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三域与真核生物的系统

ドメインと系統

II 生物の系統と進化 / ドメインと系統
一句话结论

全部生物分为细菌、古菌(アーキア)、真核生物三个域;系统树上先分出细菌,古菌与真核生物后分开,因而互为最近的亲戚。「都没有核膜」只说明细胞结构相似,不说明亲缘相近。

接近沸腾的热泉、盐田、深海热液口、牛的胃里都生活着微生物。显微镜下它们和大肠菌一样没有核膜,过去统统被叫作「细菌」。可一比较核糖体 RNA 的序列,其中一大群与大肠菌的亲缘,竟比与人的亲缘还远。

为什么是这样

沃斯(ウーズ)比较了所有生物都有的核糖体 RNA(rRNA)的碱基序列。选它是因为任何细胞合成蛋白质都离不开核糖体,而且 rRNA 变化很慢,适合比较远缘关系。结果全部生物分成三大群,称为域(ドメイン):细菌(バクテリア)、古菌(アーキア)和真核生物,这就是三域说。

细菌和古菌都是原核生物,都没有核膜;但「共同缺少某种结构」不代表亲缘近。rRNA 系统树上最先分开的是细菌这一支,古菌与真核生物后来才分开。细菌包括大肠菌、乳酸菌、根瘤菌,以及能进行放氧光合作用的蓝细菌(シアノバクテリア);古菌包括产甲烷菌、高度嗜盐菌、超嗜热菌,许多生活在高温、高盐、无氧等极端环境。

真核生物内部分为原生生物、植物、菌类、动物。以前的五界说把生物分为原核生物界、原生生物界、植物界、菌界、动物界;三域说并不否定真核生物内部的这种划分,而是把原核生物一分为二,并放到最高层级。陆上植物与绿藻共有叶绿素 a 和 b;蘑菇、霉菌、酵母等菌类靠吸收有机物生活,在系统上与动物比与植物更近。

三域的系统关系与特征比较细菌(バクテリア)古菌(アーキア)真核生物共同祖先古菌与真核生物后分开细菌古菌真核核膜无无有含肽聚糖的细胞壁有无无膜脂质的结合酯键醚键酯键RNA 聚合酶等—近真核—核糖体有有有只有「核膜」一项把细菌和古菌归在一起;其余各项多把古菌推向真核生物。结构相似 ≠ 亲缘相近。

定量表达

三个域可以用几项特征逐项比较(见图):核膜,细菌无、古菌无、真核有;含肽聚糖(ペプチドグリカン)的细胞壁,只有细菌有;细胞膜脂质的结合方式,古菌是醚键,细菌和真核生物是酯键;与转录有关的 RNA 聚合酶等分子,古菌与真核生物相似。四项里只有「核膜」一项把细菌与古菌归在一起,其余各项都把古菌推向真核生物或单独一类。

真核生物内部也能用「有/无」逐级切分。陆上植物:没有维管束的是苔藓植物;有维管束、靠孢子繁殖的是蕨类植物;产种子的是种子植物,其中胚珠裸露的是裸子植物,被子房包住的是被子植物。动物看胚胎早期的原口:原口成为口的是旧口动物,又分为扁形动物、环形动物、软体动物等冠轮动物和节肢动物、线形动物等蜕皮动物;原口成为肛门、口在另一端新形成的是新口动物,包括棘皮动物、原索动物和脊椎动物。

怎么用

判断题常把「原核生物」「细菌」「古菌」混用。先问题目在比较什么:比较细胞结构(有无核膜),细菌和古菌同属原核;比较系统(亲缘远近),古菌与真核生物更近。两个问题的答案方向相反。

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