.

من الضروري توضيح أن هذه هي الظروف المثلى لحياة هذه الكائنات الدقيقة - إذا عرّضناها لدرجة حرارة الغرفة ، فمن المحتمل جدًا أن تموت.

مجال البكتيريا

بكتيريا السل المتفطرة

يشتمل مجال البكتيريا على مجموعة كبيرة من الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة. بشكل عام ، عادة ما نربطهم بالأمراض. لا شيء أبعد عن الواقع من سوء الفهم هذا.

في حين أنه من الصحيح أن بعض البكتيريا تسبب أمراضًا قاتلة ، فإن العديد منها مفيد أو يعيش في أجسامنا ويقيم علاقات تكافلية ، ويشكل جزءًا من نباتاتنا الطبيعية.

لا تحتوي البكتيريا على غشاء نووي ، فهي تفتقر إلى العضيات نفسها ، ويتكون غشاء الخلية من دهون مع روابط من نوع استر ويتكون الجدار من ببتيدوغليكان.

يتكاثرون لاجنسيًا ، وقد تم إثبات أحداث نقل الجينات الأفقية.

تصنيف البكتيريا

على الرغم من أن تصنيف البكتيريا معقد حقًا ، سنناقش هنا التقسيمات الأساسية للمجال ، في البكتيريا الزرقاء والبكتيريا الإلكترونية.

أعضاء البكتيريا الزرقاء عبارة عن بكتيريا ضوئية زرقاء وخضراء تنتج الأكسجين. وفقًا لسجل الحفريات ، فقد ظهروا منذ حوالي 3.2 مليار سنة وكانوا مسؤولين عن التغيير الجذري من البيئة اللاهوائية إلى البيئة الهوائية (الغنية بالأكسجين).

البكتيريا من جانبها هي البكتيريا الحقيقية. تظهر هذه في أشكال متنوعة (cocci ، bacilli ، vibrios ، حلزوني ، من بين أمور أخرى) ولها هياكل معدلة لتنقلها ، مثل الأهداب والسوط.

مجال Eukarya

تمثيل الخلايا البشرية حقيقية النواة. تستطيع أن ترى الجوهر

حقيقيات النوى هي كائنات حية تتميز في المقام الأول بوجود نواة محددة جيدًا ، يحدها غشاء بيولوجي معقد.

بالمقارنة مع المجالات الأخرى ، يحتوي الغشاء على مجموعة متنوعة من الهياكل وتظهر الدهون روابط تشبه الإستر. إنها تقدم عضيات حقيقية ، تحددها الأغشية ، وتشبه بنية الجينوم العتائق ، وهي منظمة في كروموسومات خطية.

إن التكاثر الجماعي متنوع بشكل غير عادي ، ويظهر طرائق جنسية وغير جنسية ، والعديد من أعضاء المجموعة قادرون على التكاثر في كلا الاتجاهين - فهما ليسا منفصلين.

تصنيف حقيقيات النوى

وهي تشمل أربع ممالك ذات أشكال متنوعة للغاية وغير متجانسة: الطلائعيات والفطريات والبانتاس والحيوانات.

الطلائعيات هي حقيقيات النوى وحيدة الخلية ، مثل الحنديرة والباريميسيا. الكائنات الحية التي نعرفها عمومًا بالفطريات هي أعضاء في مملكة الفطريات. هناك أشكال أحادية ومتعددة الخلايا. إنها عناصر أساسية في النظم البيئية لتحلل المواد العضوية الميتة.

تتكون النباتات من كائنات حية ضوئية بجدار خلوي مصنوع أساسًا من السليلوز. أكثر خصائصه وضوحا هي وجود صبغة التمثيل الضوئي: الكلوروفيل.

وهي تشمل السرخس والطحالب والسراخس وعاريات البذور وكاسيات البذور.

تتكون الحيوانات من مجموعة من الكائنات العضوية متعددة الخلايا غيرية التغذية ، معظمها لديها القدرة على الحركة والإزاحة. وهي مقسمة إلى مجموعتين كبيرتين: اللافقاريات واللافقاريات.

تتكون اللافقاريات من البوريفر ، الكائنات المجوفة ، الديدان الخيطية ، الرخويات ، المفصليات ، شوكيات الجلد ، ومجموعات صغيرة أخرى. وبالمثل ، فإن الفقاريات هي الأسماك والبرمائيات والزواحف والطيور والثدييات.

تمكنت الحيوانات من استعمار جميع البيئات تقريبًا ، بما في ذلك المحيطات والبيئات الجوية ، وعرض مجموعة معقدة من التكيفات لكل منها.

المراجع

1. فورتير ب. (2015). شجرة الحياة العالمية: تحديث. الحدود في علم الأحياء الدقيقة ، 6 ، 717.
2. Koonin EV (2014). رؤية كارل ووز للتطور الخلوي ومجالات الحياة. بيولوجيا الحمض النووي الريبي، 11 (3) ، 197-204.
3. مارغوليس ، إل ، وتشابمان ، إم جي (2009). الممالك والمجالات: دليل مصور لشعبة الحياة على الأرض. الصحافة الأكاديمية.
4. ساب ، ج. (2009). أسس التطور الجديدة: على شجرة الحياة. مطبعة جامعة أكسفورد.
5. Sapp، J.، & Fox، GE (2013). البحث الفريد عن شجرة حياة عالمية. مراجعات علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية: MMBR، 77 (4)، 541-50.
6. ستالي جي تي (2017). تدعم نظرية خلية المجال التطور المستقل لحقيقيات النوى والبكتيريا والأركيا وفرضية مشتركة الحيز النووي. علم الأحياء المفتوح، 7 (6) ، 170041.