Doména (biologie)

The various levels of the scientific classification system.DruhRodČeleďŘádTřídaKmenŘíšeDoménaŽivot
The various levels of the scientific classification system.
Hierarchie biologické klasifikace znázorňující 8 základních taxonomických kategorií.
Fylogenetický strom
zachycující tři domény života

Doména, dříve také nadříše[pozn. 1] (či zřídka impérium[1]) je obvykle nejvyšší používaná taxonomická kategorie (vyjma někdy užívané superdomény Neomura).

Počet domén

Podle třídoménového systému se rozeznávají tři domény, základní větve života:

Stávající hypotézy o původu života a jejich podpůrné analýzy zatím nedokážou spolehlivě určit, které z domén lze jednoznačně považovat za fylogeneticky nepřirozené, v žádné z hypotéz však nevznikly z posledního společného předka všechny tři jejich vývojové linie nezávisle na sobě. Přirozenost je nejvíce zpochybňována u archeí, neboť mnohé analýzy podporují představu, že eukaryota se odvětvují uvnitř nich. Odtud plyne i nízká podpora pro případné vyšší taxony; jako nadějnější se v současnosti jeví hypotéza přirozené skupiny Neomura (sdružující Archea a Eukaryota),[3] naopak jako málo pravděpodobná přirozenost dříve upřednostňovaných prokaryot (Prokaryota, česky též prvojaderní, jakožto skupina sdružující archea a bakterie, tedy organismy bez pravého buněčného jádra).

Přibližně od r. 2010 se mluví (zatím hypoteticky) o čtvrté doméně. Tvoří ji (nebo pozůstatek po ní) skupina jaderně-cytoplazmatických virů s velkou DNA označovaná NCLDV (z anglického nucleocytoplasmic large DNA viruses). Velký genom virů rodu Mimivirus jako typických zástupců skupiny umožnil provést molekulárně biologické srovnání s ostatními doménami, poskytující indicie pro fylogenetické vyčlenění této domény.[4][5][6][7] Existence nové domény je zatím přijímána skepticky.[8][9] Existují i studie naznačující, že dosud neznámých domén (s pozůstatky ve formě virů) by mohlo být více.[10]

Někdy se pojem domény používá jako formální kategorie bez fylogenetického obsahu, což umožňuje do čtvrté domény zařazovat např. hypotetické předky eukaryotické buňky („Urkaryotes“), z nichž vznikla eukaryotická buňka teprve endosymbiózou mitochondrie.[11]

Původ názvu

Taxon „doména“ poprvé zavedli v roce 1990 vědci Carl Woese, Otto Kandler a Mark Wheelis, a to ve své studii Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya.[12]

Slovo doména pochází z latinského dominium, jež odpovídá významu slov „vlastnictví“, „držení“, ale též „vláda“ a „panství“.[13]

Srovnání tří domén života

Tři základní domény života některé své rysy sdílejí a některé se naopak liší. Následující tabulky uvádí některé významné rozdíly a podobnosti mezi třemi fundamentálními skupinami života.

Základní znaky
znakpřítomen u bakteriípřítomen u archeí přítomen u eukaryot
fylogenetické postavení[13]asi nezávislá skupinablízko k eukaryotůmblízko k archeím
rozmnožování[13]nepohlavnínepohlavnínepohlavní i pohlavní
výživa[13]autotrofie (foto či chemo), heterotrofie (foto či chemo)chemoautotrofní či chemoheterotrofníobligátně chemoheterotrofní či obligátně fotoautotrofní


Buňka
znakpřítomen u bakteriípřítomen u archeí přítomen u eukaryot
velikost buněk[14]často 10× menší než u eukaryotčasto 10× menší než u eukaryotčasto 10× větší než u ostatních domén
typ buněk[13]prokaryotickýprokaryotickýeukaryotický
pravé buněčné jádro[15]NE[pozn. 3]NEANO
typ ribozomů[13]70S70S80S
stavební látka bičíkůflagelinflagelintubulin
přítomnost membránou obalených organel (systém vnitřních membrán)[15]NE[pozn. 3]NE[pozn. 4]ANO
přítomnost cytoskeletu[20][21]jen v menší mířejen v menší míře[pozn. 4]ANO
peptidoglykan v buněčné stěně[15]ANONENE
vazba na lipidech v cytoplazmatické membráně[13][22]esterová vazbaetherová vazbaesterová vazba


