حمید سیدعلایی – مدرسه دانش

فروردین17

آخرین جد مشترک جهانی (LUCA)

ازطریق توالی‌یابی تطبیقی rRNA، سه دودمان سلولی که به لحاظ فیلوژنتیک متمایز هستند کشف شده است. این دودمان‌ها که با نام قلمرو شناخته می‌شوند عبارتند از باکتریا (باکتری‌ها)، آرکیا (که هر دو از سلول‌های پروکاریوتیک تشکیل یافته‌اند) و یوکاریا (یوکاریوت‌ها). پنداشته می‌شود که قلمروها در اوایل تاریخ حیات زمین از یک جد مشترک (LUCA¹) انشعاب یافته‌اند. درخت فیلوژنتیک حیات دو واقعیت تکاملی مهم را آشکار می‌کند:

۱)همه‌ی پروکاریوت‌ها از نظر فیلوژنتیک به شکل تنگاتنگی به هم مرتبط نیستند.

۲)آرکیا بیشتر به یوکاریوت‌ها مرتبط است تا به باکتری‌ها.

بنابراین از زمان آخرین جد مشترک جهانی همه‌ی گونه‌های حیات روی زمین (LUCA)، تنوع‌یابی تکاملی به ظهور اجداد باکتری‌ها و دودمان اصلی دیگری منجر شد. مجدداً این دودمان دوم خود به اجداد آرکیا که ساختار سلولی پروکاریوتیک داشتند و یوکاریا که ساختار سلولی پروکاریوتیک نداشتند انشعاب یافتند. درخت جهانی حیات نشان می‌دهد که LUCA در ابتدایی‌ترین مراحل قلمرو باکتری جای می‌گیرد (مطابق شکل زیر).

درخت فیلوژنتیک جهانی حیات که توسط تطبیق توالی ژن‌های rRNA تعریف شده است. در این درخت سه دودمان اصلی باکتریا، آرکیا و یوکاریا نشان داده شده است. همچنین مثال‌هایی از گروه‌های درون هر دودمان نشان داده شده است. آخرین جد مشترک جهانی همه‌ی گونه‌های حیات (LUCA) در این شکل نیز نمایش داده شده است که در قسمت باکتری‌ها نشسته است.

————————————————————————————————————————————————————————————-

1Last universal common ancestors

عامل دشواری زیست	نام	قلمرو	محیط حیات	کمینه	ایده‌آل	بیشینه
دمای بالا	Hyperthermophile	آرکیا	چاه گرمایی² کف دریا	۹۰°C	۱۰۶°C	۱۲۲°C
دمای پایین	Psychrophile	باکتری	یخ‌های دریا	–۱۲°C	۵°C	۱۰°C
اسیدی	Acidophile	آرکیا	جشمه‌های آب گرم اسیدی	pH –۰.۰۶	pH ۰.۷	pH ۴
قلیایی	Alkaliphile	آرکیا	دریاچه‌های گازدار قلیایی	pH ۸.۵	pH ۱۰	pH ۱۲
فشار	باروفیل	باکتری	ته‌نشین عمیق اقیانوس	۵۰۰ atm	۷۰۰ atm	۱۰۰۰ atm
نمک	هالوفیل	آرکیا	محل استخراج نمک	۱۵٪	۲۵٪	(اشباع) ۳۲٪

آخرین جد مشترک جهانی (LUCA)

زیست‌گاه‌ها و محیط‌های دشوار زیست

عامل دشواری زیست

نام

قلمرو

محیط حیات

کمینه

ایده‌آل

بیشینه

دمای بالا

Hyperthermophile

آرکیا

چاه گرمایی2 کف دریا

۹۰°C

۱۰۶°C

۱۲۲°C

دمای پایین

Psychrophile

باکتری

یخ‌های دریا

–۱۲°C

۵°C

۱۰°C

اسیدی

Acidophile

آرکیا

جشمه‌های آب گرم اسیدی

pH –۰.۰۶

pH ۰.۷

pH ۴

قلیایی

Alkaliphile

آرکیا

دریاچه‌های گازدار قلیایی

pH ۸.۵

pH ۱۰

pH ۱۲

فشار

باروفیل

باکتری

ته‌نشین عمیق اقیانوس

۵۰۰ atm

۷۰۰ atm

۱۰۰۰ atm

نمک

هالوفیل

آرکیا

محل استخراج نمک

۱۵٪

۲۵٪

(اشباع) ۳۲٪

ما اینجا هستیم:

چاه گرمایی² کف دریا