Back to chapter

1.5:

Hayat Ağacı - Bakteri, Arke, Ökaryotlar

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
The Tree of Life – Bacteria, Archaea, Eukaryotes

Languages

Share

Charles Darwin, farklı türler arasındaki evrimsel ilişkileri, ortak bir ataya sahip bir ağacın dallarına benzetmesiyle meşhurdur. Geçmişte, bir organizmanın bu ağaç üzerindeki konumu basitçe;yapraklarının, omurgasının veya gözlerinin olup olmaması gibi gözlemlenebilir özelliklerine yani fenotipine dayalı olarak belirlenmekteydi. Fosil kayıtlarında korunmuş fenotipik özellikleri kullanılarak soyu tükenmiş türler de benzer bir şekilde bu ağaç üzerine yerleştirilebilmekteydi.Darwin’in Türlerin Kökeni kitabını yayınlamasından kısa bir süre sonra, Heckel, 1866’da, canlılar alemindeki Üç Krallık olarak, bitkiler, hayvanlar ve kolayca gözlemlenebilen fenotiplerine göre ne bitki ne de hayvan olmayan protusları önerdi. Zamanla, bitkiler ve hayvanlar arasındaki ayrımın daha önce ileri sürülenden daha az önemli olduğu görüldü. Dolayısıyla, 1937’de Hayat Ağacı, iki büyük imparatorluğu içerecek şekilde değişti;zarla çevrili çekirdeklere sahip ökaryotlar ve çekirdekleri olmayan prokaryotlar.Bununla birlikte, bu paradigma, prokaryotların bu ağaç üzerine yerleştirilmesinde bazı sıkıntılara neden oldu. Çubuk şeklindeki bir mikropun bir diğerinden fenotipik olarak ayırt edilmesi oldukça zordur. Kısa süre sonra genetik analizdeki gelişmeler, özellikle de 16s rRNA dizileme sayesinde geleneksel olarak prokaryotlar olarak birarada sınıflandırılan organizmaların genetik olarak farklı evrimsel kökenlere sahip olduğu keşfedildiğinde bu ağaç yıkıldı.Böylece Hayat Ağacı 1990’da bir kez daha değişti. Prokaryotlar iki aleme bölündü ve bize modern Hayat Ağacının üç alemi olarak, bakteriler, arkeler ve ökaryotları verdi. Bu alemlerden ilki olan bakteriler, zarla çevrili bir çekirdekten yoksun tek hücreli prokaryotik organizmalardan oluşur.Bir sonraki alem olan arkeler de, tek hücreli prokaryotik organizmalardan oluşsa da farklı evrimsel geçmişleri ile bakterilerden ayrılır. Son olarak, ökaryotlar, zarla çevrili çekirdekleriyle ayırt edilen tek ve çok hücreli organizmalardan oluşur. Bu alem, mantarları, bitkileri ve hayvanları içerir.Evrimsel Hayat Ağacı, tıpkı gerçek bir ağaç gibi yaşayan bir metafordur. Ve birçok organizmanın sınıflandırılması, hatta arkeler ve bakteriler arasındaki ayrım dahil, sıklıkla tartışmalara konu olur ve zaman zaman değiştirilir.

1.5:

Hayat Ağacı - Bakteri, Arke, Ökaryotlar

"Yaşam ağacı" yaşamın evrimini ve organizmalar arasındaki evrimsel ilişkileri anlatır. Ağacın kökü, Dünya üzerindeki tüm yaşamın ortak atasıdır. Diğer tüm türler tıpkı bir ağacın dalları gibi bu noktadan yayılırlar. Yaşam ağacının üzerindeki bu dalların sayısız ucu, yaşayan ya da yok olan her türü temsil eder. Artık var olmayan türler olan soyu tükenmiş türler ağacın merkezine doğru bulunabilir. Şu anda, hem mevcut hem de nesli tükenmiş bu organizmalar üç domainde düzenlenmiştir: Bakteriler, Arkealar ve Ökaryotlar. Bununla birlikte, bu domainler ve organizmaların sınıflandırılması arasındaki ayrımlar sürekli olarak tartışılmakta ve sonuçta 'yaşam' yaşam ağacı daha fazla bilgi ortaya çıktıkça değişmektedir.

Yaşam Ağacının Tarihi

Yaşam ağacının kendisi, içerdiği organizmalar gibi evrim geçirmiştir. Charles Darwin'in Türlerin Kökeni Üzerine'yi 1859'da yayınlamasından kısa bir süre sonra Ernst Haeckel yaşam için üç "kingdom" önerdi: Bitkiler, Hayvanlar ve Protistler – bunlar sadece bitki ya da hayvan olmayan organizmalardı. Bu kingdomlar arasındaki farklar tamamen kolayca gözlemlenebilir fenotiplere dayanıyordu.

1937'de Edouard Chatton yaşam ağacını ökaryotlar ve prokaryotlar olarak iki büyük 'süperkingdom'lara böldü. Basitçe söylemek gerekirse, ökaryotlar membrana bağlı nukleusa sahipti ve prokaryotlarda membrana bağlı nukleus yoktu. 1970'lerde Woese, Arkea olarak adlandırılan bakteri sınıflandırması altındaki bir grubun bakterilerden birkaç yönden farklı olduğunu buldu: Hücre duvarlarında peptidoglikan olmaması, koenzimlerde farklılıklar ve 16S rRNA gen dizilerindeki farklılıklar. Tüm bu farklılıklar, Arkeaların bakterilerden ayrı bir soydan köken aldığını öne sürüyordu.

Yaşamın Üç Domaini

Modern yaşam ağacı üç 'daldan' oluşur: Bakteri, Arkea ve Ökaryotlar. Bakteri domainleri, membrana bağlı nukleusu olmayan tek hücreli, prokaryotik organizmalardan oluşur. Bakteriler, küresel koklardan çubuk şeklindeki basillere kadar birçok şekilde olabilir. Bu domainin üyeleri, insan vücudu dahil olmak üzere dünyanın hemen hemen her yerinde bulunur.

Bakterilere benzer şekilde, Arkealar de tek hücreli, prokaryotik organizmalardır. Fenotipik olarak, Arkealerin bakterilerden ayırt edilmesi çok zordur. Moleküler düzeyde, Arkealar, replikasyon, transkripsiyon ve translasyon mekanizmaları açısından ökaryotlara benzemektedir. Ancak Arkealar, metabolizma ve enerji dönüşümü açısından bakterilere benzemektedir. Arkealar genellikle yaşanması zor habitatlarda bulunur: Bataklıklar, atık su arıtma tesisleri, okyanusun en derin kısımları ve sıcak asit kaynakları gibi.

Suggested Reading

  1. 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;87(12):4576–4579. doi:10.1073/pnas.87.12.4576
  2. Dunn, Casey W., et al. "Broad phylogenomic sampling improves resolution of the animal tree of life." Nature 452.7188 (2008): 745.
  3. Mayr E. Two empires or three? Proc Natl Acad Sci U S A. 1998;95(17):9720–9723. doi:10.1073/pnas.95.17.9720