Genom
znakpřítomen u bakteriípřítomen u archeí přítomen u eukaryot
chromozom[15][20]zpravidla cirkulární (vzácně lineární[23])cirkulárnívíce lineárních
přítomnost intronů (nekódující DNA)[15]zřídka[24][25]u některých genů[26][27][28]ANO
přítomnost nukleozomů a histonů na chromozomech[15]NE[pozn. 5]ANOANO
přítomnost operonů v genomu[15]ANOANONE


Proteosyntéza
znakpřítomen u bakteriípřítomen u archeí přítomen u eukaryot
přítomnost transkripčního faktoru TBP[15]NEANOANO
počet RNA polymeráz[15]jednavícevíce
mRNA nesoucí informaci pro syntézu více proteinů[15][31]ANOANONE
start kodon[13][15]N-formylmethioninmethioninmethionin (ale v plastidech a mitochondriích formylmethionin)

Poznámky

  1. ↑ Jako nadříše se v současných systémech označuje zpravidla úroveň nižší než doména (ale vyšší než říše). Namísto nadříší se však stále častěji používá fylogenetické vymezení mimo klasické taxonomické kategorie do tzv. superskupin.
  2. ↑ Parakaryota, představovaná jediným popsaným druhem Parakaryon myojinensis s unikátní buněčnou strukturou,[2] nelze považovat za samostatnou doménu, ale vzhledem k nedostatku molekulárních dat za buněčný organismus incertae sedis, u kterého mohou budoucí analýzy prokázat příslušnost k jedné ze známých domén
  3. ↑ a b Existují však výjimky: U planktomycet a poribakterií byly nalezeny membránové struktury (kompartmenty), některé připomínají eukaryotické buněčné jádro (u rodu Gemmata má dokonce toto jádro dvojitou membránu a póry).[16][17][18]
  4. ↑ a b Archea skupiny Asgard obsahují primitivní endomembránový systém i primitivní aktinový cytoskelet. Jsou to vedle molekulárních analýz genomu další podpůrné argumenty pro hypotézu, považující prvního eukaryotického předka za chiméru vzniklou tím, že archeální jedinec blízký skupině Lokiarchaeota se spojil s bakteriálním partnerem, ze kterého vznikla mitochondrie. Doména Archaea by tak byla parafyletická.[19]
  5. ↑ I u bakterií byly objeveny histony využívané ke zkompaktnění DNA, ovšem způsobem naprosto odlišným od archeí a eukaryot.[29][30]

Reference

  1. ↑ KALINA, Tomáš; VÁŇA, Jiří. Sinice, řasy, houby, mechorosty a podobné organismy v současné biologii. Praha: Karolinum, 2005. 606 s. ISBN 80-246-1036-1. 
  2. ↑ YAMAGUCHI, Masashi; MORI, Yuko; KOZUKA, Yoshimichi; OKADA, Hitoshi; UEMATSU, Katsuyuki; TAME, Akihiro; FURUKAWA, Hiromitsu. Prokaryote or eukaryote? A unique microorganism from the deep sea. S. 423–431. Journal of Electron Microscopy [online]. The Japanese Society of Microscopy in Oxford University Press, 2012-09-28 [cit. 2021-09-30]. Svazek 61, čís. 6, s. 423–431. Dostupné online. ISSN 2050-5701. DOI 10.1093/jmicro/dfs062. PMID 23024290. (anglicky) 
  3. ↑ RAYMANN, Kasie; BROCHIER-ARMANET, Céline; GRIBALDO, Simonetta. The two-domain tree of life is linked to a new root for the Archaea. S. 6670–6675. Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) [online]. 11. květen 2015 [cit. 2021-09-30]. Svazek 112, čís. 21, s. 6670–6675. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2015-05-29. ISSN 1091-6490. DOI 10.1073/pnas.1420858112. (anglicky) 
  4. ↑ BOYER, Mickaël; MADOUI, Mohammed-Amine; GIMENEZ, Gregory, Bernard La Scola, Didier Raoult. Phylogenetic and Phyletic Studies of Informational Genes in Genomes Highlight Existence of a 4th Domain of Life Including Giant Viruses. E15530. PLoS One [online]. 2. prosinec 2010 [cit. 2011-05-03]. Svazek 5, čís. 12. Dostupné online. PDF [1]. ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0015530. (anglicky) 
  5. ↑ COLSON, Philippe; GIMENEZ, Gregory; BOYER, Mickaël, Ghislain Fournous, Didier Raoult. The Giant Cafeteria roenbergensis Virus That Infects a Widespread Marine Phagocytic Protist Is a New Member of the Fourth Domain of Life. E18935. PLoS One [online]. 29. duben 2011 [cit. 2011-05-03]. Svazek 6, čís. 4. Dostupné online. PDF [2]. ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0018935. (anglicky) 
  6. ↑ NASIR, Arshan; Kyung Mo Kim; CAETANO-ANOLLES, Gustavo. Giant viruses coexisted with the cellular ancestors and represent a distinct supergroup along with superkingdoms Archaea, Bacteria and Eukarya. S. 1–34. BMC Evolutionary Biology [online]. 24. srpen 2012 [cit. 2012-08-31]. Svazek 12, čís. 156, s. 1–34. Dostupné online. PDF [3]. ISSN 1471-2148. DOI 10.1186/1471-2148-12-156. (anglicky) 
  7. ↑ Study of giant viruses shakes up tree of life (popularizační článek k předchozí referenci). PhysOrg, 13. září 2012. PDF: [4] (anglicky)
  8. ↑ http://www.rense.com/general58/dorth.htm
  9. ↑ WILLIAMS, Tom A.; EMBLEY, T. Martin; HEINZ, Eva. Informational Gene Phylogenies Do Not Support a Fourth Domain of Life for Nucleocytoplasmic Large DNA Viruses. S. 1–11, e21080. PLoS ONE [online]. 16. červen 2011. Svazek 6, čís. 6, s. 1–11. Dostupné online. PDF [5]. ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0021080. (anglicky) 
  10. ↑ WU, Dongying; WU, Martin; HALPERN, Aaron, Douglas B. Rusch, Shibu Yooseph, Marvin Frazier, J. Craig Venter, Jonathan A. Eisen. Stalking the Fourth Domain in Metagenomic Data: Searching for, Discovering, and Interpreting Novel, Deep Branches in Marker Gene Phylogenetic Trees. E18011. PLoS One [online]. 18. březen 2011 [cit. 2011-05-03]. Svazek 6, čís. 3. Dostupné online. PDF [6]. ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0018011. (anglicky) 
  11. ↑ http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/black09.htm Archivováno 7. 9. 2008 na Wayback Machine. – neplatný odkaz !
  12. ↑ Woese CR, Kandler O, Wheelis ML. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, roč. 87, čís. 12, s. 4576–9. Dostupné online. PMID 2112744. 
  13. ↑ a b c d e f g h ROSYPAL, Stanislav. Nový přehled biologie. [s.l.]: Scientia, 2003. S. 797. 
  14. ↑ Journey into the Cell; Eukaryotic and Prokaryotic Cells [online]. [cit. 2008-09-05]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2009-02-17. 
  15. ↑ a b c d e f g h i j k THE BACTERIAL CELL (Bacteriology, Chapter one) [online]. University of South Carolina. Dostupné online. 
  16. ↑ FUERST, John A. Intracellular Compartmentation in Planctomycetes. Annual Review of Microbiology. 2005-05-23, roč. 59, s. 299–328. Dostupné online. DOI 10.1146/annurev.micro.59.030804.121258.  Archivováno 30. 5. 2020 na Wayback Machine.
  17. ↑ LINDSAY, Margaret R., Richard I. Webb, Marc Strous, Mike S. Jetten, Margaret K. Butler, Rebecca J. Forde, John A. Fuerst. Cell compartmentalisation in planctomycetes: novel types of structural organisation for the bacterial cell. Archives of Microbiology. 2004-02-19, roč. 175, čís. 6, s. 413–429. Dostupné online. DOI 10.1007/s002030100280. [nedostupný zdroj]
  18. ↑ SANTARELLA-MELLWIG, Rachel; FRANKE, Josef; JAEDICKE, Andreas, Matyas Gorjanacz, Ulrike Bauer, Aidan Budd, Iain W. Mattaj, Damien P. Devos. The Compartmentalized Bacteria of the Planctomycetes-Verrucomicrobia-Chlamydiae Superphylum Have Membrane Coat-Like Proteins. S. e1000281. PLoS Biology [online]. 19. leden 2010 [cit. 2010-01-21]. Svazek 8, čís. 1, s. e1000281. Dostupné online. PDF [7]. ISSN 1545-7885. DOI 10.1371/journal.pbio.1000281. (anglicky) 
  19. ↑ EME, Laura; ETTEMA, Thijs J. G. The eukaryotic ancestor shapes up. S. 352–353. Nature [online]. Springer Nature Limited, 3. říjen 2018. Svazek 562, čís. 7727, s. 352–353. Dostupné online. ISSN 1476-4687. (anglicky) 
  20. ↑ a b Archivovaná kopie. www.ucmp.berkeley.edu [online]. [cit. 2008-09-05]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2007-02-05. 
  21. ↑ SHIH, Yu-Ling, Lawrence Rothfield. The Bacterial Cytoskeleton. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2006-09, roč. 70, čís. 3, s. 729–754. Dostupné online [cit. 2008-08-29]. DOI 10.1128/MMBR.00017-06. 
  22. ↑ DE ROSA, M, A Gambacorta, A Gliozzi. Structure, biosynthesis, and physicochemical properties of archaebacterial lipids. Microbiological Reviews. 1986-03, roč. 50, čís. 1, s. 70–80. Dostupné online. ISSN 0146-0749. PMID 3083222. 
  23. ↑ CASJENS, Sherwood, Wai Mun Huang. Linear chromosomal physical and genetic map of Borrelia burgdorferi, the Lyme disease agent. Molecular Microbiology. 1993, roč. 8, čís. 5, s. 967–980. Dostupné online [cit. 2008-08-30]. DOI 10.1111/j.1365-2958.1993.tb01641.x. 
  24. ↑ Belfort M, Reaban ME, Coetzee T, Dalgaard JZ. Prokaryotic introns and inteins: a panoply of form and function. J. Bacteriol. 1995, roč. 177, čís. 14, s. 3897–903. Dostupné online. (anglicky)  Archivováno 30. 5. 2020 na Wayback Machine.
  25. ↑ MOHR, G.; GHANEM, E.; LAMBOWITZ, A. M. Mechanisms Used for Genomic Proliferation by Thermophilic Group II Introns. E1000391. PLoS Biology [online]. 8. červen 2010. Svazek 8, čís. 6. Dostupné online. PDF [8]. DOI 10.1371/journal.pbio.1000391. (anglicky) 
  26. ↑ Lykke-Andersen J., Aagaard C., Semionenkov M., Garrett R. A. Archaeal introns: splicing, intercellular mobility and evolution. Trends Biochem. Sci. September 1997, roč. 22, čís. 9, s. 326–31. PMID 9301331. 
  27. ↑ Watanabe Y., Yokobori S., Inaba T., et al. Introns in protein-coding genes in Archaea. FEBS Lett. January 2002, roč. 510, čís. 1–2, s. 27–30. PMID 11755525. 
  28. ↑ Yoshinari S., Itoh T., Hallam S. J., et al. Archaeal pre-mRNA splicing: a connection to hetero-oligomeric splicing endonuclease. Biochem. Biophys. Res. Commun. August 2006, roč. 346, čís. 3, s. 1024–32. DOI 10.1016/j.bbrc.2006.06.011. PMID 16781672. 
  29. ↑ Leiden University. Not wrapping but folding: Bacteria also organize their DNA, but they do it a bit differently. Phys.Org [online]. 2024-06-13 [cit. 2024-06-17]. Dostupné online. (anglicky) 
  30. ↑ HU, Yimin; SCHWAB, Samuel; DEISS, Silvia; ESCUDEIRO, Pedro; VAN HEESCH, Thor; JOINER, Joe D; VREEDE, Jocelyne. Bacterial histone HBb from Bdellovibrio bacteriovorus compacts DNA by bending. Nucleic Acids Research [online]. Oxford University Press, 2024-06-12 [cit. 2024-06-17]. Dostupné online. preprint [9]. ISSN 1362-4962. DOI 10.1093/nar/gkae485. PMID 38864377. (anglicky) 
  31. ↑ Kozak, M. Comparison of initiation of protein synthesis in procaryotes, eucaryotes, and organelles. Microbiological Reviews. March 1983, roč. 47, čís. 1, s. 1–45. Dostupné online [PDF]. PMID 6343825. 

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Phylogenetic tree.svg
A phylogenetic tree of living things, based on RNA data and proposed by Carl Woese, showing the separation of bacteria, archaea, and eukaryotes. Trees constructed with other genes are generally similar, although they may place some early-branching groups very differently, thanks to long branch attraction. The exact relationships of the three domains are still being debated, as is the position of the root of the tree. It has also been suggested that due to lateral gene transfer, a tree may not be the best representation of the genetic relationships of all organisms. For instance some genetic evidence suggests that eukaryotes evolved from the union of some bacteria and archaea (one becoming an organelle and the other the main cell).
Magnify-clip.png
A MediaWiki thumbnail icon.